本发明涉及建筑领域，具体而言，涉及一种预制板及其制备方法和应用。
背景技术：
随着我国经济发展和人民生活水平的不断提高，能源消耗量随之不断增大。尤其作为城市主体之一的各类建筑群体，其能源消耗量目前已超过我国能源消耗量的1/4，并逐步升至第一位，因而提升建筑能效水平尤为重要。占建筑围护结构比重最大的外墙，其保温隔热性能的优劣决定着建筑能耗水平的高低，所以外墙保温隔热效果对建筑节能的实现有着重要意义。聚苯颗粒(简称eps颗粒)是由废弃的聚苯乙烯塑料经加工制成，具有耐老化、抗腐蚀、无法自然降解的特点，且使用多为一次性，许多废弃eps由于处理与降解困难成为城市固体垃圾。对环境造成严重的污染。
淮海工学院的顾炳伟等提出一种用于承重结构的自保温墙材及其生产方法，该自保温墙材是设有带孔洞的高强度砌块，孔洞率为45％～50％，所述孔洞为多排竖向设置，在该高强度砌块的孔洞内填充有保温材料，同时在高强度砌块的中部至少保留一个不填充保温材料的中间孔洞。所述高强度砌块采用的原料为硅酸盐水泥、微碳铬铁粉渣、普通河沙、硅灰、高效减水剂、钢纤维，加水混合后制备成活性粉末混凝土坯料，并压制成型，原料重量配比为硅酸盐水泥：微碳铬铁粉渣：河沙：硅灰：高效减水剂：钢纤维等于1:0.6～1.4:1.5～2.5:0.1～0.4:0.01～0.03:0.01～0.03，水胶比为0.20～0.30；保温材料为聚苯颗粒水泥胶浆，采用的原料质量配比为保温胶粉：聚苯颗粒：水等于1:5～8:1～1.2。活性粉末混凝土强度在c60以上。通过加大墙体砌块材料的强度和孔洞率，复合胶粉聚苯颗粒填充孔洞，满足国家节能65％要求。承重自保温砌块实现了保温与承重融为一体，解决了建筑上承重结构的墙体自保温的问题。该方法原料来源广泛，成本合理，可采用现有工艺设备实现。生产方法的步骤是：(1)将原料加水混炼后制备成活性粉末混凝土坯料；(2)采用压制设备，按孔洞率要求，将活性粉末混凝土坯料压制成多孔砌块基材；砌块基材成型后先进行喷淋，然后送入养护室养护24h，再移入80～100℃的热水中养护2天；(3)取出经步骤2养护后的砌块基材，在孔洞中填充聚苯颗粒水泥胶浆，保留中间孔洞，然后自然养护至28天，即得承重自保温砌块。
上述技术存在如下缺点：(1)活性粉末混凝土砌块与现有的蒸压加气混凝土砌块、节能型烧结页岩空心砌体、陶粒混凝土空心砌块相比，尽管力学性能方面具有一定优势，但因成本过高难以推广；(2)聚苯颗粒水泥砂浆的质量很难控制，且容易开裂，影响保温性能；(3)在施工时，水平灰缝和竖向灰缝处由于材料性能的差异造成在灰缝处很容易形成热桥，大大削减砌块的保温性能，同时如果砌筑砂浆开裂也会对墙体系统的保温性能造成较大影响，用砌块砌成的墙体很容易产生裂缝、开裂等质量弊病，灰缝处因材质的强度不同很容易产生开裂及渗水。
河南理工大学的李启强等以废旧聚苯颗粒等体积取代水泥砂浆中的砂子，研究了废旧聚苯颗粒掺量对水泥砂浆静力学性能的影响。结果表明，随聚苯颗粒掺量增加，砂浆流动度先增加后下降，砂浆试样7d、28d抗折抗压强度均呈下降趋势，3d抗折强度先增加后下降，抗压强度下降缓慢：砂浆试样3d、7d、28d抗压强度与密度存在线性关系，且线性关系都比较显著。
上述技术存在如下缺点：采用废旧聚苯颗粒等体积取代砂子，水泥砂浆极易出现聚苯颗粒上浮、沙子下沉的情况，造成砂浆均质性较差，受力不均匀，强度下降较为明显，影响推广使用。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种预制板，具有轻质、高强、保温、装饰等功能。
本发明的第二目的在于提供一种所述预制板的制备方法，该方法工艺简单、施工简便，绿色环保。
本发明的第三目的在于提供一种所述预制板的应用，用于装配式建筑夹心保温墙板的外页板或装饰板材。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种预制板，以重量份数计，包括：水泥30-40份、掺合料5-10份、细集料40-55份、粗集料15-20份、减水剂0.05-0.08份、消泡剂0.02-0.05份、纤维0.08-0.10份和水9-12份。
采用水泥、掺合料、细集料和粗集料作为基础原料，减水剂、消泡剂、纤维作为外加剂，再加入合适量的水，可以获得性能优异的预制板。
优选地，所述水泥为普通硅酸盐水泥，规格为42.5或42.5r。
普通硅酸盐水泥均适用于本发明，优选规格为42.5或42.5r。
更加优选地，所述掺合料为硅灰和粉煤灰混合物或硅灰和矿渣混合物，所述粉煤灰为i级，所述矿渣为s95级，所述硅灰的粒径为0.1-0.3um，堆积密度为200-350kg/m3。
在本申请中，硅灰可以是单独的粒径0.1um、0.2um、0.3um，也可以是两种粒径或三种粒径的混合物；堆积密度可以是200kg/m3、220kg/m3、250kg/m3、280kg/m3、300kg/m3、320kg/m3或350kg/m3等在200-350kg/m3范围内的任意值。
进一步优选地，所述细集料为钢渣，所述细集料的细度模数为2.4-2.8，含泥量小于等于3％。
细度模数可以是2.4、2.5、2.6、2.7、2.8等2.4-2.8范围内的任意值。含泥量可以控制3wt％或0-3％之间的任意值。
优选地，所述粗集料包括炉渣、粉煤灰陶粒中的一种以及聚苯颗粒，所述炉渣的粒径为5-16mm，筒压强度4.2mpa，含泥量0.2％，1h吸水率8.2％，堆积密度1030kg/m3；所述粉煤灰陶粒的粒径为3-6mm，筒压强度6.2mpa，含泥量小于0.1％，1h吸水率5.4％，堆积密度860kg/m3；所述聚苯颗粒的粒径为1-5mm。
粗集料使用炉渣及聚苯颗粒或者使用粉煤灰陶粒及聚苯颗粒，优选粗集料的粒径、筒压强度、含泥量、1h吸水率和堆积密度等参数，可以获得更加优异的性能。
更加优选地，所述减水剂为粉状聚羧酸减水剂，减水率≥25％；所述消泡剂为磷酸三丁酯、聚乙二醇、多元醇或聚硅氧烷。
其中，多元醇为常用的季戊四醇、甘油等多元醇类化合物。
进一步优选地，所述纤维为耐碱玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维、碳纤维和钢纤维中的一种或多种。
一种所述的预制板的制备方法，包括以下步骤：
先将所述水泥、所述掺合料、所述细集料、所述炉渣或所述粉煤灰陶粒、所述减水剂、所述消泡剂干拌，然后缓慢加水慢速搅拌，再快速搅拌至流动状态，然后调至慢速搅拌加入所述纤维和所述聚苯颗粒，搅拌后浇筑在模具中；
使用平台振动成型，然后蒸汽养护后出窑拆模即可。
通过分步添加物料的方式，使得不同粒径、不同堆积密度的物料能够均匀分布在体系中；通过调整搅拌速度和时间，进一步提升物料的分布性能，最终获得性能优异的预制板。
优选地，所述干拌的时间为60-90s，所述慢速搅拌的时间为120-150s；加入所述纤维和所述聚苯颗粒之后、所述浇筑之前，搅拌时间为80-100s。
搅拌时间的优选，有利于优化预制板的密度和强度。
一种所述的预制板的应用，用于装配式建筑夹心保温墙板的外页板或装饰板材。
该预制墙板不仅可以用做装配式建筑夹心保温墙板的外页板，也可以用作装饰板材。除此之外的此类型应用同样适用于该发明。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)预制板具有轻质、高强、保温、装饰等功能，减少保温层厚度，提高系统安全可靠性；有利于提高建筑使用寿命，保证建筑施工质量；大量采用工业固体废弃物，有助于节能减排，降低材料成本，为缓解当前日益严峻的环保问题；
(2)生产工艺简单，适合大规模自动化生产，有利于推动建筑工业化；
(3)应用广泛。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
备料：普通硅酸盐水泥30份、硅灰和粉煤灰混合物10份、钢渣40份、炉渣和聚苯颗粒共20份、粉状聚羧酸减水剂0.05份、磷酸三丁酯0.05份、耐碱玻璃纤维0.08份和水12份。其中，普通硅酸盐水泥的规格为42.5；粉煤灰为i级，硅灰的粒径为0.1um，堆积密度为350kg/m3；钢渣的细度模数为2.4，含泥量3％；炉渣的粒径为16mm，筒压强度4.2mpa，含泥量0.2％，1h吸水率8.2％，堆积密度1030kg/m3；聚苯颗粒的粒径为1mm，可用废旧聚苯颗粒替代；粉状聚羧酸减水剂的减水率25％。
制备：先将普通硅酸盐水泥、硅灰和粉煤灰混合物、钢渣、炉渣、粉状聚羧酸减水剂、磷酸三丁酯干拌90s，然后缓慢加水慢速搅拌120s，再快速搅拌至流动状态，然后调至慢速搅拌加入耐碱玻璃纤维和聚苯颗粒，搅拌100s后浇筑在模具中；使用平台振动成型，然后蒸汽养护5h后出窑拆模即可堆垛。
该预制板性能检测结果：混凝土坍落度182mm，28d干密度1780kg/m3，抗折强度为5.2mpa，28d抗压强度40.3mpa。
实施例2
备料：普通硅酸盐水泥40份、硅灰和矿渣混合物5份、钢渣55份、粉煤灰陶粒和聚苯颗粒15份、粉状聚羧酸减水剂0.08份、聚乙二醇0.02份、聚丙烯纤维0.10份和水9份。其中，普通硅酸盐水泥规格为42.5r；矿渣为s95级，硅灰的粒径为0.3um，堆积密度为200kg/m3；钢渣的细度模数为2.8，含泥量2.8％；粉煤灰陶粒的粒径为3mm，筒压强度6.2mpa，含泥量0.08％，1h吸水率5.4％，堆积密度860kg/m3；聚苯颗粒的粒径为5mm；粉状聚羧酸减水剂的减水率27％。
制备：先将普通硅酸盐水泥、硅灰和矿渣混合物、钢渣、粉煤灰陶粒、粉状聚羧酸减水剂、聚乙二醇干拌60s，然后缓慢加水慢速搅拌150s，再快速搅拌至流动状态，然后调至慢速搅拌加入聚丙烯纤维和聚苯颗粒，搅拌80s后浇筑在模具中；使用平台振动成型，然后蒸汽养护5h后出窑拆模即可。
该预制板性能检测结果：混凝土坍落度185mm，28d干密度1802kg/m3，抗折强度为6.3mpa，28d抗压强度41.3mpa。
实施例3
备料：普通硅酸盐水泥35份、硅灰和粉煤灰混合物8份、钢渣45份、炉渣和聚苯颗粒各9份、粉状聚羧酸减水剂0.06份、聚硅氧烷0.04份、聚丙烯腈纤维和聚酯纤维共0.09份和水10份。其中，普通硅酸盐水泥规格为42.5；粉煤灰为i级，硅灰的粒径为0.2um，堆积密度为300kg/m3；钢渣的细度模数为2.6，含泥量2.8％；炉渣的粒径为10mm，筒压强度4.2mpa，含泥量0.2％，1h吸水率8.2％，堆积密度1030kg/m3；聚苯颗粒的粒径为3mm；粉状聚羧酸减水剂的减水率为26％。
制备：先将普通硅酸盐水泥、硅灰和粉煤灰混合物、钢渣、炉渣、粉状聚羧酸减水剂、聚硅氧烷干拌70s，然后缓慢加水慢速搅拌130s，再快速搅拌至流动状态，然后调至慢速搅拌加入聚丙烯腈纤维和聚酯纤维、聚苯颗粒，搅拌90s后浇筑在模具中；使用平台振动成型，然后蒸汽养护5h后出窑拆模即可。
该预制板性能检测结果：混凝土坍落度178mm，28d干密度1652kg/m3，抗折强度为4.5mpa，28d抗压强度30.8mpa。
实施例4
备料：普通硅酸盐水泥38份、硅灰和矿渣混合物9份、钢渣50份、粉煤灰陶粒和聚苯颗粒共16份、粉状聚羧酸减水剂0.07份、甘油0.03份、碳纤维和钢纤维0.085份和水11份。其中，普通硅酸盐水泥规格为42.5r；矿渣为s95级，硅灰的粒径为0.1um，堆积密度为250kg/m3；钢渣的细度模数为2.5，含泥量2.6％；粉煤灰陶粒的粒径为6mm，筒压强度6.2mpa，含泥量小于0.1％，1h吸水率5.4％，堆积密度860kg/m3；聚苯颗粒的粒径为2mm；粉状聚羧酸减水剂的减水率为28％。
制备：先将普通硅酸盐水泥、硅灰和矿渣混合物、钢渣、粉煤灰陶粒、粉状聚羧酸减水剂、甘油干拌80s，然后缓慢加水慢速搅拌140s，再快速搅拌至流动状态，然后调至慢速搅拌加入碳纤维和钢纤维、聚苯颗粒，搅拌85s后浇筑在模具中；使用平台振动成型，然后蒸汽养护5h后出窑拆模即可。
该预制墙板性能检测结果：混凝土坍落度175mm，28d干密度1592kg/m3，抗折强度为5.0mpa，28d抗压强度29.6mpa。
实施例5
备料：普通硅酸盐水泥32份、硅灰和粉煤灰混合物6份、钢渣42份、炉渣和聚苯颗粒16份、粉状聚羧酸减水剂0.06份、季戊四醇0.025份、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维和聚酯纤维各0.03份和水10.5份。其中，普通硅酸盐水泥规格为42.5；粉煤灰为i级，硅灰的粒径为0.15um，堆积密度为320kg/m3；钢渣的细度模数为2.7，含泥量小于等于3％；炉渣的粒径为5mm，筒压强度4.2mpa，含泥量0.2％，1h吸水率8.2％，堆积密度1030kg/m3；聚苯颗粒的粒径为2mm；粉状聚羧酸减水剂的减水率为27％。
制备：先将普通硅酸盐水泥、硅灰和粉煤灰混合物、钢渣、炉渣、粉状聚羧酸减水剂、季戊四醇干拌75s，然后缓慢加水慢速搅拌135s，再快速搅拌至流动状态，然后调至慢速搅拌加入聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维和聚苯颗粒，搅拌90s后浇筑在模具中；使用平台振动成型，然后蒸汽养护5h后出窑拆模即可。
该预制墙板性能检测结果：混凝土坍落度180mm，28d干密度1892kg/m3，抗折强度为6.3mpa，28d抗压强度63.7mpa。
实施例1-5得到的预制板的性能数据汇总如下表1所示：
表1预制板性能数据
本发明针对装配式建筑的外墙装饰要求和工业固体废弃物循环再利用需求，提供一种轻质、高强、活性粉末混凝土预制板及其制备方法。该预制板采用活性粉末混凝土配制原理，可以通过工厂自动化流水线生产，具有轻质、高强、保温、装饰等功能，减少保温层厚度，提高系统安全可靠性，且生产自动化程度高，有利于推动建筑工业化，提高建筑使用寿命，保证建筑施工质量。同时该墙板大量采用工业固体废弃物，有助于节能减排，降低材料成本，为缓解当前日益严峻的环保问题提供思路。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。