本技术涉及水泥基材料的，尤其是涉及一种基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板及其制备工艺。
背景技术：
1、高延性水泥基材料(ecc)是一种以纤维作为增强材料，以水泥、矿物掺合料和多种外加剂作为基体原材料的复合材料，ecc在经加水搅拌、成型、养护后具有良好的延性、抗拉强度和抗弯强度，能够在受力作用下发生较大的塑性变形，其在承受动态荷载时具有优异的能量吸收能力和安全性。
2、固废指的是人们在从事拆迁、建设、装修、修缮等建筑业的生产活动中产生的废弃物的统称。有研究人员提出，目前能够大规模消纳固废的最为有效的方式，是将固废经过破碎、筛分等工艺，应用于砖石产品、水泥基材料、混凝土墙体或道路铺装等领域，从而使固废转化为再利用型材料。其中，固废中的废红砖颗粒自身带有颜色，因此有技术人员尝试将其磨碎后得到废红砖粉，并部分代替ecc中的水泥材料，以此制成彩色装饰板，此方式制得的彩色装饰板不易掉色褪色，同时还消纳了部分固废，具有很高的使用价值和环保意义。
3、彩色装饰板一般由单层的面层与多组结构层构成，但是废红砖粉的水化活性难以激发，体系内水化产物不足，故而最终得到的彩色装饰板的抗拉强度与抗弯强度较低，无法广泛使用。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本技术提供一种基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板及其制备工艺。
2、第一方面，本技术提供了一种基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板，包括由下至上设置的面层与结构层，所述结构层的层数不低于3层，按重量份计，所用原料包括：废红砖颗粒10-15份；活化剂0.3-0.45份；矿渣粉10-20份；水泥10-20份；混合细骨料5-8份；减水剂0.2-0.25份；改性剂1-1.5份；水18-20份；合成纤维0.75-1.2份
3、优选的，所述废红砖颗粒、活化剂和矿渣粉的重量比为12:0.36:12。
4、通过采用上述技术方案，本技术利用了活化剂对粉磨中的废红砖颗粒进行活化、助磨处理，得到了粒径不大于100um的废红砖粉，又利用了含有cao等活性物质的矿渣微粉与废红砖粉共混，得到了水化活性激发程度高、比表面积大的活化废红砖粉。本技术利用该活化废红砖粉部分取代体系内的水泥，相比于直接加入未活化的废红砖粉，活化废红砖粉能够在体系内使体系内的水化产物含量得到显著提升，水泥基材料的微观结构更加致密，从而提高了彩色装饰板的抗弯曲能力。
5、本技术利用多种原料混合后，经过加水搅拌，倒入模具成型，得到面层与结构层，逐层辊压密实，覆膜养护，最终得到了基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板，多种原料之间充分发挥了协配效果，使得彩色装饰板兼具高延性、高抗拉性和高抗弯性，极限延伸率达6.05％以上，轴心抗拉强度达5.5mpa以上，等效弯曲韧性达264kj/m3以上，在弯曲极限挠度达24.5mm时仍未完全断裂。
6、本技术还严格控制了废红砖颗粒、活化剂和矿渣粉的重量比，进一步优化了活化废红砖粉的水化能力，若是活化剂和矿渣粉用量不足，则无法起到显著的活化效果；若是活化剂和矿渣粉用量过大，水化程度的过度上升又会影响彩色装饰板的孔隙结构，放大微观缺陷，进而影响其抗弯曲能力与抗拉能力。最终，经实验数据证明，当本技术将废红砖颗粒、活化剂和矿渣粉的重量比控制在12:0.36:12时，活化废红砖粉的水化能力最为适宜，最终得到的彩色装饰板的抗弯曲能力与抗拉能力也最强。
7、优选的，所述活化剂包括硫酸铝、磷酸铝、硝酸铝和氯化铝中的一种或多种。
8、通过采用上述技术方案，本技术利用硫酸铝、磷酸铝、硝酸铝和氯化铝中的一种或多种作为活化剂，在粉磨过程中，降低了废红砖颗粒的表面能，从而降低了颗粒与颗粒之间的摩擦力，改善了废红砖颗粒在体系内的分散性，并促进了颗粒表面的裂纹扩展，加速了废红砖颗粒的细化。并且本技术的活化剂相比于有机活化剂具备更加稳定的活化能力，能够长时间保持优异的活化效果，使得活化废红砖粉的水化活性激发程度得到进一步提升，也就使得彩色装饰板的抗弯曲能力与抗拉能力得到了进一步优化。
9、优选的，所述合成纤维包括重量比为0.5:2:(1-1.5)的芳纶纤维、聚丙烯酸改性pps纤维和亲水pi纤维。
10、通过采用上述技术方案，本技术利用均具有良好力学强度的芳纶纤维、聚丙烯酸改性pps纤维和亲水pi纤维混合，充分发挥了三者之间的协配效果，最终得到的合成纤维具有很高的弹性模量、延伸能力与亲水性，将其加入体系后能够显著提升彩色装饰板的抗弯曲能力、抗拉能力和延性。本技术严格控制了三者的重量比，使得彩色装饰板的综合力学性能得到了更为显著的优化，若是芳纶纤维用量过小，则合成纤维的弹性模量不足，若是聚丙烯酸改性pps纤维用量过小，则合成纤维的延伸能力不足，若是亲水pi纤维用量过小，则合成纤维的亲水性低，无法在水中均匀分散。
11、优选的，所述聚丙烯酸改性pps纤维的制备方法，包括以下步骤：将重量比为(97-100):2的pps母粒和聚丙烯酸混合，并在280-300℃的温度下熔融共混，挤出造粒，得到改性母粒，真空条件下干燥至改性母粒恒重，随后切片，纺丝，切割，得到直径为0.04-0.06mm、长度为10-13mm的聚丙烯酸改性pps纤维。
12、通过采用上述技术方案，本技术利用聚丙烯酸与pps母粒共混制得了聚丙烯酸改性pps纤维，聚丙烯酸对pps母粒中的规整结构造成了一定程度的重构，提高了体系内非晶态组织的比例，聚丙烯酸与pps母粒共混后的高聚物大分子链中产生了更大程度的滑移，从而得到了延伸能力优异的聚丙烯酸改性pps纤维，将其加入彩色装饰板所用原料中能够大大提升延性，极限延伸率不低于7.22％。
13、本技术还严格控制了pps母粒和聚丙烯酸熔融共混时的温度，在确保聚丙烯酸未发生热分解前提下尽可能优化了二者的熔融共混效果，以此提升了聚丙烯酸改性pps纤维的延伸能力。若是熔融时的温度过高，则聚丙烯酸会因热分解而失效，若是温度过低，pps母粒尚未完全熔融，二者熔融效果较差。
14、优选的，所述pps母粒和聚丙烯酸熔融共混时的温度为285-290℃。
15、通过采用上述技术方案，本技术进一步控制了pps母粒和聚丙烯酸熔融共混时的温度，得到了延伸能力提升最大化的聚丙烯酸改性pps纤维，经实验数据证明，当温度为285-290℃时，其延伸能力最强，最终得到的彩色装饰板的极限延伸率高达7.63-7.66％。
16、优选的，所述亲水pi纤维的制备方法，包括以下步骤：将pi纤维经过有机溶剂清洗，碱处理以及酸质子化后得到待处理pi纤维，将cnc、待处理pi纤维、催化剂以及1,2,3,4-丁烷四羧酸在超声条件下均匀分散于水中，随后在惰性气体保护、温度为50-70℃的条件下搅拌3-5h，过滤得到粗产物，洗涤，干燥至体系恒重，得到亲水pi纤维，所述cnc、待处理pi纤维、催化剂、1,2,3,4-丁烷四羧酸以及水的重量比为(3-3.5):20:0.8:(0.4-0.6):78。
17、优选的，所述催化剂包括对甲苯磺酸和/或无水氯化铝。
18、通过采用上述技术方案，本技术首先将pi纤维经过有机溶剂清洗，碱处理以及酸质子化后得到了待处理pi纤维，随后利用cnc、交联剂1,2,3,4-丁烷四羧酸在催化剂催化的条件下对pi纤维进行了进一步处理，使得pi纤维原本平滑的表面结构变为了pi纤维与cnc的纳米微粒之间交联的不规则粗糙包覆结构，在pi纤维表面引入了极性基团，使得pi纤维的亲水性得到了显著提升，在水中的分散性也就得到了显著提升，更易分散为均匀排布的单根纤维状，进而使得其能够与其他原料在水中更加充分共混，提升了体系内全部原料的混合均匀程度和内部致密度，以此提升了彩色装饰板的抗弯曲能力和抗拉能力，使其弯曲极限挠度达30mm时仍未完全断裂，有部分材料相连。
19、第二方面，本技术提供了一种基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板的制备工艺，包括以下步骤：
20、s1.活化废红砖粉的制备：将废红砖颗粒和活化剂混合后在30-50r/min的转速下粉磨30-40min，得到废红砖粉，并将其与矿渣粉混合均匀后得到活化废红砖粉；
21、s2.面层所用预混料的制备：将水泥、混合细骨料、活化红砖微粉、改性剂、减水剂和水混合均匀后得到面层所用预混料；
22、s3.结构层所用料浆的制备：取出部分面层所用预混料，将全部合成纤维与面层所用预混料按照(0.075-0.12):48的重量比混合均匀后得到结构层所用料浆；
23、s4.装饰板的制备：将面层所用预混料、结构层所用料浆进行浇筑成型，覆膜养护后得到基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板。
24、优选的，所述合成纤维在与所述面层所用预混料共混前，还经过表面刻痕处理。
25、通过采用上述技术方案，本技术首先将废红砖颗粒进行了活化处理，随后将其与水泥、混合细骨料、改性剂、减水剂和水混合均匀后得到了面层所用预混料，在将部分面层所用预混料按照比例与全部的合成纤维混合制得了结构层所用料浆，将面层所用预混料浇筑成型后再逐层浇筑结构层所用料浆，统一养护后得到了基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板，本技术的制备工艺步骤简单，原料易得，可操作性极高。
26、更重要的是，本技术还在将部分面层所用预混料按照比例与全部的合成纤维混合前对合成纤维进行了表面刻痕处理，增加合成纤维表面的粗糙度，形成微小的凹凸结构，提高了合成纤维与其他原料之间的机械咬合，还提升了体系内其他原料对于合成纤维的浸润效果，从而增强了体系内部的界面结合力，进而使得最终得到的彩色装饰板内部结构致密度更大，也就具有更为良好的延性、抗拉性和抗弯性。
27、综上所述，本技术具有以下有益技术效果：
28、1.本技术的基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板具有高抗拉性、高延性和应变硬化特性，其极限延伸率达6.05％以上，轴心抗拉强度达5.5mpa以上，等效弯曲韧性达264kj/m3以上，在弯曲极限挠度达24.5mm时仍未完全断裂；
29、2.本技术的基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板的制备工艺步骤简单，原料易得，可操作性极高。
1.一种基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板，包括由下至上设置的面层与结构层，所述结构层的层数不低于3层，其特征在于：按重量份计，所用原料包括：废红砖颗粒10-15份；活化剂0.3-0.45份；矿渣粉10-20份；水泥10-20份；混合细骨料5-8份；减水剂0.2-0.25份；改性剂1-1.5份；水18-20份；合成纤维0.75-1.2份。
2.根据权利要求1所述的一种基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板，其特征在于：所述废红砖颗粒、活化剂和矿渣粉的重量比为12:0.36:12。
3.根据权利要求1所述的一种基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板，其特征在于：所述活化剂包括硫酸铝、磷酸铝、硝酸铝和氯化铝中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板，其特征在于：所述合成纤维包括重量比为0.5:2:(1-1.5）的芳纶纤维、pps纤维和亲水pi纤维。
5.根据权利要求4所述的一种基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板，其特征在于：所述聚丙烯酸改性pps纤维的制备方法，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板，其特征在于：所述pps母粒和聚丙烯酸熔融共混时的温度为285-290℃。
7.根据权利要求4所述的一种基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板，其特征在于：所述亲水pi纤维的制备方法，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板，其特征在于：所述催化剂包括对甲苯磺酸和/或无水氯化铝。
9.一种权利要求1-8任一项所述的基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种基于废红砖粉的高弯曲性高延性彩色装饰板的制备工艺，其特征在于：所述合成纤维在与所述面层所用预混料共混前，还经过表面刻痕处理。
