本發(fā)明涉及國際專利分類E04F建筑物的裝修工程輔助材料技術(shù)以及B28B含有水泥材料的混合物，屬于建筑安裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其是含植物莖稈骨料低密度外掛強化輕質(zhì)模制石材及制備方法。
背景技術(shù)：
在建筑和建材行業(yè)高速發(fā)展的環(huán)境下，高檔建筑裝修一改依賴大量應(yīng)用天然石材的古老傳統(tǒng)，不斷涌現(xiàn)出一些人造石材，成為天然石材的替代品，在現(xiàn)代建筑裝飾工程中廣泛應(yīng)用。其部分原因在于天然石材本身固有的一些缺陷，包括質(zhì)量笨重、可加工性差以及資源的匱乏，使得其在外掛裝飾工程中的應(yīng)用成本越來越高。另一方面更重要的在于，在建筑外墻進行外掛人造石材已經(jīng)逐步更好的滿足人們對石建筑的感官上的審美需求和經(jīng)濟考量。
現(xiàn)有人造石材技術(shù)中，應(yīng)用于裝飾裝修領(lǐng)域的產(chǎn)品以模制石材為主，即將包含水泥的混合材料澆筑到設(shè)計形狀和尺寸的模具中預(yù)制成型。
在現(xiàn)有的常規(guī)人造模制石材中，由于混凝土質(zhì)量和體積所提供的載荷能力的90％僅是為了支承自身重量荷載，以保持安裝時能夠處于適當(dāng)位置和形狀，另外剩余載荷能力僅能提供10％的是真正用于結(jié)構(gòu)的動態(tài)或動荷載能力。而作為對照，用在建筑中的鋼材的質(zhì)量和體積的75％是用于支承自身并保持其位置和形狀；可以25％是真正用于結(jié)構(gòu)的動態(tài)或動荷載能力。這在模制石材安裝施工時需要依靠鋼結(jié)構(gòu)龍骨自家的工藝上可見一斑，因此，在維持或提高結(jié)構(gòu)強度的同時減輕人造模制石材自重，對于建筑應(yīng)用具有重要價值。
在現(xiàn)有技術(shù)中，利用纖維增強混凝土的嘗試，受多種因素的限制。一方面，將體積上多于3％的纖維均一地混合和分布在高強度水灰比合成物中存在事實的困難性；另一方面，添加纖維材料后混凝土流變能力的迅速降低使得混凝土材料的成型和布置要困難得多。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，專利公開號CN102557571A無機人造合成石材及其制備方法，提出一種以硅酸堿溶液作為激發(fā)劑形成以偏高嶺土作為主體的人工合成石材，其成型工藝需要真空振動并壓制成型，所合成的人造石具有較高的抗壓強度，但密度較高。 材料自身較重。又如專利公開號CN 1453238A復(fù)合人造石材，提出采用天然礦渣、輕燒鎂、氯化鎂和有機、無機材料復(fù)合制造，具有材料來源廣泛，成本低易于推廣使用等優(yōu)點。但由于使用了氯化鎂和螯合劑而使得其耐水性大幅度下降，同時在加工過程中需要加熱而使得工藝變得復(fù)雜和不利于能源利用。此外，還有一些專利提出了采用樹脂進行制備人造石材，如中國專利公開號為CN1673164A。
又如，專利公開號CN 103232219 A一種具有負離子功能的無機人造石及其制備方法。該方法先將MgO與MgCl2溶液按比例配制成氯氧鎂水泥漿料，再以偏高嶺土和磷酸作為復(fù)合改性劑摻入到氯氧鎂水泥漿料中制備改性氯氧鎂水泥漿料；攪拌均勻后，注模成型為無機人造石板材基體。將負離子粉與改性氯氧鎂水泥漿均勻混合，制備得到負離子功能漿料，均勻涂覆于基體板材面層上，常溫養(yǎng)護7天后，根據(jù)需要拋光或不拋光，即制得具有負離子功能的無機人造石。該負離子功能無機人造石的負離子釋放高于500個/cm3，干燥彎曲強度高于18MPa，彎曲強度28天軟化系數(shù)達0.86以上。
又如，專利公開號專利公開號CN 102712103 A具有類似石材的特性的擠壓成型的纖維增強水泥制品以及制造該制品的方法，涉及一種水泥復(fù)合材料制品，所述復(fù)合材料制品可充當(dāng)石材和固體表面材料，例如花崗巖、大理石、以及工程石材的替代品。此外公開了用于制造該水泥復(fù)合材料制品的方法，所述方法利用了可擠壓成型的水泥合成物，所述合成物可被擠壓成型或以其它方式成型為類似石材的建筑制品，所述建筑制品可用作許多已知的石材制品的替代品。在一個實施例中，可更便宜地將水泥復(fù)合材料制品制造成與石材和固體表面材料一樣堅韌或更堅韌并更持久。
這些發(fā)明專利所開發(fā)的人造石材，大都具有天然石材的特性，如抗壓強度高，具有石材質(zhì)感，耐久性好以及密度偏大等。然而，隨著人們對建筑功能要求越來越高，作為裝飾用的石材，人們期望其不但輕質(zhì)而且強度得到提升，并同時具有更多的功能性，如保溫隔熱以及調(diào)濕等。而現(xiàn)有的人造石材極其笨重，也基本不同時具備這些功能，難以滿足現(xiàn)代建筑對其功能性的需求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種含植物莖稈骨料低密度外掛強化輕質(zhì)模制石材及制備方法， 克服已有技術(shù)的不足，提供一種多功能輕質(zhì)人造石材，使其在常溫下澆筑到設(shè)計形狀和尺寸的模具中，快速凝結(jié)硬化并產(chǎn)生強度經(jīng)簡單表面加工處理后運送到施工現(xiàn)場進行外掛完成裝飾裝修兼具保溫隔熱功能。
本發(fā)明的目的將通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn)：制備模制石材原料包括以下組份及重量百分比含量：
所述的磷酸二氫銨選用目數(shù)為80～100的工業(yè)級純度為96％以上的粉末。
所述的磷酸二氫鉀選用目數(shù)為80～100的工業(yè)級純度為96％以上的粉末。
所述的氧化鎂選用煅燒溫度為1600°，目數(shù)為400～500目的純度達到98％的白色粉末。
所述的調(diào)凝材料由硼砂，三聚磷酸鈉和木鈣構(gòu)成，其質(zhì)量比為1:1:0.5。
所述的植物莖稈選用大麻莖稈，其需經(jīng)過粉碎，過篩，形成粒徑為2.0～3.5mm的顆粒。
所述的消泡劑為白色粉末，為碳氫化合物、聚乙烯醇和非結(jié)晶性二氧化硅的混合物。
所述的顏料主要為調(diào)整色調(diào)用的二氧化錳、二氧化鈦、硅酸鋯、氧化鐵、氧化銅等不同微粒的一種或幾種混合。
尤其是，所述模制石材制備方法包括以下步驟：
①按重量百分比，將磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨、氧化鎂、調(diào)凝材料、石英砂、消泡劑和顏料加入攪拌器中，攪拌1.5～2.5min；
②按以上各材料質(zhì)量比0.16稱取水加入攪拌器中，快速攪拌1min形成料漿；
③植物莖稈加入，快速攪拌1.5min，形成均質(zhì)拌合物；
④形成的均質(zhì)混合料快速澆筑到設(shè)計好指定形狀和尺寸的橡膠模具中，輕振搗1.5～2.0mi成型，30min后脫模，形成表面光潔的輕質(zhì)多功能人造石材。
尤其是，制備模制石材原料包括以下組份及重量百分比含量：
上述的人造石材拌合物，進行攪拌，并澆筑到設(shè)計好的橡膠模具中，30min后硬化脫模。所制作的測試試樣自然養(yǎng)護3天后測得其性能體積密度1000kg/m3，彎曲強度3.5MPa，導(dǎo)熱系數(shù)0.17W/mK。
尤其是，制備模制石材原料包括以下組份及重量百分比含量：
上述的人造石材拌合物，進行攪拌，并澆筑到設(shè)計好的橡膠模具中，30min后硬化脫模；所制作的測試試樣自然養(yǎng)護3天后測得其性能體積密度750kg/m3，彎曲強度2.5MPa，導(dǎo)熱系數(shù)0.12W/mK。
尤其是，制備模制石材原料包括以下組份及重量百分比含量：
上述的人造石材拌合物，進行攪拌，并澆筑到設(shè)計好的橡膠模具中，30min后硬化脫模；所制作的測試試樣自然養(yǎng)護3天后測得其性能體積密度840kg/m3，彎曲強度3.0MPa，導(dǎo)熱系數(shù)0.15W/mK。
尤其是，制備模制石材原料包括以下組份及重量百分比含量：
上述的人造石材拌合物，進行攪拌，并澆筑到設(shè)計好的橡膠模具中，30min后硬化脫模；所制作的測試試樣自然養(yǎng)護3天后測得其性能體積密度780kg/m3，彎曲強度2.8MPa，導(dǎo)熱系數(shù)0.13W/mK。
本發(fā)明的優(yōu)點和效果：利用磷酸鎂水泥作為膠凝材料，由于其凝結(jié)硬化快，加快了模具周轉(zhuǎn)周期，而且明顯提高了人造石材的強度。另外，采用植物莖稈作為骨料，顯著降低人造石材的密度，同時植物莖稈內(nèi)部含有大量微孔隙，有效提升人造石材的保溫隔熱、調(diào)濕等多功能性，而且實現(xiàn)了植物資源的再生利用。具有高耐久性、低成本、每單位質(zhì)量的高強度和韌度，其紋理清晰、自然樸實、色彩豐富，帶給建筑以強烈的厚重、安全可靠之觀感。
具體實施方式
本發(fā)明中，制備模制石材原料包括以下組份及重量百分比含量：
所述的磷酸二氫銨選用目數(shù)為80～100的工業(yè)級純度為96％以上的粉末。
所述的磷酸二氫鉀選用目數(shù)為80～100的工業(yè)級純度為96％以上的粉末。
所述的氧化鎂選用煅燒溫度為1600°，目數(shù)為400～500目的純度達到98％的白色粉末。
所述的調(diào)凝材料由硼砂，三聚磷酸鈉和木鈣構(gòu)成，其質(zhì)量比為1:1:0.5。
所述的植物莖稈選用大麻莖稈，其需經(jīng)過粉碎，過篩，形成粒徑為2.0～3.5mm的顆粒。
所述的消泡劑為白色粉末，為碳氫化合物、聚乙烯醇和非結(jié)晶性二氧化硅的混合物。
所述的顏料主要為調(diào)整色調(diào)用的二氧化錳、二氧化鈦、硅酸鋯、氧化鐵、氧化銅等不同微粒的一種或幾種混合。
所述模制石材制備方法包括以下步驟：
①按重量百分比，將磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨、氧化鎂、調(diào)凝材料、石英砂、消泡劑和顏料加入攪拌器中，攪拌1.5～2.5min；
②按以上各材料質(zhì)量比0.16稱取水加入攪拌器中，快速攪拌1min形成料漿；
③植物莖稈加入，快速攪拌1.5min，形成均質(zhì)拌合物；
④形成的均質(zhì)混合料快速澆筑到設(shè)計好指定形狀和尺寸的橡膠模具中，輕振搗1.5～2.0mi成型，30min后脫模，形成表面光潔的輕質(zhì)多功能人造石材。
本發(fā)明中模制石材及制備方法檢測標準包括：試件的密度參照GB/T 9966.2天然 飾面石材試驗方法，第3部分：體積密度、強度試驗方法進行。試件的彎曲強度參照GB/T9966.2天然飾面石材試驗方法，干燥、水飽和完全強度試驗方法。試件的導(dǎo)熱系數(shù)測試標準參照JC-275-1996加氣混凝土導(dǎo)熱系數(shù)試驗方法的相關(guān)標準進行。
本發(fā)明原理在于，主要由酸性磷酸鹽與過燒氧化鎂通過酸堿中和反應(yīng)，快速形成凝膠體將多孔性的植物莖稈包裹形成輕質(zhì)人造石材。由于磷酸二氫鉀，磷酸二氫銨和過燒氧化鎂均為白色粉末，通過引入顏料可以便捷而準確的調(diào)節(jié)其顏色。
在本發(fā)明中膠凝材料選用了磷酸鎂水泥，其凝結(jié)硬化時間非常短，大大縮短了模具周轉(zhuǎn)周期，其凝結(jié)硬化體積微膨脹，造型與設(shè)計的模具精確吻合。此外，其凝結(jié)硬化后成中性偏酸，與植物莖稈相容性非常好。大麻莖稈內(nèi)部含有大量微孔隙，具有優(yōu)異的保溫隔熱和調(diào)濕功能，它的引入，一方面大幅度地降低了人造石材的密度，更為重要的是有效實現(xiàn)其輕質(zhì)目的，作為外掛飾面材料，同時兼具保溫隔熱功效，而且提高了韌性，實現(xiàn)了多功能性。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1：制備模制石材原料包括以下組份及重量百分比含量：
上述的人造石材拌合物，按本發(fā)明提供的攪拌工藝進行攪拌，并澆筑到設(shè)計好的橡膠模具中，30min后硬化脫模。所制作的測試試樣自然養(yǎng)護3天后測得其性能體積密度1000kg/m3，彎曲強度3.5MPa，導(dǎo)熱系數(shù)0.17W/mK。
實施例2：制備模制石材原料包括以下組份及重量百分比含量：
上述的人造石材拌合物，按本發(fā)明提供的攪拌工藝進行攪拌，并澆筑到設(shè)計好的橡膠模具中，30min后硬化脫模。所制作的測試試樣自然養(yǎng)護3天后測得其性能體積密度750kg/m3，彎曲強度2.5MPa，導(dǎo)熱系數(shù)0.12W/mK。
實施例3：制備模制石材原料包括以下組份及重量百分比含量：
上述的人造石材拌合物，按本發(fā)明提供的攪拌工藝進行攪拌，并澆筑到設(shè)計好的橡膠模具中，30min后硬化脫模。所制作的測試試樣自然養(yǎng)護3天后測得其性能體積密度840kg/m3，彎曲強度3.0MPa，導(dǎo)熱系數(shù)0.15W/mK。
實施例4：制備模制石材原料包括以下組份及重量百分比含量：
上述的人造石材拌合物，按本發(fā)明提供的攪拌工藝進行攪拌，并澆筑到設(shè)計好的橡膠模具中，30min后硬化脫模。所制作的測試試樣自然養(yǎng)護3天后測得其性能體積密度780kg/m3，彎曲強度2.8MPa，導(dǎo)熱系數(shù)0.13W/mK。