一种硅酸钙板激活剂及其在硅酸钙板制备中的应用

1.本发明属于建筑装饰材料技术领域，特别涉及一种硅酸钙板激活剂及其在硅酸钙板制备中的应用。

背景技术：

2.硅酸钙板是20世纪70年代由美国公司发明的一种性能稳定的新型装饰材料，硅酸钙板的应用广泛，室内主要用作隔墙、吊顶、天花板等，室外可以用于外墙贴画等功能，自硅酸钙板引进我国以来产量不断激增，因而受到建筑市场的广泛欢迎。
3.硅酸钙板的原料以硅质和钙质为主要原料，纤维为增强材料，外加其他辅助材料组成。其中钙质材料主要由石灰中活性物质氧化钙提供，硅质材料由二氧化硅提供。其中石灰中有效氧化钙的含量一般在58％左右，氧化钙含量低意味着原料中带进的无用杂质多，必然会影响到制品的强度。硅酸钙板的强度主要来源于硅酸钙板在后期高温蒸养的条件下生成的硅酸钙水合物——托贝莫莱石，其中参与反应的物质为活性的氢氧化钙和二氧化硅，氢氧化钙由活性氧化钙与水反应生成。同时对于硅酸钙板在后期生成的托贝莫莱石的产量也决定着硅酸钙板的整体强度和耐火性能。
4.对于硅酸钙板的众多指标来说，其主要指标为强度指标。然而，在实际生产过程中由于种种因素的影响下，导致硅酸钙板的整体强度不高，限制了硅酸钙板的应用范围和使用。

技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种硅酸钙板激活剂及其在硅酸钙板制备中的应用，该硅酸钙板激活剂应用在硅酸钙板制备中时能有效提高硅酸钙板的整体的物理性能和力学性能。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.一种硅酸钙板激活剂，包括组分a和组分b；其中，所述组分a包括以下重量份数的原料：硫酸氢盐溶液：65.8-70份；外加助剂：8-12份；所述组分b包括以下重量份数的原料：碱溶液：20-24.2份。
8.优选的，所述硫酸氢盐溶液的浓度为30％-43％，所述硫酸氢盐溶液为硫酸氢钠溶液及硫酸氢钾溶液中的至少一种。
9.优选的，所述外加助剂由减水剂和膨胀剂按照重量比(8-8.5)：(2-1.5)组成。
10.优选的，所述减水剂为液态聚羧酸系减水剂或密胺系减水剂中的至少一种。
11.优选的，所述膨胀剂为氧化钙类膨胀剂。
12.优选的，所述碱溶液的浓度为40％-48％，所述碱溶液为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液中的至少一种。
13.一种硅酸钙板的制备方法，在硅酸钙板的制备过程中加入如上所述的硅酸钙板激活剂，具体包括以下步骤：
14.(1)将石英粉、硅酸盐水泥、熟石灰、水及所述硅酸钙板激活剂中的组分a混合，搅拌后静置，得到混合料；
15.(2)将步骤(1)得到的混合料流浆成胚，在其胚层上表面加入所述硅酸钙板激活剂中的组份b，得到胚体；
16.(3)将步骤(2)得到的胚体压制、蒸养、表面处理后得到硅酸钙板成品。
17.优选的，步骤(1)中，所述石英粉、硅酸盐水泥、熟石灰及水的重量比为(55-65)：(10-20)：(20-30)：(190-270)，石英粉、硅酸盐水泥、熟石灰及水的重量之和与所述硅酸钙板激活剂中的组分a的重量比为(180-230)：1。
18.优选的，步骤(1)中，所述静置的时间为1-5min。
19.优选的，步骤(2)中，加入所述硅酸钙板激活剂中的组份b与所述胚层的重量比为1：(350-400)。
20.优选的，步骤(3)中，所述压制包括将所述胚体压制成硅酸钙板胚板，所述硅酸钙板胚板的厚度为8-8.1mm。
21.优选的，步骤(3)中，所述压制还包括对所述硅酸钙板胚板进行压制，对所述硅酸钙板胚板进行压制的压力为7000-9000吨。
22.优选的，步骤(3)中，所述蒸养的温度为150-200℃，蒸养的压力为0.8-1.5mpa，蒸养时间为6-10h。
23.优选的，步骤(3)中，所述表面处理是指砂光成型。
24.本发明的有益效果是：
25.(1)本发明的硅酸钙板激活剂在应用到硅酸钙板制备中时，首先在制作硅酸钙板浆料的过程中首先加入组分a，搅拌并静置，即会发生如下反应
26.cao+h2o＝ca(oh)227.2hso
4-+caco3＝caso4+so
42-+h2o+co228.caso4+2h2o＝caso4·
2h2o
29.此过程中有效的消耗的硅酸钙板中原有没有活性的碳酸钙杂质，并在此过程中生成了硫酸钙和氢氧化钙，其中硫酸钙具有吸水性，吸水后迅速凝结硬化形成强度，为硅酸钙板前期提供一定的强度和有益于其后期成型；
30.然后在硅酸钙板成胚期间，在胚层上表面均匀加入组分b，经过辊压初成型后放入高温蒸养到最后的表面砂光成型，期间会发生以下反应：
31.caso4+2oh-＝ca(oh)2+so
42-32.ca(oh)2+sio2＝cao
·
sio
·
nh2o凝胶
33.托贝莫来石凝胶——csh(i)——csh(i)托贝莫莱来石影晶体——托贝莫莱石(反应条件：高温蒸养)
34.在此期间，首先碱液会与一部分硫酸钙反应将会生成大量的氢氧化钙，在辊压结束后，进入高温蒸养，在此过程中大量活性物质氢氧化钙将会与硅酸钙板原料中的硅质成分二氧化硅在高温水热合成条件下生成水化硅酸钙结晶托贝莫莱石，该过程反应复杂且需要的时间长，一般到硅酸钙板成型后期才真正形成强度。
35.(2)本发明的硅酸钙板激活剂在应用到硅酸钙板制备中时，不仅有效解决了在原料中杂质含量多的问题还将其中的杂质转化为有益于硅酸钙板强度的活性物质氢氧化钙，
且在硅酸钙板成型初期生成的硫酸钙增强了其在前期的强度，在高温蒸养的条件下，生成的活性氢氧化钙与硅酸钙板原料中的硅质物质二氧化硅反应4生成大量的托贝莫莱来石高效的解决了硅酸钙板后期强度不足的问题，增强了其整体的物理性能和力学性能。
36.(3)本发明的硅酸钙板激活剂在应用到硅酸钙板制备中时，有效解决硅酸钙板中原料含量杂质多的问题，提高了原料的利用效率，与此同时提高了硅酸钙板在前期的强度和解决了其在后期强度不足的问题。
37.(4)本发明的硅酸钙板激活剂在应用到硅酸钙板制备中时，生成的大量托贝莫莱石为硅酸钙板提供了良好的力学性能和物理性质，其中尤其突出表现出极高的平板弯曲抗折强度和耐火性，此外使其表面的硬度得到提高。
38.(5)本发明的硅酸钙板激活剂在应用到硅酸钙板制备中时，外加助剂增强了硅酸钙板反应中的水化效率，提高了板材的耐久性，同时增强了板材的结构牢固度。
附图说明
39.图1为本发明实验例硅酸钙板弯曲抗折强度横抗示意图；
40.图2为本发明实验例硅酸钙板弯曲抗折强度纵抗示意图。
具体实施方式
41.下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
42.实施例1：
43.一种硅酸钙板激活剂，包括组分a和组分b；其中，组分a包括以下重量份数的原料：硫酸氢钠溶液：65.8份；液态聚羧酸系减水剂：8.2份；氧化钙类膨胀剂：1.8份；组分b包括以下重量份数的原料：氢氧化钾溶液：24.2份。其中硫酸氢钠溶液的浓度为30％,氢氧化钾溶液的浓度为40％。
44.一种硅酸钙板的制备方法，在硅酸钙板的制备过程中加入如上所述的硅酸钙板激活剂，具体包括以下步骤：
45.(1)将55份石英粉、10份硅酸盐水泥、20份熟石灰、190份水及硅酸钙板激活剂中的组分a混合，搅拌后静置2min，得到混合料，其中石英粉、硅酸盐水泥、熟石灰及水的重量之和与所述硅酸钙板激活剂中的组分a的重量比为180：1；
46.(2)将步骤(1)得到的混合料流浆成胚，在其胚层上表面加入所述硅酸钙板激活剂中的组份b，得到胚体，加入所述硅酸钙板激活剂中的组份b与所述胚层的重量比为1：350；
47.(3)将步骤(2)得到的胚体辊压形成硅酸钙板胚板，辊压的圈数控制在8圈，且得到的硅酸钙板胚板的厚度为8.05mm；
48.(4)将步骤(3)得到的硅酸钙板胚板通过8000吨压力机压制成型后放入蒸压釜中进行高温蒸养，蒸养温度为180摄氏度，蒸养气压为1mpa，蒸养时间为8h，蒸养完成后经过表面砂光后即可得到硅酸钙板成品。
49.对比例1：
50.一种硅酸钙板的制备方法，与实施例1的区别仅在于制备过程中没有加入硅酸钙板激活剂，其余步骤及参数与实施例1完全相同。
51.实施例2：
52.一种硅酸钙板激活剂，包括组分a和组分b；其中，组分a包括以下重量份数的原料：硫酸氢钾溶液：68份；密胺系减水剂：8份；氧化钙类膨胀剂：2份；组分b包括以下重量份数的原料：氢氧化钠溶液：22份。其中硫酸氢钠溶液的浓度为43％,氢氧化钾溶液的浓度为48％。
53.一种硅酸钙板的制备方法，在硅酸钙板的制备过程中加入如上所述的硅酸钙板激活剂，具体包括以下步骤：
54.(1)将65份石英粉、20份硅酸盐水泥、30份熟石灰、270份水及硅酸钙板激活剂中的组分a混合，搅拌后静置2min，得到混合料，其中石英粉、硅酸盐水泥、熟石灰及水的重量之和与所述硅酸钙板激活剂中的组分a的重量比为230：1；
55.(2)将步骤(1)得到的混合料流浆成胚，在其胚层上表面加入所述硅酸钙板激活剂中的组份b，得到胚体，加入所述硅酸钙板激活剂中的组份b与所述胚层的重量比为1：400；
56.(3)将步骤(2)得到的胚体辊压形成硅酸钙板胚板，辊压的圈数控制在8圈，且得到的硅酸钙板胚板的厚度为8.05mm；
57.(4)将步骤(3)得到的硅酸钙板胚板通过8000吨压力机压制成型后放入蒸压釜中进行高温蒸养，蒸养温度为180摄氏度，蒸养气压为1mpa，蒸养时间为8h，蒸养完成后经过表面砂光后即可得到硅酸钙板成品。
58.对比例2：
59.一种硅酸钙板的制备方法，与实施例2的区别仅在于制备过程中没有加入硅酸钙板激活剂，其余步骤及参数与实施例2完全相同。
60.实施例3：
61.一种硅酸钙板激活剂，包括组分a和组分b；其中，组分a包括以下重量份数的原料：硫酸氢钠溶液：70份；密胺系减水剂：8.5份；氧化钙类膨胀剂：1.5份；组分b包括以下重量份数的原料：氢氧化钾溶液：20份。其中硫酸氢钠溶液的浓度为40％,氢氧化钾溶液的浓度为45％。
62.一种硅酸钙板的制备方法，在硅酸钙板的制备过程中加入如上所述的硅酸钙板激活剂，具体包括以下步骤：
63.(1)将60份石英粉、15份硅酸盐水泥、25份熟石灰、200份水硅酸钙板激活剂中的组分a混合，搅拌后静置2min，得到混合料，其中石英粉、硅酸盐水泥、熟石灰及水的重量之和与所述硅酸钙板激活剂中的组分a的重量比为200：1；
64.(2)将步骤(1)得到的混合料流浆成胚，在其胚层上表面加入所述硅酸钙板激活剂中的组份b，得到胚体，加入所述硅酸钙板激活剂中的组份b与所述胚层的重量比为1：362；
65.(3)将步骤(2)得到的胚体辊压形成硅酸钙板胚板，辊压的圈数控制在8圈，且得到的硅酸钙板胚板的厚度为8.05mm；
66.(4)将步骤(3)得到的硅酸钙板胚板通过8000吨压力机压制成型后放入蒸压釜中进行高温蒸养，蒸养温度为180摄氏度，蒸养气压为1mpa，蒸养时间为8h，蒸养完成后经过表面砂光后即可得到硅酸钙板成品。
67.对比例3：
68.一种硅酸钙板的制备方法，与实施例3的区别仅在于制备过程中没有加入硅酸钙板激活剂，其余步骤及参数与实施例3完全相同。
69.实验例：
70.实验名称：硅酸钙板平板弯曲强度测试
71.实验设备：板材抗折试验机，数值精确到0.01mpa
72.试件制取：将上述成型的6块硅酸钙板(实验例1-3和对比例1-3制备得到的硅酸钙板)分别在距板边小于25mm的中间部分对称位置裁取，裁出垂直和平行与制品长度方向相同数量的试件4块，尺寸为250mm*250mm的试件，分别命名为a,b,c,d。
73.实验步骤：
74.a)将试件放在温度为100℃到105℃的干燥箱内干燥24h，取出试件冷却至室温
75.b)将取出的试件放入10℃的水中24h后取出，用湿毛巾擦去表面附着的水，立即进行测试
76.c)将试件正面朝上置于支座上，支座距离为215mm，使平板的中心线与加荷中心线重合。控制加荷速度使试件在30～50s内断裂，读取破坏荷载，测量断裂处试件的宽度及对称两点的厚度，然后将试件重新拼合，在垂直方向作第二次抗折，读取其破坏荷载，再测量断裂处的宽度与对称两点的厚度。
77.硅酸钙板弯曲抗折强度横抗示意图如图1所示，硅酸钙板弯曲抗折强度纵抗示意图如图2所示。
78.实验结果：
79.表1：实验例1与对比例1的硅酸钙板平板弯曲抗折强度测试(单位：mpa)
[0080][0081]
表2：实验例2与对比例2的硅酸钙板平板弯曲抗折强度测试(单位：mpa)
[0082][0083]
表3：实验例3与对比例3的硅酸钙板平板弯曲抗折强度测试(单位：mpa)
[0084][0085]
由表1-3中的数据可知，将本发明的硅酸钙板激活剂在应用到硅酸钙板制备中时能使得硅酸钙板的平均横抗达到34.16mpa以上，同时能使得硅酸钙板的平均纵抗达到28.8mpa以上，同时分别对比实施例1和对比例1，实施例2和对比例2，实施例3和对比例3可知，制备过程中加入了本发明的硅酸钙板激活剂得到的硅酸钙板的弯曲抗折强度均远远高于制备过程中未加入本发明的硅酸钙板激活剂得到的硅酸钙板的弯曲抗折强度，充分表明制备过程中加入了本发明的硅酸钙板激活剂得到的硅酸钙板的弯曲抗折强度均能得到有效的提高。
[0086]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种硅酸钙板激活剂，其特征在于：包括组分a和组分b；其中，所述组分a包括以下重量份数的原料：硫酸氢盐溶液：65.8-70份；外加助剂：8-12份；所述组分b包括以下重量份数的原料：碱溶液：20-24.2份。2.根据权利要求1所述的一种硅酸钙板激活剂，其特征在于：所述硫酸氢盐溶液的浓度为30％-43％，所述硫酸氢盐溶液为硫酸氢钠溶液及硫酸氢钾溶液中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种硅酸钙板激活剂，其特征在于：所述外加助剂由减水剂和膨胀剂按照重量比(8-8.5)：(2-1.5)组成。4.根据权利要求3所述的一种硅酸钙板激活剂，其特征在于：所述减水剂为液态聚羧酸系减水剂或密胺系减水剂中的至少一种。5.根据权利要求3所述的一种硅酸钙板激活剂，其特征在于：所述膨胀剂为氧化钙类膨胀剂。6.根据权利要求1所述的一种硅酸钙板激活剂，其特征在于：所述碱溶液的浓度40％-48％，所述碱溶液为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液中的至少一种。7.一种硅酸钙板的制备方法，其特征在于：在硅酸钙板的制备过程中加入权利要求1-6任一项所述的硅酸钙板激活剂，具体包括以下步骤：(1)将石英粉、硅酸盐水泥、熟石灰、水及所述硅酸钙板激活剂中的组分a混合，搅拌后静置，得到混合料；(2)将步骤(1)得到的混合料流浆成胚，在其胚层上表面加入所述硅酸钙板激活剂中的组份b，得到胚体；(3)将步骤(2)得到的胚体压制、蒸养、表面处理后得到硅酸钙板成品。8.根据权利要求7所述的一种硅酸钙板的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述石英粉、硅酸盐水泥、熟石灰及水重量比为(55-65)：(10-20)：(20-30)：(190-270)，石英粉、硅酸盐水泥、熟石灰及水的重量之和与所述硅酸钙板激活剂中的组分a的重量比为(180-230)：1。9.根据权利要求7所述的一种硅酸钙板的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述压制包括将所述胚体压制成硅酸钙板胚板，所述硅酸钙板胚板的厚度为8-8.1mm。10.根据权利要求7所述的一种硅酸钙板的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述蒸养的温度为150-200℃，蒸养的压力为0.8-1.5mpa，蒸养时间为6-10h。

技术总结

本发明公开了一种硅酸钙板激活剂，包括组分A和组分B；其中，所述组分A包括以下重量份数的原料：硫酸氢盐溶液：65.8-70份；外加助剂：8-12份；所述组分B包括以下重量份数的原料：碱溶液：20-24.2份。该硅酸钙板激活剂应用在硅酸钙板制备中时能有效提高硅酸钙板的整体的物理性能和力学性能。性能和力学性能。性能和力学性能。