一种无机人造石板材及其制备方法与流程

1.本技术涉及建筑装饰材料的技术领域，更具体地说，它涉及一种无机人造石板材及其制备方法。


背景技术：

2.人造石是近年来石材中发展较快的一种新产品，无机人造石可分为压板型和荒料型两种成型方式，是利用天然石材废料或建筑垃圾，由无机粘结剂(水泥)、填料、无机助剂、无机颜料等混合，再经真空压制成型的一种建筑装饰饰面用的坯(块、板)料，经一定时间常温养护固化后，再经过切割、定厚、抛光等加工后，最终做成各种规格的装饰板材。相较于有机人造石，无机人造石不含树脂、胶水等有机成分，因此具有坚硬耐用、健康环保，无色差、无气味的优点，在产品性能上，如耐腐蚀，耐候、耐磨、耐高温等都有明显的改善和提升，也不会出现变形、翘曲等现象，被广泛应用于家庭装修、公共建筑、高档酒店等，深受设计师的喜爱。
3.其中，大颗粒无机人造石板材在无机人造石生产中是一个非常大的难关，一般采取水磨石做法，通常将水泥、砂石、减水剂、水、增强剂一起搅拌成浆状，再放入模具中进行定型，待固化之后进行切割来制作成板材使用，该方法做出来的板材内部易出现微孔，影响板材美观度，同时板材强度也不如采取压板法制作出来的无机人造石板材，采取压板法制作的无机人造石，搅拌时大颗粒物料不能进入搅拌机内进行搅拌，因为搅拌机一般采用陶瓷或玻璃内衬，大颗粒物料容易撞击内壁，对搅拌机造成损坏，故急需一种工艺完成压板法制作大颗粒人造石板材。


技术实现要素：

4.为了改善大颗粒人造石板材的制备工艺，本技术提供一种无机人造石板材及其制备方法。
5.第一方面，本技术提供的一种无机人造石板材的制备方法采用如下的技术方案：一种无机人造石板材的制备方法，包括以下步骤：制备混合料：将石料中的大颗粒石子筛分出来备用，将石料中剩余的小颗粒石子与石英砂、石英粉、白色硅酸盐水泥、活性添加剂、减水剂、增韧剂、颜料和水一起按搅拌工艺搅拌均匀，得到混合料；布料：将部分所述混合料铺设至模具的1/3厚处，然后将所述大颗粒石子均匀地铺在所述混合料上；夯实：继续将部分剩余的所述混合料倒入所述模具中，并将所述模具内的所述混合料的表面按平；板材成型：将余下的所述混合料全部倒入所述模具内，进行真空振动压制，制得无机人造石毛坯板，将所述无机人造石毛坯板进行蒸汽养护，制得无机人造石板材；其中，所述大颗粒石子的粒径为2-3cm，所述小颗粒石子的粒径小于2cm。
6.通过上述技术方案，石料的来源可以是成本较低的天然石材废料，天然石材废料主要是石材加工的边角废弃物，通常由粒径不一的石材颗粒组成，包括粒径为2-3cm的大颗粒石子和粒径小于2cm的小颗粒石子。常规方法中由于大颗粒石子粒径较大不能直接进入搅拌机搅拌而不便与其他原料混合制得大颗粒无机人造石板材，而本方法先将大颗粒石子筛出，将剩余小颗粒石子与其他原料进行混合搅拌制得混合料，再将混合料铺在模具的底面上，然后将大颗粒石子均匀铺在上面，再将剩余混合料倒入模具并夯实，随后进行真空振动压制和养护。
7.本方法不需要将大颗粒石子放入搅拌机中与其他原料混合，而是用上、下层混合料将大颗粒石子包裹在中间并夯实，使得大颗粒石子均匀稳定地分布在模具中，再采用真空振动压制成型的方式制成板材，使得大颗粒石子与混合料更加紧密地接触，有利于使板材获得更加完美的颗粒效果，重要的，大颗粒物料被包裹着，难以撞击内壁。由于大颗粒石子的粒径较大，要保证上下面都能将石子包裹住，上下面都不能太厚或太薄，否则容易导致颗粒露出表面，先在模具底部铺设1/3的混合料有利于将大颗粒石子包裹在内。此外，本方法也不需要将大颗粒石子进行粉碎，因此减少了粉碎加工费用并减少了破碎时产生的粉尘，有利于节约成本和环境保护。
8.采用真空振动压制方式制备无机人造石板材，工艺简单，能够很好地降低毛坯板中的气孔率，使成型后的毛坯板质地更密实，有利于提高无机人造石板材的抗折强度和抗压强度，在板材压制成型后可立即脱模，免去了大量的静置固化时间，极大地节省了生产时间，提高了生产效率。
9.优选的，所述搅拌工艺包括以下步骤：s1、将石料中的所述小颗粒石子和所述石英砂搅拌均匀，加入所述水搅拌，再加入所述石英粉搅拌均匀，制得预混料；s2、将所述白色硅酸盐水泥、所述活性添加剂、所述减水剂、所述增韧剂和所述颜料加入所述预混料，搅拌均匀，得到混合料。
10.通过采用上述技术方案，先将石子和砂料、粉料和水搅拌均匀，制得混合料，再将水泥、活性添加剂、减水剂等加入搅拌，有利于使得石子、砂料、骨料先均匀混合再粘结在一起，保证了板材的质量和颗粒均匀度。
11.优选的，所述真空振动压制的真空度为-0.1mpa，振动频率为10-60hz、压力为100kn、时间为120-240s。
12.优选的，所述蒸汽养护的温度为72-80℃，所述蒸汽养护的时间为10-14h。
13.通过采用上述技术方案，以蒸汽为热介质使无机人造石毛坯板加速硬化，控制蒸汽养护的温度和时间能够为毛坯板硬化提供合适的温度和湿度。若毛坯板所处的环境没有保持充分的湿度，可能造成后期成形板材中水分大量蒸发，使板材在低强度状态下承受收缩引起的拉应力，导致板材出现裂缝。
14.第二方面，本技术提供一种无机人造石板材，应用上述的一种无机人造石板材的制备方法制备，包括以下重量份的原料：石料20份，石英砂40份，石英粉1-3份，白色硅酸盐水泥31-33份，活性添加剂2-3份，水3-5份，减水剂1-1.2份，增韧剂5-6份，颜料0-0.4份；其中，所述石料包括：大颗粒石子60％-70％、小颗粒石子30％-40％。
15.通过采用上述技术方案，采用大颗粒石子和小颗粒石子组成的石料、石英砂和石
英粉共同组成制备无机人造石板材的骨料，石料、石英砂和石英粉的粒径和机械性能不同，在较大颗粒物的间隙中填充较小颗粒物，有利于使骨料各组分混合更加均匀和密实，使制得的人造石板材内部的空隙较少，有利于提高制得的人造石板材的抗折强度和抗压强度，得到机械性能符合生产需求的人造石板材。
16.石料来源于成本较低的天然石材废料，通常由粒径不一的石材颗粒组成，使用天然石材废料不仅实现了废物利用，还降低了生产成本。石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒，石英石是一种非金属矿物质，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，硬度高，石英砂和白色硅酸盐水泥相互作用，在水的作用下会发生反应，两者之间产生一个强大的粘合力，有利于提高无机人造石的抗压强度和抗折强度；活性添加剂可以填充白色硅酸盐水泥颗粒之间的空隙，促进白色硅酸盐水泥的水化，提高无机人造石的强度和耐久性；减水剂可以减少拌合用水量，减少固化时间，降低制品内部孔隙率，以提高无机人造石的强度与耐久性；增韧剂的添加，可以提高无机人造石的抗压强度和抗折强度。
17.优选的，所述石英砂的粒径范围为20-120目，所述石英粉的粒径范围为200-325目。
18.通过采用上述技术方案，选择该粒径范围的石英砂和石英粉，可以进一步降低白色硅酸盐水泥的孔隙率，改善了无机人造石的整体性。石英砂和石英粉的颗粒级配使原料搅拌混合后更密实，从而降低了无机人造石孔隙率，提高了无机人造石的密实度和强度，同时采用石英粉用于填充石英砂颗粒间的空隙，在很大程度上增加了板材在压制时的流动性，保证了产品拥有高密度和高硬度。
19.优选的，所述白色硅酸盐水泥为p.w 52.5白水泥。
20.通过采用上述技术方案，白色硅酸盐水泥选用p.w 52.5白水泥，具有色泽光亮、白度高、强度高、稳定性高的优点，用其制备的无机人造石具有好的装饰性效果。
21.优选的，所述活性添加剂为偏高岭土、白色硅灰、白色粉煤灰的一种或多种。
22.通过采用上述技术方案，上述添加剂可以填充石英砂颗粒的空隙，并对白色硅酸盐水泥颗粒也起到物理分散作用，使其分布得更均匀，可以改善无机人造石的微观孔结构，提高无机人造石的抗压和抗折强度。
23.优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率大于20％；所述增韧剂为固含量40～50％的丁苯乳液。
24.通过采用上述技术方案，聚羧酸盐减水剂具有低掺量、高分散性、高减水率等特点，由于人造石内部的硅酸盐等原料会与水发生水化反应，影响人造石的性能，需要添加减水剂对水进行吸收，使得水化产物的结构变得比较致密，提高无机人造石的强度。增韧剂选用固含量40～50％的丁苯乳液，随着少量丁苯乳液加入，无机人造石的抗压强度和抗折强度逐渐增大。
25.优选的，所述颜料为钛白粉、铁黑粉、铁红粉、铁黄粉、铁棕粉的一种或多种。
26.通过采用上述技术方案，采用上述多种颜料，通过配比来制备不同颜色的色浆，可以增加无机人造石板材的色彩丰富度，提高无机人造石板材的装饰性。
27.综上所述，本发明具有以下有益效果：1.本发明提供了一种无机人造石板材的制备方法，不需要将大颗粒石子放入搅拌机中与其他原料混合，而是用上、下层混合料将大颗粒石子包裹在中间并夯实，使得大颗粒
石子均匀稳定地分布在模具中，再采用真空振动压制成型的方式制成板材，使得大颗粒石子与混合料更加紧密地接触，有利于使板材获得更加完美的颗粒效果，同时避免了大颗粒石子对搅拌机内壁造成损坏。本方法也不需要将大颗粒石子进行粉碎，因此减少了粉碎加工费用并减少了破碎时产生的粉尘，有利于节约成本和环境保护。
28.2.本发明提供了一种无机人造石板材的制备方法，采用真空振动压制方式制备无机人造石板材，工艺简单，能够很好地降低毛坯板中的气孔率，使成型后的毛坯板质地更密实，有利于提高无机人造石板材的抗折强度和抗压强度，在板材压制成型后可立即脱模，免去了大量的静置固化时间，极大地节省了生产时间，提高了生产效率。
29.3.本发明提供了一种无机人造石板材，该无机人造石板材颗粒均匀、耐磨性良好，抗折强度能够达到17mpa以上，抗压强度达到80mpa以上。
30.附图信息图1为本技术实施例3制得的无机人造石板材图。
31.图2为本技术对比例2制得的无机人造石板材图。
32.图3为本技术对比例4制得的无机人造石板材图。
具体实施方式
33.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。予以特殊说明的是：以下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，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。实施例
34.实施例1称取石料20份、石英砂40份、石英粉1份、白色硅酸盐水泥31份、偏高岭土2份、聚羧酸减水剂1.1份、丁苯乳液5份、钛白粉0.2份和水3份，其中石料分为大颗粒石子和小颗粒石子，大颗粒石子的质量添加量占石料的65％，小颗粒石子的质量添加量占石料的35％；石英砂的粒径为70～120目，石英粉的粒径为250目；丁苯乳液的固含量为40％；聚羧酸减水剂减水率为30％。
35.将大颗粒石子筛分出来备用，将小颗粒石子、石英砂、石英粉、白色硅酸盐水泥、偏高岭土、聚羧酸减水剂、丁苯乳液和钛白粉和水一同搅拌、混合均匀，得到混合料；取部分混合料铺设至模具的1/3厚处，然后将大颗粒石子均匀地铺在混合料上方；接着继续将部分剩余的混合料倒入模具中，并将模具内的混合料的表面按平，之后对模具进行真空振动压制，设置真空度为-0.1mpa，振动频率为10-20hz，压力为100kn，振动时间为120s。制得无机人造石毛坯板；最后将无机人造石毛坯板进行蒸汽养护，设置蒸汽养护温度为72℃，时间为14h，从而制得无机人造石板材。
36.实施例2称取石料20份、石英砂40份、石英粉2份、白色硅酸盐水泥33份、偏高岭土3份、聚羧酸减水剂1份、丁苯乳液6份和水5份，其中石料分为大颗粒石子和小颗粒石子，大颗粒石子的质量添加量占石料的60％，小颗粒石子的质量添加量占石料的40％；石英砂的粒径分别为40～70目、70～120目，其中40～70目的石英砂与70～120目的石英砂的质量比为2:3，石
英粉的粒径为325目；丁苯乳液的固含量为50％；聚羧酸减水剂减水率为30％。
37.将大颗粒石子筛分出来备用，将小颗粒石子、石英砂、石英粉、白色硅酸盐水泥、偏高岭土、聚羧酸减水剂、丁苯乳液和钛白粉和水一同搅拌、混合均匀，得到混合料；取部分混合料铺设至模具的1/3厚处，然后将大颗粒石子均匀地铺在混合料上方；接着继续将部分剩余的混合料倒入模具中，并将模具内的混合料的表面按平，之后对模具进行真空振动压制，设置真空度为-0.1mpa，振动频率为60hz，压力为100kn，振动时间为240s。制得无机人造石毛坯板；最后将无机人造石毛坯板进行蒸汽养护，设置蒸汽养护温度为80℃，时间为10h，从而制得无机人造石板材。
38.实施例3称取石料20份、石英砂40份、石英粉3份、白色硅酸盐水泥32份、偏高岭土2份、聚羧酸减水剂1.2份、丁苯乳液6份、钛白粉0.4份和水4份，其中石料分为大颗粒石子和小颗粒石子，大颗粒石子的质量添加量占石料的70％，小颗粒石子的质量添加量占石料的30％；石英砂的粒径为70～120目，石英粉的粒径为200目；丁苯乳液的固含量为50％；聚羧酸减水剂减水率为30％。
39.将大颗粒石子筛分出来备用，将小颗粒石子、石英砂、石英粉、白色硅酸盐水泥、偏高岭土、聚羧酸减水剂、丁苯乳液和钛白粉和水一同搅拌、混合均匀，得到混合料；取部分混合料铺设至模具的1/3厚处，然后将大颗粒石子均匀地铺在混合料上方；接着继续将部分剩余的混合料倒入模具中，并将模具内的混合料的表面按平，之后对模具进行真空振动压制，设置真空度为-0.1mpa，振动频率为30hz，压力为100kn，振动时间为160s。制得无机人造石毛坯板；最后将无机人造石毛坯板进行蒸汽养护，设置蒸汽养护温度为75℃，时间为12h，从而制得无机人造石板材。
40.实施例4称取石料20份、石英砂40份、石英粉3份、白色硅酸盐水泥32份、偏高岭土2份、聚羧酸减水剂1.2份、丁苯乳液6份、钛白粉0.4份和水4份，其中石料分为大颗粒石子和小颗粒石子，大颗粒石子的质量添加量占石料的70％，小颗粒石子的质量添加量占石料的30％；石英砂的粒径为70～120目，石英粉的粒径为200目；丁苯乳液的固含量为50％；聚羧酸减水剂减水率为30％。
41.将小颗粒石子和石英砂搅拌均匀，加入水搅拌，待混匀后，再加入石英粉搅拌均匀，制得预混料；将白色硅酸盐水泥、偏高岭土、聚羧酸减水剂、丁苯乳液和钛白粉加入预混料中，搅拌均匀，得到混合料；取部分混合料铺设至模具的1/3厚处，然后将大颗粒石子均匀地铺在混合料上方；接着继续将部分剩余的混合料倒入模具中，并将模具内的混合料的表面按平，之后对模具进行真空振动压制，设置真空度为-0.1mpa，振动频率为30hz，压力为100kn，振动时间为160s。制得无机人造石毛坯板；最后将无机人造石毛坯板进行蒸汽养护，设置蒸汽养护温度为75℃，时间为12h，从而制得无机人造石板材。
42.实施例5与实施例4不同的是：大颗粒石子的质量添加量占石料的63％，小颗粒石子的质量添加量占石料的37％。
43.实施例6与实施例4不同的是：石英砂的粒径为20～40目，石英粉的粒径为260目。
44.对比例对比例1与实施例1不同的是：大颗粒石子的质量添加量占石料的55％，小颗粒石子的质量添加量占石料的45％。
45.对比例2与实施例1不同的是：大颗粒石子的质量添加量占石料的45％，小颗粒石子的质量添加量占石料的55％。
46.对比例3与实施例1不同的是：大颗粒石子的质量添加量占石料的80％，小颗粒石子的质量添加量占石料的20％。
47.对比例4与实施例1不同的是：将大颗粒石子、小颗粒石子、石英砂、石英粉、白色硅酸盐水泥、偏高岭土、聚羧酸减水剂、丁苯乳液和钛白粉一起搅拌混合，待混匀后，全部倒入模具中，进行真空压制和蒸汽养护。
48.对比例5与实施例3不同的是：石英砂的粒径为8～16目，石英粉的粒径为260目。
49.对比例6与实施例3不同的是：石英砂的粒径为40～70目，石英粉的粒径为400目。
50.对比例7与实施例3不同的是：石英砂的粒径为6～8目，石英粉的粒径为350目。
51.性能检测试验对实施例1-6以及对比例1-7制得的无机人造石板材在28d后进行抗折强度、抗压强度和吸水率的测试以及板材外表面的观察，其中，抗折强度、抗压强度和吸水率的检测标准参照gb/t35160-2017，试验数据见表1。
52.检测方法抗折强度：在同一批无机人造石中裁取6个规格相同的试样，试样表面标准状态为抛光面，试样长度(l)为(200
±
0.3)mm，试样宽度(b)为(50
±
0.3)mm，试样的厚度(h)为(25
±
0.3)mm。测试前将试样放置在温度(40
±
5)℃条件下烘干至恒重，干燥后的试样放置于干燥器中，冷却至室温(20
±
5)℃后在24h内完成加载试验。加载试验以三点抗折的方式进行，调整两个支撑轴的间距(l)，总比试样长度(l)少20mm，以(0.25
±
0.05)mpa/s的加载速度增加载荷直至试样断裂，记录断裂时的载荷值(f)。每个试样的抗折强度按下式计算：ff＝1.5fl/bh2，然后取平均值f
f平均
。
53.抗压强度：在同一批无机人造石中裁取6个规格相同的试样，试样表面标准状态为抛光面，试样为边长(a)是(50
±
5)mm的立方体。测试前将试样放置在温度(40
±
5)℃条件下烘干至恒重，干燥后的试样放置于干燥器中，冷却至室温(20
±
5)℃后在24h内完成加载试
验。连续以(1
±
0.5)mpa/s的速率匀速对试样施加载荷，直至试样完全破坏，记录试样破坏时的载荷值(p)。每个试样的抗压强度按下式计算：p＝p/a2，然后取平均值p
平均
。
54.吸水率：在同一批无机人造石中裁取6个规格相同的试样，试样表面标准状态为抛光面，试样为边长(a)是(50
±
5)mm的立方体，先将尘土清除掉，测试前将试样放置在温度(40
±
5)℃条件下烘干至恒重，干燥后的试样放置于干燥器中，冷却至室温(20
±
5)℃后在24h内完成加载试验。称重量后，将试样洗涤器内，加水淹至试样四分一的高度，浸二小时后；加水到试样二分一的高度，再浸三小时后；再加水淹到试样四分三的高度，直到试样完全被水淹没；在水中放置二十四小时；然后取出擦干并称重，每个试样吸水率按下式计算：w＝(b-g)/g
×
100％(w为吸水率，以百分率表示之，g为试样干燥后的重量，b为试样饱含水份以后的重量)，然后取平均值w平均。吸水率越大，说明制得的无机石板材的微孔越多。
55.数据分析表1：实施例1、3以及对比例1-3中检测指标对应的检测数据结合实施例1、3以及对比例1-3，可以看出:实施例1、3与对比例-3的抗折强度无显著差别，均在14mpa以上，但然而，实施例1、3的抗压强度均超过了80mpa，最高达到了86.4mpa，而对比例-3中的抗压强度均低于80mpa。另外，实施例1、3制得的板材的吸水率较低，均不超过0.61％，而对比例1-3制得的板材的吸水率均超过了2％，最高甚至达到了3.4％，可见，对比例1-3制得的板材内部存在较多微孔，板材的质量较差。在外观上，实施例1、3的板材表面完整，不存在裂缝和孔洞。而对比例1-3制得的板材在大颗粒石子周围存在明显裂缝和间隙。
56.表2：实施例1和对比例4中检测指标对应的检测数据 实施例1对比例4抗折强度/mpa1716.7抗压强度/mpa81.579吸水率/％0.611.5外观表面完整，无孔洞大颗粒石子表面破损结合实施例1、对比例4以及表2，可以看出，实施例1和对比例4的配方组分均相同，但是对比例4的制备方法为目前行业中常规方法，可以看出：对比例4与实施例1在抗压强度
和抗折强度上基本上没差别，然而，实施例1的吸水率仅为0.61％，且板材的表面完整，无孔洞，而对比例4的吸水率达到了1.5％，板材上的大颗粒石子表面也有明显的破损。
57.表3：实施例3与对比例5-6中检测指标对应的检测数据结合实施例3、对比例5-6以及表3，可知：实施例3中石英砂的粒径为70～120目，石英粉的粒径为200目；对比例5中石英砂的粒径为8～16目，石英粉的粒径为260目，对比例6中石英砂的粒径为40～70目，石英粉的粒径为400目，对比例7中石英砂的粒径为6～8目，石英粉的粒径为350目，从表3中可以看出，改变石英砂或石英粉的粒径，制得的板材的抗压强度、抗折强度和吸水率基本无差别，但是板材表面会出现细小的孔洞。一旦改变石英砂和石英粉的粒径，制得的搬出去挨内部会出现微孔，导致板材的吸水率较高，达到了0.98％，而且板材外表面也会出现明显孔洞。
58.表4：实施例1-3中检测指标对应的检测数据结合实施例1-3和表4，可以看出：实施例1-3制得的板材的抗压强度、抗折强度、吸水率外观均无显著差别，抗折强度均达到了17mpa以上，抗压强度均超过80mpa，吸水率均不超过0.61％，且板材外表面完整，不存在孔洞。
59.表5：实施例3-6中检测指标对应的检测数据
结合实施例3-6和表5，可知：实施例4中混合料的制备方法与实施例3不同，最终结果中，实施例4制得的板材的吸水率较低，仅为0.5％，说明实施例4制得的板材致密性较好，且在抗压强度和抗折强度等性能上，也比实施例3优异。实施例5采用了与实施例4相同的制备方法，然而，实施例5大颗粒石子的占比比实施例4低，从表5中可以看出，仅仅改变大颗粒石子和小颗粒石子的占比，抗折强度、抗压强度和吸水率都会发生细微改变，尤其是抗压强度，实施例5仅为84.5mpa，可见，在一定范围内，大颗粒石子的占比越高，制得的板材的性能越好。实施例6中石英砂和石英粉的粒径和实施例4不同，最终制得的板材的抗压强度、抗折强度和吸水率也存在细微差别，实施例6制得的板材的吸水率达到了0.56％，而实施例4的吸水率仅为0.5％。
60.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。