石膏组合物,砌块和钢骨架轻质高强防裂石膏条板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石膏组合物，砌块和钢骨架钢丝网（或玻璃纤维网）轻质高强防裂石 膏板，尤其涉及钢骨架钢丝网（或玻璃纤维网）轻质高强防裂石膏条板。
【背景技术】
[0002] 目前我国墙体材料中，传统墙体材料依然占主导地位，存在产业结构落后、生产能 耗高、污染环境等问题。近年来，虽然出现了一些保温砌块，但保温性能不够理想，且根据建 筑材料的特点，在提供材料保温性能的同时，还不能降低材料在轻质、强度和施工方便等方 面的性能和指标，由于墙体保温与其强度、轻质等性能往往是相互矛盾的，这对墙体保温材 料的研制提出了较大的挑战。
[0003] 本发明人的中国专利申请CN102432262A公开了一种轻质高强复合基砌块，它 使用1〇 _80重量份的建筑石骨粉、10-30重量份的娃酸盐水泥、10-40重量份的粉煤灰和 0. 1-1. 5重量份的硼砂作为主要原料，在每立方米的容积中使用500-1100公斤的原料，加 水搅拌成料浆，直到料浆达到1600_1650kg/立方米时停止加水。然后，由于仅仅通过水的 损失（被吸收或养护过程中的蒸发）来形成微小气泡空隙，使得所形成的终产品砌块的干 容重只能低至ll〇〇kg/m 3,如果进一步通过添加水来降低干容重，发现砌块的强度、耐水性、 抗冻性能、抗软化性能等性能显著下降，因为水泥、尤其石膏粉都是对水的添加量非常敏感 的物质。
[0004] 本发明人的中国专利申请201310524565. 5 (CN103553532A)公开了一种复合基自 保温砌块，它是由以下组分进行搅拌，浇注成型使其硬化而成型的：半水石膏240-500份； 硅酸盐水泥80-200份；粉煤灰160-300份；高效减水剂SM8-16份；发泡剂0. 5-1. 6份。然 而，当通过浇注成型和硬化形成砌块时,尤其当形成大型的砌块如条板材或大型墙体板材 或大型立方体材料时，从硬化脱模后的砌块按照浇注时的坚向截面上仔细观察，从上往下， 气泡的大小逐渐缩小并且单位体积中气泡的密度（或数量）逐渐变小（即气泡的分布密度 变小），进一步导致在砌块的不同方向上的密度不同和性能不同。尤其当制造浇注高度大的 砌块或板材时，依赖发泡剂的作用如表面张力无法克服重力消泡作用。
[0005] 现有技术中公开了各种的石膏条板，它们一般具有以下优点：在工厂成型干燥，到 工地经吊装安装后即可快速成墙；在工厂生产过程中，可快速成型，快速烘干，产量大，易于 形成规模；石膏条板壁薄，可节省墙体空间面积，提高住房实际利用面积；石膏条板具有隔 音、防火等多种功能，可较好地满足墙体功能要求；石膏条板具有自呼吸功能，是一种生态 型的墙材；以及，石膏条板可切、可刨、打孔不碎裂，二次加工性能优越；
[0006] 现有技术中的石膏条板也有很多缺陷，其中包括：未经处理的石膏条板不耐水，遇 到水浸泡时，易发软，易散；强度不高，一般强度只有2-3. 5Mpa，很少有超过3. 5Mpa的高强 石膏板；市面上的石膏条板均为空心裸板，在搬运、吊装过程中易破损；最大的问题在于： 所有条板(不管是水泥板、石膏板抑或其他板)，在温度与压力作用下，易开裂，从而影响其 进入市场。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供：一种石膏组合物；石膏模制品，例如砌块、尤其复合基自保 温砌块，和钢骨架钢丝网（或玻璃纤维网）轻质高强防裂石膏板，尤其涉及钢骨架钢丝网 (或玻璃纤维网）轻质高强防裂石膏条板；以及它们的制备方法。本发明能够改善自保温 砌块的保温性能，保证砌砖强度、耐水，抗冻抗渗性好，并且重量轻，在砌块或板材的各个方 向上气泡或泡孔的大小均匀并且气泡的密度分布均匀。
[0008] 本发明人经过大量的实验，尝试了大量的无机物原料如高岭土、膨润土、海泡石、 浮石、珍珠岩等等进行配方设计，仍然无法令人满意地克服在本发明人先前申请的专利中 所披露的砌块产品的缺陷（即气泡的不均匀性问题或密度的不均匀性问题）。转而尝试使 用有机物材料以寻求突破，结果出乎预料地发现，通过在本发明人之前公开的混凝土原料 中进一步采用弹性体粉或弹性体颗粒（或，橡胶粉或橡胶颗粒）作为添加剂或助剂，不仅显 著提高了在砌块中气泡或泡孔的大小均匀和分布密度的均匀性，而且提高了气泡的密度均 匀性，显著减少了瘪泡，改变了砌块的内部骨架结构，与此前公开的砌块相比在实现同样强 度的情况下进一步减轻了重量（砌块密度）或在同样的砌块重量（砌块密度）下实现了更 高的强度，此外，进一步提高了保温性能和抗冻性能。与此同时，不影响其它性能如耐水性 或抗软化性能。在添加弹性体粉或橡胶粉的情况下，甚至不添加发泡剂也能够获得高强度 和质轻的砌块（或砌砖）。更优选的是，在配方中进一步添加选自于无机短纤维增强材料和 有机短纤维增强材料中的短纤维增强材料作为填料或添加剂，橡胶粉与增强纤维相结合， 能够不仅提高强度，而且能够进一步改进模制品（如砌块或板材）的比重或密度（或称作 干容重）的均匀性；尤其在配方中添加有机短纤维填料，进一步减轻质量，改进模制品的均 匀性的效果会更好。
[0009] 根据本发明的第一个实施方案，提供一种建筑用的石膏组合物（A)，它包括以下组 分：
[0010] 半水石膏：210-580重量份，优选250-540份，更优选270-510重量份；
[0011] 硅酸盐水泥：75-280重量份，优选100-250份，更优选120-230重量份；
[0012] 粉煤灰：80-380重量份，110-360重量份，优选130-340份，更优选150-320重量 份，更优选170-300重量份；
[0013] 弹性体粉：5-100重量份，优选7-90重量份，更优选10-80重量份，进一步优选 12-70重量份，仍然进一步优选15-60重量份，更优选20-50重量份；
[0014] 减水剂：
[0015] 1. 5-40重量份，优选4-30重量份，更优选6-20重量份，更优选8-16重量份 [0016] 发泡剂：
[0017] 0重量份或0. 1-30重量份，优选0. 25-28重量份，优选0. 4-22重量份，更优选 0. 45-12重量份，进一步优选0. 5-7重量份，再进一步优选0. 55-6重量份，优选0. 60-4重量 份，更优选〇. 65-3. 0重量份，更优选0. 7-1. 8份；和
[0018] 水：适量
[0019] 其中水的用量（即所述的适量，例如750-1300重量份，如850-1200重量份，或 900-1100重量份）应该使得以上除水之外的上述原料组分与水所形成的混合物（即混凝 土，或浆料）的湿容重在I. 4-1. 85吨/立方米范围内，优选在I. 5-1. 75吨/立方米范围内， 优选在1. 55-1. 70吨/立方米范围内，优选在1. 6-1. 65吨/立方米范围内。
[0020] 优选的是，上述组合物还包括：
[0021] 短纤维增强材料10-200重量份，优选30-170重量份，进一步优选50-150重量份， 进一步优选60-130重量份，更优选70-110重量份，仍然更优选80-100重量份。
[0022] 这里的短纤维增强材料的平均长度为IOOum(微米）-5. Omm,优选150um-4. Omm, 更优选200um_3· 0mm，仍然进一步250um_2· Omm,更优选300um-l. 5mm，仍然更优选 350um-l. 0mm,更优选 400um-800um。
[0023] 短纤维起着布筋并减少微裂纹的作用。一般，短纤维增强材料选自于无机短纤维 增强材料和有机短纤维增强材料。从减轻质量和改进模制品的所谓均匀性考虑，优选使用 有机短纤维增强材料。优选的是，有机短纤维增强材料选自植物纤维或合成聚合物短纤维。 其中，植物纤维选自于木质纤维素、木粉、麻纤维（粉）、棕纤维（粉）或其它类似的植物纤 维。该合成聚合物短纤维选自聚酰胺、聚酯等，更优选采用回收的废聚合物纤维如回收的聚 酰胺或聚酯。这些短纤维具有以上定义的平均长度。
[0024] 更优选的是,上述组合物还包括：
[0025] 微硅粉10-300重量份，优选20-250重量份，进一步优选30-200重量份，进一步优 选35-150重量份，更优选40-120重量份，仍然更优选50-80重量份。
[0026] 更优选的是，上述组合物还包括：
[0027] 防冻剂1-100重量份，优选3-80重量份，更优选5-60重量份，进一步优选7-50重 量份，仍然优选8-40重量份，最优选9-20重量份，再进一步优选8-12份。
[0028] 在申请中使用的弹性体粉或弹性体颗粒（或，橡胶粉或橡胶颗粒）具有的平均粒 度为：I. 25um 至 600um、优选 I. 5um 至 550um、优选 5um 至 500um、进一步优选 8um 至 450um、 更优选12um至420um、仍然更优选15um至400um、优选20um至380um、尤其优选25um至 350um、更优选30um至320um、更优选40um至280um、更优选50um至250um，例如100um、 150um、200um。
[0029] 上述组合物可用于形成石膏模制品（B):例如石膏砌块或砌砖，如复合基自保温 砌块或砌砖；或例如石膏板材，如钢骨架钢丝网（或玻璃纤维网）轻质高强防裂石膏条板。 该石膏模制品（如砌块或砌砖，或板材）是由该组合物进行混合之后浇注和硬化而成型的。 更具体地说，它是由组合物中除水之外的原料组分与水混合后进行浇注和硬化而成型的。 通常在模具（或模胎）中浇注和硬化。该模制品（如砌块）呈现为长方体形、正方体形、圆 柱体形、棱柱体形（它包括三棱柱体、四棱柱体、五棱柱体、六棱柱体、七棱柱体、八棱柱体、 九棱柱体、十棱柱体，等等）。该模制品也可以呈现为板材的形式，例如两个主平面呈现长方 形的条板材或两个主平面呈现正方形的正方板材。这两种板材也可称作广义的砌块。尺寸 较少的砌块可以呈现为砌砖形式，尺寸较大的砌块可以呈现为板材形式。
[0030] 因此，根据本发明的第二个实施方案，提供一种砌块（B)，例如石膏砌块或砌砖， 如复合基自保温砌块或砌砖；该砌块是由上述组合物进行混合之后浇注（例如浇注在模具 中）和硬化而成型的。更具体地说，该砌块（B)是由水与以上除水之外的上述原料组分进 行混合和然后浇注到模具中并硬化而成型的。
[0031] 在本发明中，限定混合物（或混凝土）的湿容重（即水灰比），是为了确保兼顾 模制品的轻质性与高强度。经过探索，合理的水灰比要求每个立方米混凝土的湿容重在 1.4-1. 85吨/立方米范围内。过多的水加入，将使模制品（如砌块）强度显著降低，过少的 水加入，模制品无法保证轻质性要求。
[0032] 在本申请中"弹性体"与"橡胶"可互换使用。
[0033] 对于本申请中使用的弹性体粉或橡胶粉的类型没有特殊要求，这里所述的弹性体 是橡胶的上位概念。也就是说，该"弹性体"是指合成的橡胶（如丁二烯橡胶、异戊二烯橡 胶、乙丙橡胶、丁基橡胶等）、合成弹性体（如聚氨酯弹性体等）或天然橡胶及其混合物。从 成本考虑，优选的是，弹性体粉选择废橡胶或废弹性体的颗粒物或粉末。例如，橡胶粉从废 旧轮胎的废橡胶加工而成。或者，橡胶粉从橡胶或轮胎加工中的边角料或废料制备。或者 橡胶粉从废旧日用品的废橡胶加工而成。
[0034] 一般来说，在本发明的上述组合物配方中，当弹性体粉或橡胶粉的添加量大于或 等于10重量份时，可添加或甚至不添加发泡剂，而当弹性体粉或橡胶粉的添加量在5-10重 量份范围之内时，必须添加发泡剂才能达到理想的轻质性与理想的强度同时得到兼顾的要 求，优选的是添加〇. 25-28重量份的发泡剂。另外，当添加大于或等于5重量份的弹性体粉 或橡胶粉时，在不添加防冻剂的情况下也能够获得较好的防冻效果，而当弹性体粉或橡胶 粉的添加量大于或等于10重量份时，在不添加防冻剂的情况下能够获得理想的防冻效果。 如果需要，通过添加弹性体粉或橡胶粉不仅能够减少发泡剂的用量，因此减少发泡剂对于 模制品（如砌块）的某些性能的影响，而且能够减少粉煤灰的用量，例如若使用1重量份的 弹性体粉或橡胶粉则能够减少（或对应于）5-7重量份（例如6重量份）的粉煤灰用量。
[0035] 根据本发明的第三个实施方案，提供一种从上述的建筑用的石膏组合物制备砌 块（B)的方法，该方法包括：按照本发明的组合物的配方，将水与除水之外的其它原料组分 (例如添加到混合装置或设备中）进行搅拌混合，将所得混合物浇注在模具中成型并硬化 一段时间（例如2-10分钟），然后脱模而获得砌块，即：
[0036] 在混合设备内的水（即所述的适量，例如750-1300重量份，如850-1200重量份， 或900-1100)中加入上述用量的所述减水剂和发泡剂，然后加入上述用量的半水石膏、硅 酸盐水泥、粉煤灰和弹性体粉，搅拌，浇注（例如浇注到模具中）成型并使其硬化，然后脱 模，得到所述的模制品；
[0037] 其中水的用量应该使得上述原料与水所形成的混合物的湿容重在1. 4-1. 85吨/ 立方米范围内，优选在1. 5-1. 75吨/立方米范围内，优选在1. 55-1. 70吨/立方米范围内， 优选在1. 6-1. 65吨/立方米范围内。
[0038] 优选的是，在搅拌之前还添加上述用量的短纤维增强材料。
[0039] 在上述方法中，优选的是，在搅拌之前还添加上述用量的微硅粉。
[0040] 在上述方法中，优选的是，在搅拌之前还添加上述用量的防冻剂。
[0041] 优选的是，在硬化之后进一步进行烘干或自然养护，得到本发明所述的砌块（B)， 例如复合基自保温砌块。
[0042] 根据本发明的第四个实施方案，提供一种从上述的建筑用的石膏组合物（A)制备 的钢骨架石膏模制板材（C)，其中板材（C)是相对的两个主平面（a和b)呈现长方形的条 板材（例如钢骨架钢丝网轻质高强防裂石膏条板，或钢骨架玻璃纤维网轻质高强防裂石膏 条板），或相对的两个主平面（a和b)呈现正方形的正方板材（例如钢骨架钢丝网轻质高 强防裂石膏正