专利名称：环保型粉煤灰仿天然人造石材及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑材料，尤其涉及一种环保型粉煤灰仿天然人造石材、及其生产方法，和生产所述人造石材的配方。
背景技术：
粉煤灰是一种热电厂等耗煤企业排放量很大的废渣，是煤燃烧后再烟气中收捕得到的细灰，也是燃煤电厂等耗煤企业排出的主要固体废物，遍布全国各地的大小热电厂及其它耗煤企业，每年都在生产大量的粉煤灰。我国是产煤大国，煤炭是目前我国电力生产的基本燃料，粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，近年来，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，2010年粉煤灰排放量已达3亿吨。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。由于以前对它没有任何处理和利用手段，因此成为污染环境的工业废渣，对环境造成了严重的危害，同时也给企业造成了沉重负担，粉煤灰已经给我国国民经济和生态环境造成了巨大压力。如何将粉煤灰变废为宝，加以二次利用，是减轻企业负担、降低环境污染的利国利民的大事，受到全社会各行业的关注和重视。世界性能源危机、环境污染等巨大压力强烈的激发了粉煤灰利用的研究和开发，粉煤灰已经成为国际市场上 引人注目的资源丰富、价格低廉，兴利除害的新兴建材原料和化工产品的原料，受到人们的青睐。在目前建筑材料领域中，使用粉煤灰及其制品替代水泥、砂、石子等，能带来减轻建材产品自重、降低产品造价、及提高产品密实度、强度、抗渗性、耐候性、耐腐蚀性、隔音、隔热等技术性能。但在人造石材方面对粉煤灰的利用尚属探索阶段，普遍存在配方差异大，产品质量稳定性差等诸多弊端，所以很有必要粉煤灰人造石材的配方合理性、产品质量稳定性方面进行更多的研究，以满足市场需求，也为粉煤灰的二次利用提供一种新的方法和途径。
发明内容
针对粉煤灰在人造石材领域应用较少的现状，本发明提供了一种生产环保型粉煤灰仿天然人造石材的配方、使用所述配方生产的人造石材及其生产方法，本发明提供的组分配比科学、工艺合理的粉煤灰人造石材、配方和生产方法，提高了产品的长期强度、抗泛碱性和抗腐蚀性能，并能够降低产品吸水率。本发明第一个目的是提供一种环保型粉煤灰仿天然人造石材配方，配方组分包括:
水泥3(Γ70重量份；
粉煤灰10 70重量份；
生石灰2 25重量份；
微娃粉5 IO重量份；砂2(Γ50重量份；
陶粒0 50重量份；
塑化剂f 4重量份；
纤维素醚0.0f0.5重量份；
淀粉醚0.θΓθ.5重量份；
木质纤维素0.Γ0.5重量份；
(HOCH2CH2)n ΝΗ3_η0.θΓθ.5 重量份；
其中，η为广3的整数。应当理解的是，本发明上述配方组分中还可以加入流变剂、消泡剂、表面活性剂、其他增稠剂、胶黏剂中的任意一种或几种的混合物。本发明第二个目的是提供一种使用上述配方组分生产制备的环保型粉煤灰仿天然人造石材，所述人造石材组分包括:
水泥3(Γ70重量份；
粉煤灰10 70重量份；
生石灰2 25重量份；
微娃粉5 IO重量份；
砂2(Γ50重量份；
陶粒0 50重量份；
塑化剂f 4重量份；
纤维素醚0.0f0.5重量份；
淀粉醚0.θΓθ.5重量份；
木质纤维素0.Γ0.5重量份；
(HOCH2CH2)n ΝΗ3_η0.θΓθ.5 重量份；
其中，η为广3的整数。本发明提供的所述人造石材，组分还可以包括颜料，此时组分中还可以包括偶联齐U。所述颜料可以是涂覆在所述人造石材的外表面，也可以与其它组分共混后一起生产制备所述人造石材。根据本发明所述人造石材的一种优选实施方式，所述人造石材包括结构基体、包覆在所述结构基体外表面的面层，和包覆在所述面层外表面的颜色层，其中:
所述结构基体组分包括:
水泥3(Γ70重量份； 粉煤灰10 70重量份；
生石灰2 25重量份；
微娃粉5 IO重量份；
砂2(Γ50重量份；
陶粒0 50重量份；
塑化剂f 4重量份；
纤维素醚0.0f0.5重量份；
淀粉醚0.θΓθ.5重量份；木质纤维素0.Γο.5重量份；
(HOCH2CH2)n ΝΗ3_η0.θΓθ.5 重量份；
所述面层组分包括:
水泥3(Γ70重量份；
粉煤灰10 70重量份；
半水石膏(TlO重量份；
生石灰2 25重量份；
微娃粉5 IO重量份；
煅烧偏高岭土(TlO重量份；
砂2(Γ50重量份；
陶粒0 50重量份；
塑化剂f 4重量份；
纤维素醚0.0f0.5重量份；
淀粉醚0.θΓθ.5重量份；
乳胶粉2 15重量份； 木质纤维素0.Γ0.5重量份；
(HOCH2CH2)m NH3_m0.θΓθ.5 重量份；
偶联剂(Γ0.5重量份； η和m分别为广3的整数讲和!!!可以相同也可以不同。同样地，本发明提及的所述人造石材的各组分中，还可以加入流变剂、消泡剂、表面活性剂、其他增稠剂、胶黏剂中的任意一种或几种的混合物。本发明所述的人造石材，其中，所述面层厚度优选为0.f5mm，更优选为f3mm。本发明第三个目的是提供一种生产制备所述人造石材的方法，包括如下步骤: 步骤1，配制颜色浆料、面层浆料、和结构浆料；
所述结构基体组分包括:
水泥3(Γ70重量份；
粉煤灰10 70重量份；
生石灰2 25重量份；
微娃粉5 IO重量份；
砂2(Γ50重量份；
陶粒0 50重量份；
塑化剂f 4重量份；
纤维素醚0.0f0.5重量份；
淀粉醚0.θΓθ.5重量份；
木质纤维素0.Γ0.5重量份；
(HOCH2CH2)n ΝΗ3_η0.θΓθ.5 重量份；
所述面层组分包括:
水泥3(Γ70重量份；
粉煤灰10 70重量份；半水石膏(Γιο重量份；
生石灰2 25重量份；
微娃粉5 IO重量份；
煅烧偏高岭土(TlO重量份；
砂2(Γ50重量份；
陶粒0 50重量份；
塑化剂f 4重量份；
纤维素醚0.0f0.5重量份；
淀粉醚0.θΓθ.5重量份；
乳胶粉2 15重量份；
木质纤维素0.Γ0.5重量份；
(HOCH2CH2)m NH3_m0.θΓθ.5 重量份；
偶联剂(Γ0.5重量份；
η和m分别为f 3的整数；m和η可以相同或不同；
步骤2，将配制的颜色浆料涂覆在模具内表面，形成颜色层；
步骤3，向模具内颜色层表面涂覆所配制的面层浆料；所述面层浆料涂覆厚度优选为
0.1 5mm,更优选为I 3mm ；
步骤4，将模具内浇筑所配制的结构浆料，振动成型。为了是产品稳定性更好，本发明所述的生产人造石材的方法，还可以包括:
步骤5，将步骤4中振动成型的产品在5(T90°C条件下蒸养。本发明所述生产人造石材的方法还可以进一步包括:
步骤6，将步骤5得到的产品在35飞5°C条件下进行二次养护。同样地，本发明上述生产方法提及的各组分中，还可以加入流变剂、消泡剂、表面活性剂、其他增稠剂、胶黏剂中的任意一种或几种的混合物。本发明上述内容中，所述水泥可以包括硅酸盐水泥、铝酸盐水泥中的任意一种或几种的混合物，优选地，本发明所述水泥包括:
娃酸盐水泥35 50重量份；
铝酸盐水泥(Γ20重量份。本发明上述内容中，所述粉煤灰可以是低钙粉煤灰(F类)、高钙粉煤灰(C类)或复合粉煤灰中的任意一种或几种的混合物。本发明上述内容中，所述可再分散乳胶粉(或可再分散性乳胶粉)为醋酸乙烯酯均聚物或共聚物再分散乳胶粉、月桂酸乙烯酯共聚物再分散乳胶粉、丙烯酸或丙烯酸酯均聚物或共聚物可再分散乳胶粉 、硅丙再分散乳胶粉、苯乙烯/ 丁二烯共聚胶粉等、或含有等同有效成分比例的上述物质的乳液；可以是上述物质中的一种，或几种的混合。如含丙烯酸可再分散乳胶粉3飞重量份、和/或硅丙可再分散乳胶粉3飞重量份。本发明上述内容中，所述塑化剂(又称为增塑剂)优选为聚羧酸类高性能超塑化齐U，所述聚羧酸类高性能超塑化剂合成单体可以是含聚氧乙烯基、聚氧丙烯基等聚氧烷烯基单体；甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸(或马来酸酐)、(甲基)丙烯基磺酸、(甲基)烯丙基磺酸、苯乙烯基磺酸2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、或上述酸的盐或酯或其它衍生物，如(甲基)烯丙醇、(甲基)丙烯酰胺等。此外还可以是磺化三聚氰胺甲醛缩合物、磺化萘甲醛缩合物、改性木质磺酸盐等。本发明上述内容中，所述颜料可以选用本技术领域常用的各种颜料，如市场上销售的炭黑、氧化铁、氧化钴、钛白粉、颜料红122 (主要成分为2，9 二甲基喹吖啶酮)、有机嫩黄、酞菁蓝、孔雀绿、柠檬黄、硫酸铜、丙烯颜料等。本发明上述内容中，所述偶联剂可以是有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类或铝酸化合物等。本发明上述内容中，所述流变剂(或流变改性剂)可以是聚氨酯类流变剂、或聚丙烯酸类流变剂。本发明上述内容中，所述消泡剂可以是:1)天然油脂，如豆油、玉米油等；2)聚醚类消泡剂，如GP、GPE、GPES消泡剂；3)高碳醇，如C12飞22的高碳醇；4)硅类消泡剂，如二甲基硅油、聚硅氧烷；5)聚醚改性硅消泡剂等等。本发明上述内容中，所述增稠剂可以是纤维素类、聚丙烯酸酯类、膨润土、缔合型聚氨酯类，如甲基纤维素、羧烷基纤维素、羟烷基纤维素、(甲基)丙烯酸或其酯或盐的均聚物或共聚物等等。本发明制备的粉煤灰人造石材，具有很高的致密度和强度，其耐候性和耐腐蚀性优越，同时具有一定的保温和隔音性能，在各种恶劣气候环境下均有极强的耐久性和颜色稳定性，不会粉化、脱落，且不易变色。
具体实施例方式本发明提供了一种环保型粉煤灰人造石材、及生产所述人造石材的配方和方法。所述配方组分包括:
水泥3(Γ70重量份；
粉煤灰10 70重量份；
半水石膏(TlO重量份；
生石灰2 25重量份；
微娃粉5 IO重量份；
煅烧偏高岭土(TlO重量份；
砂2(Γ50重量份；
陶粒0 50重量份；
塑化剂f 4重量份；
纤维素醚0.0f0.5重量份；
淀粉醚0.θΓθ.5重量份；
乳胶粉2 15重量份；· 木质纤维素0.Γ0.5重量份；
(HOCH2CH2)n ΝΗ3_η0.θΓθ.5 重量份；
其中，η为广3的整数。本发明上述配方组分中，还可以加入偶联剂和颜料，此外还可以含有流变剂、消泡剂、表面活性剂、其他增稠剂、胶黏剂中的一种或几种的混合。
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。实施例1
步骤1，根据市场和客户的需求使用天然或预加工的石材模型翻制模具。配制面色浆料、面层浆料和结构浆料，其中，面层浆料组分包括:
白色硅酸盐水泥40重量份；
白色铝酸盐水泥4重量份；
粉煤灰15重量份；
半水石骨2重量份；
生石灰I重量份；
微硅粉4重量份；
煅烧偏高岭土5重量份；
砂20重量份；
高性能聚羧酸超塑化剂 0.8重量份；
纤维素醚0.02重量份；
淀粉醚0.01重量份；
丙烯酸可再分散乳胶粉3重量份；
木质纤维素0.2重量份；
二乙醇胺0.0I重量份；
偶联剂0.05重量份。结构浆料组分包括:
娃酸盐水泥40重量份；
粉煤灰60重量份；
生石灰5重量份；
微硅粉4重量份；
砂30重量份；
陶粒30重量份
高性能聚羧酸超塑化剂I重量份；
纤维素醚0.04重量份；
淀粉醚0.04重量份；
木质纤维素0.2重量份；
二乙醇胺0.0I重量份；
步骤2，将预先配制好的几种面色浆料按比例和位置充分喷涂于产品模具内表面进行着色，形成第一道面色层。步骤3，着色完成后在第一道面色层表面均匀喷涂第二道面层基料，面层基料的喷涂厚度根据产品厚度及起伏的不同控制在f 3mm。步骤4，面层基料的喷涂完成后向模具内浇筑结构坯料，经震动成型，使得模具内第一道面色浆与第二道面层基料相互渗透、融合。干燥后制得粉煤灰人造石材。步骤5，5(T90°C条件下高温蒸养后脱模，35 65°C进行中温二次养护，然后烘干。
实施例2
步骤1，根据市场和客户的需求使用天然或预加工的石材模型翻制模具。配制面色浆料、面层浆料和结构浆料，其中，面层浆料组分包括:
白色硅酸盐水泥40重量份；
白色铝酸盐水泥5重量份；
粉煤灰10重量份；
半水石骨2重量份；
生石灰I重量份；
微娃粉6重量份；
煅烧偏高岭土5重量份；
砂40重量份；
高性能聚羧酸超塑化剂0.7重量份；
纤维素醚0.02重量份；
淀粉醚0.02重量份；
丙烯酸可再分散乳胶粉5重量份；
木质纤维素0.3重量份；
二乙醇胺0.04重量份；
偶联剂0.05重量份。结构浆料组分包括:
硅酸盐水泥30重量份；
粉煤灰70重量份；
生石灰5重量份；
微硅粉8重量份；
砂20重量份；
陶粒30重量份
高性能聚羧酸超塑化剂I重量份；
纤维素醚0.04重量份；
淀粉醚0.02重量份；
木质纤维素0.2重量份；
二乙醇胺0.03重量份； 步骤2，将预先配制好的几种面色浆料按比例和位置充分喷涂于产品模具内表面进行着色，形成第一道面色层。步骤3，着色完成后在第一道面色层表面均匀喷涂第二道面层基料，面层基料的喷涂厚度根据产品厚度及起伏的不同控制在f 3mm。步骤4，面层基料的喷涂完成后向模具内浇筑结构坯料，经震动成型，使得模具内第一道面色浆与第二道面层基料相互渗透、融合。干燥后制得粉煤灰人造石材。步骤5，5(T90°C条件下高温蒸养后脱模，35飞5°C进行中温二次养护，然后烘干。实施例3
步骤1，根据市场和客户的需求使用天然或预加工的石材模型翻制模具。配制面色浆料、面层浆料和结构浆料，其中，面层浆料组分包括:
白色硅酸盐水泥40重量份；
粉煤灰20重量份；
生石灰I重量份；
微娃粉6重量份；
煅烧偏高岭土5重量份；
砂40重量份；
高性能聚羧酸超塑化剂0.7重量份；
纤维素醚0.02重量份；
淀粉醚0.02重量份；
丙烯酸可再分散乳胶粉4重量份；
木质纤维素0.2重量份；
二乙醇胺0.03重量份；
偶联剂0.05重量份。结构浆料组分包括:
娃酸盐水泥50重量份；
粉煤灰50重量份；
生石灰3重量份；
微硅粉8重量份；
砂30重量份；
陶粒40重量份
高性能聚羧酸超塑化剂I重量份；
纤维素醚0.04重量份；
淀粉醚0.04重量份；
木质纤维素0.2重量份；
二乙醇胺0.02重量份；
步骤2，将预先配制好的几种面色浆料按比例和位置充分喷涂于产品模具内表面进行着色，形成第一道面色层。步骤3，着色完成后在第一道面色层表面均匀喷涂第二道面层基料，面层基料的喷涂厚度根据产品厚度及起伏的不同控制在f 3mm。步骤4，面层基料的喷涂完成后向模具内浇筑结构坯料，经震动成型，使得模具内第一道面色浆与第二道面层基料相互渗透、融合。干燥后制得粉煤灰人造石材。步骤5，5(T90°C条件下高温蒸养后脱模，35飞5°C进行中温二次养护，然后烘干。实施例4
步骤1，根据市场和客户的需求使用天然或预加工的石材模型翻制模具。配制面色浆料、面层浆料和结构浆料，其中，面层浆料组分包括:
白色硅酸盐水泥40重量份；
粉煤灰15重量份；
生石灰2重量份；微娃粉5重量份；
砂20重量份；
高性能聚羧酸超塑化剂0.6重量份；
纤维素醚0.01重量份；
淀粉醚0.01重量份；
丙烯酸可再分散乳胶粉3重量份；
木质纤维素0.2重量份；
二乙醇胺0.0I重量份；
偶联剂0.05重量份。结构浆料组分包括:
娃酸盐水泥50重量份；
粉煤灰50重量份；
生石灰3重量份；
微硅粉8重量份；
砂30重量份；
陶粒40重量份
高性能聚羧酸超塑化剂I重量份；
纤维素醚0.04重量份；
丙烯酸可再分散乳胶粉2重量份；
木质纤维素0.2重量份；
二乙醇胺0.0I重量份；
步骤2，将预先配制好的几种面色浆料按比例和位置充分喷涂于产品模具内表面进行着色，形成第一道面色层。步骤3，着色完成后在第一道面色层表面均匀喷涂第二道面层基料，面层基料的喷涂厚度根据产品厚度及起伏的不同控制在f 3mm。步骤4，面层基料的喷涂完成后向模具内浇筑结构坯料，经震动成型，使得模具内第一道面色浆与第二道面层基料相互渗透、融合。干燥后制得粉煤灰人造石材。步骤5，5(T90°C条件下高温蒸养后脱模，35 65°C进行中温二次养护，然后烘干。本发明上述实施例制备的人造石材，与现有人造石材相比，具有更高的长期强度和密实度，耐候性和耐腐蚀性能优越，同时具有一定的保温和隔音性能，在各种恶劣气候环境下均能够具有极强的耐久 性和颜色稳定性，不发生粉化和脱落，不易变色。表I，本发明人造石材与市购人造石材物理性能比较
权利要求
1.一种环保型粉煤灰仿天然人造石材，其特征在于，所述人造石材结构组分包括: 水泥3(Γ70重量份； 粉煤灰10 70重量份； 生石灰2 25重量份； 微娃粉5 IO重量份； 砂2(Γ50重量份； 陶粒0 50重量份； 塑化剂f 4重量份； 纤维素醚0.0f0.5重量份； 淀粉醚0.0Γ0.5重量份； 木质纤维素0.Γ0.5重量份； (HOCH2CH2)n ΝΗ3_η0.θΓθ.5 重量份； η为f 3的整数。
2.根据权利要求1所述的人造石材，其特征在于，所述人造石材还包括包覆在所述基体外表面的面层、和包覆在所述面层外表面的颜色层； 所述面层组分包括: 水泥3(Γ70重量份； 粉煤灰10 70重量份； 半水石膏(TlO重量份； 生石灰2 25重量份； 微娃粉5 IO重量份； 煅烧偏高岭土(TlO重量份； 砂2(Γ50重量份； 陶粒0 50重量份； 塑化剂f 4重量份； 纤维素醚0.0f0.5重量份； 淀粉醚0.θΓθ.5重量份； 乳胶粉2 15重量份； 木质纤维素0.Γ0.5重量份； (HOCH2CH2)m NH3_m0.θΓθ.5 重量份； 偶联剂(Γ0.5重量份； m为广3的整数。
3.根据权利要求2所述的人造石材，其特征在于，所述面层厚度为0.f 5mm。
4.根据权利要求1或2所述的人造石材，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥中的任意一种或组合。
5.根据权利要求4所述的人造石材，其特征在于，所述水泥包括: 娃酸盐水泥35 50重量份； 铝酸盐水泥(Γ20重量份。
6.一种生产如权利要求1所述人造石材的配方组分，其特征在于，包括:水泥3(Γ70重量份；粉煤灰10 70重量份；生石灰2 25重量份；微娃粉5 IO重量份；砂2(Γ50重量份；陶粒0 50重量份；塑化剂f 4重量份；纤维素醚0.0f0.5重量份；淀粉醚0.θΓθ.5重量份；木质纤维素0.Γ0.5重量份；(HOCH2CH2)n ΝΗ3_η0.θΓθ.5 重量份；η为f 3的整数。
7.一种生产如权利要求1所述人造石材的方法，其特征在于，步骤包括:步骤1，配制颜色浆料、面层浆料、和结构浆料；所述结构基体组分包括:水泥3(Γ70重量份；粉煤灰10 70重量份；生石灰2 25重量份； 微娃粉5 IO重量份；砂2(Γ50重量份；陶粒0 50重量份；塑化剂f 4重量份；纤维素醚0.0f0.5重量份；淀粉醚0.θΓθ.5重量份；木质纤维素0.Γ0.5重量份；(HOCH2CH2)n ΝΗ3_η0.θΓθ.5 重量份；所述面层组分包括:水泥3(Γ70重量份；粉煤灰10 70重量份；半水石膏(Γ10重量份；生石灰2 25重量份；微娃粉5 IO重量份；煅烧偏高岭土(Γ10重量份；砂2(Γ50重量份；陶粒0 50重量份；塑化剂f 4重量份；纤维素醚0.0f0.5重量份；淀粉醚0.θΓθ.5重量份；乳胶粉2 15重量份；木质纤维素0.Γο.5重量份；(HOCH2CH2)m NH3_m0.θΓθ.5 重量份；偶联剂(T0.5重量份；η和m分别为广3的整数；步骤2，将配制的颜色浆料涂覆在模具内表面，形成颜色层；步骤3，向模具内颜色层表面涂覆所配制的面层浆料；步骤4，将模具内浇筑所配制的结构浆料，振动成型。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述面层浆料涂覆厚度为0.f 5mm。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤还包括:步骤5，将步骤4中振动成型的产品在5(T90°C条件下蒸养。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤还包括:步骤6，将步骤5 得到的产品在35飞5°C条件下进行二次养护。
全文摘要
本发明提供了一种环保型粉煤灰仿天然人造石材、以及生产所述人造石材的配方和方法，与现有人造石材相比，本发明生产的人造石材具有更高的长期强度和密实度，耐候性和耐腐蚀性能优越，同时具有一定的保温和隔音性能，在各种恶劣气候环境下均能够具有极强的耐久性和颜色稳定性，不发生粉化和脱落，不易变色。
文档编号C04B18/08GK103086654SQ20111034113
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者陈国迈, 陈迈华, 夏艺, 由继业, 周仁道, 曾亮 申请人:上海古猿人石材有限公司