一种人造石材的制备方法

本发明涉及一种人造石材的制备方法，具体涉及一种基于苴却石的人造石材的制备方法，属于建筑材料。

背景技术：

1、由于石材行业在全球范围内的迅猛发展，每年产生的石料废料在近3000万吨左右，既造成了大量的生产废料，也对生态和环境造成了污染。通过使用某些高分子聚合物，石英砂或者天然石材碎料作主要材料并添加其它辅助剂制成的人造石材，是目前建筑装修工程市场中的主要装饰材料之一。

2、苴却石是出自四川省攀枝花市仁和区大龙潭乡，苴却石矿由初生的泥质岩经过长期演变与变化而形成的板岩，内部所含有的各种矿物在地壳运动中受压力呈现出相互紧密排列的定向方式，导致苴却石本身坚硬致密,为泥质隐晶质结构和化学性能稳定的作用。苴却石在开采后产生大量的废弃废料，其拥有的优良物化性质，可作为人造石材中的骨料加以利用。

3、尽管苴却石有优异的性能，但是，当苴却石直接或大量填充到基体材料中制造人造石材时，由于与基体宏微观及性能差异巨大，与基体的结合力不高，两相界面容易产生缺陷、非常容易出现裂纹造成石材无法成型，同时会造成人造石材的本征力学性能下降。因此，研究抗微裂纹萌生，界面相容性好的人造石材制备方法非常重要。

技术实现思路

1、针对目前采用苴却石制备石材面临的容易出现裂纹，界面性能不佳的问题，本发明先合成对苴却石进行破碎和圆化处理，并在表面包覆出一层由特定粒度和成分匹配缓解应力过渡层，调控人造石材料浆中的成分和粒度分布，形成从苴却石、包覆层和基体中成分、粒度、形状的过渡，达到缓解应力表面裂纹产生的效果，并制备出基于苴却石的人造石材。

2、本发明的人造石材的制备方法，其特征在于依次包含以下步骤:

3、（1）苴却石颗粒圆化处理:首先将经过苴却石废料进行破碎成颗粒并过筛3~8目；然后将过筛后的颗粒和水加入球磨机中进行12~16h球磨，球磨筒直径为d米，球磨机转速控制在（0.5~0.6）*42.4*d-1/2 r/min，研磨球与苴却石颗粒质量比控制为2:1，研磨球与苴却石颗粒的总体积占球磨筒体积的35%~45%，使苴却石颗粒与磨球在球磨机中发生滑动运动，这个相互摩擦消除苴却石颗粒棱角实现圆化；球磨结束后进行干燥，并依次采用10~20目，30~50目，60~80目筛网对圆化处理后的苴却石颗粒进行过筛分级供后续工艺步骤中使用；同样采用这三种筛网对石英砂进行过筛分级供后续工艺步骤中使用；

4、（2）表面包覆物质制备:第一步，采用h3po4与al(oh)3为原料制备胶结剂，按摩尔比3:1称取原料并加入烧杯中形成混合溶液，将含有混合溶液的烧杯置于水浴锅中，在90~100℃下搅拌50~60 min并冷却到室温，即反应生成物相为al(h2po4)3的胶结剂；第二步，制备固化剂混合液，先将mgo粉末加入到无水乙醇中配制成10~15wt.%的混合液，进行超声分散处理30~60 min后形成mgo固化剂混合液；第三步，制备sio2溶胶，将正硅酸乙酯、无水乙醇、蒸馏水按体积比20∶14∶5混合并搅拌, 加入盐酸调节溶液ph值至3~4, 然后在50~60℃下搅拌30min，得到的sio2溶胶；第四步，制备固化控制剂，按体积比3:1量取制备的sio2溶胶和mgo固化剂混合液，混合后在80~90℃水浴中连续搅拌1~2h使sio2溶胶包覆在mgo表面，并在400~500℃保温1~2h得到sio2包覆mgo的固化控制剂；第五步，制备复合骨料，将经60~80过筛后的圆化处理后的苴却石颗粒与经60~80目过筛后的石英砂按质量百分比2:1在三维混合机中混合10~30min得到复合骨料；第六步，制备包覆物质，将al(h2po4)3胶结剂、sio2包覆mgo的固化控制剂和复合骨料按质量比20:1:（1~2）混合，并在室温下搅拌5~15 min制备出表面包覆物质，放置时间不超过2h；

5、（3）苴却石表面包覆:将经过10~20目过筛后的圆化处理后的苴却石颗粒与包覆物质按质量比4:1混合并搅拌5~15 min，并放置2~4h完成苴却石表面包覆；然后采用振动擦筛机，使完成表面包覆的苴却石颗粒过筛成单颗粒，所用筛网的目数比过筛圆化处理后的苴却石颗粒所用筛网粗1目；

6、（4）石材料浆制备:按重量百分比称取完成表面包覆的苴却石颗粒，经30~50目过筛的石英砂、经30~50目过筛的圆化处理后的苴却石颗粒，硅酸盐水泥和水，完成表面包覆的苴却石颗粒占35%~45%，经30~50目过筛的石英砂、经30~50目过筛的圆化处理后的苴却石颗粒共占15~20%且二者质量比为1:1，硅酸盐水泥占25%~30%，其余为水，并搅拌1~2h形成石材料浆；

7、（5）料浆震动处理:将搅拌均匀的石材料浆注入模具中，在震动机上进行震动10~20 min以减少料浆内部存在的气泡；

8、养护硬化:震动处理后的石材料浆放置2~3天凝结硬化过后脱模，将脱模后的石材在养护箱中养护28~30天，得到无裂纹，主要物相为绢云母、绿泥石和日云石的人造石材。

9、本发明的人造石材的制备方法，其进一步的特征在于:

10、（1）苴却石颗粒圆化处理时，球磨时采用直径5mm的不锈钢球，加入水占球磨筒体积的5%，球磨结束后干燥温度为90~100℃，干燥时间为1~2小时;

11、（2）表面包覆物质制备时，搅拌速率均为100~200 r/min，超声分散处理时的超声频率和功率分别为40 khz和100 w，三维混合机的转速为10~20 r/min；

12、（3）苴却石表面包覆时，搅拌速率均为10~15 r/min

13、（4）石材料浆制备时，搅拌速率均为10~15 r/min；

14、（5）料浆震动处理时的频率为200~400次/分；

15、（6）养护箱内的温度20±1℃，湿度≧90%。

16、本发明的优点在于:（1）提出了一个基于苴却石废料制造人工石材的整体方案，解决了因应力产生微裂纹的问题。（2）本发明提出通过控制球磨参数，实现滑动球磨，消除废料颗粒表面的棱角使其圆化，减小应力集中。（2）本发明在分级的粗颗粒的苴却石表面制备一层以细颗粒苴却石和石英砂为复合骨料并采用磷酸盐粘结的包覆层，减少了苴却石与硅酸盐水泥基体之间的物性差异，界面相容性好，残余应力小，可避免裂纹产生。（3）硅酸盐水泥基体中加入等质量比的中颗粒苴却石和石英砂，既能强化基体，又能减少了苴却石与硅酸盐水泥基体之间的差异，实现物性梯度变化而减小残余应力，界面相容性好，避免裂纹产生。（4）本发明在mgo表面包覆一层sio2，包覆层的多孔结构起到缓释作用而表面包覆物质的固化过程可控，避免了快速固化。

技术特征：

1.一种本人造石材的制备方法，其特征在于依次包含以下步骤:

2.根据权利要求1所述的人造石材的制备方法，其进一步的特征在于:

技术总结
本发明公开了一种人造石材的制备方法，其特征是先对苴却石进行破碎和圆化处理，并在10~20目苴却石颗粒表面制备一层由60~80目苴却石颗粒和石英砂颗粒为复合骨料的包覆层，调控人造石材料浆中的成分和粒度分布，形成从苴却石、包覆层到基体中成分、粒度过渡，达到缓解应力避免表面裂纹产生的效果。本发明克服了现有技术存在的相界面容易产生缺陷、非常容易出现裂纹的问题，基于苴却石废料制备出了人造石材，可用于建筑材料领域。

技术研发人员：杨梅,刘炳坤,陶威武,龙剑平
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13