一种拼接式氯氧镁水泥复合木屑板材
技术领域
本发明涉及氯氧镁水泥领域，具体涉及一种拼接式氯氧镁水泥复合木屑板材。
背景技术
氯氧镁水泥，也称索瑞尔水泥，由法国人索瑞尔于1867年发明，是以煅烧菱镁矿石所得的轻烧粉或低温煅烧白云石所得的灰粉(主要成分为氧化镁)为胶结剂，以六水氯化镁溶液为调和剂调制而成的水泥硬化体；氯氧镁水泥的主要成分是5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O晶相所组成的氧化镁-氯化镁-水三元化合物晶相复盐，另外，还有一部分氢氧化镁胶凝体。
氯氧镁水泥具有凝结硬化快、强度高、耐磨、耐冲击、生产工艺简单等特点，可应用于防火板材料、通风管道材料、仿石装饰品、机械设备包装箱、桥梁护栏等领域，但是氯氧镁水泥耐水性差，也严重影响了其应用，其耐水性差的主要原因如下：
一、氯氧镁水泥中，主要为硬化水泥石提供性能和强度的5·1·8相和3·1·8相有离子晶格成分，5·1·8相晶体强度强于3·1·8相晶体，因此，5·1·8相和3·1·8相在极性溶剂，特别是水中是不稳定的，容易溶解和水解，这是镁水泥不耐水的受组成和结构影响的内因，也是主要原因。
二、镁水泥硬化体里，除含有5·1·8相和3·1·8相和氢氧化镁相外，还含有未水化的氧化镁和氯化镁，镁水泥水化反应，从反应速度控制过渡到扩散控制，属于缩壳反应机理，由此造成反应的不均匀和不彻底，剩余的氧化镁和未反应完全的氯化镁一旦遇到水就会进一步发生反应，使体积膨胀，破坏原来的结构，致使5·1·8相和3·1·8相与水接触而溶解，最后生成结构疏松的氢氧化镁，强度大幅下降；如果配比不当，有大量的游离氯化镁存在，会出现同样结果。这也是镁水泥耐水性差的重要原因。
三、显微结构分析表明，镁水泥硬化体是多孔材料，包括大孔、毛细孔(0.1-20μm)和凝胶孔(1-10nm)，凝胶孔孔径小对材料性能影响较小，而毛细管孔对其影响较大；孔隙相互连通时，液体才能够渗透并通过材料。只有毛细管孔隙率低至一定值使材料具有较高的密实性时，才能使孔隙不连续。由此可知，毛细管孔隙对镁水泥的耐久性、耐水性影响很大；毛细管孔隙为水的侵入提供了通道，为镁水泥与水亲密接触提供了条件；因此，镁水泥的孔结构对其耐水性亦有相当重要的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拼接式氯氧镁水泥复合木屑板材，本发明解决的问题是：
1、氯氧镁水泥未完全凝结硬化时，在水泥板内固定金属连接件，水泥浆体中的氯离子对金属连接件有腐蚀作用；
2、传统氯氧镁水泥板材重量大，抗冲击强度低；
3、传统氯氧镁水泥板材耐水性差；
4、通过脲醛树脂改性氯氧镁水泥的耐水性，传统脲醛树脂中含有较多游离甲醛。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种拼接式氯氧镁水泥复合木屑板材，包括复合板和连接件,相邻的复合板之间通过连接件固定连接，连接件通过螺钉固定连接在地面上，通过先将氯氧镁水泥制成复合板，再用连接件对复合板进行固定连接，避免了在氯氧镁水泥未完全凝结硬化时，在水泥板内固定金属连接件，水泥浆体中的氯离子对金属连接件的腐蚀作用，另外，复合板和连接件通过拼接，并用螺钉固定于地面，不仅安装连接速度快，并且复合板的拆卸更换方便；
复合板左右侧壁下端均设置有第一卡合块，位于右侧的第一卡合块上开设有第一圆孔，复合板左侧壁上端设置有第二卡合块，第一卡合块下端与复合板底端面平齐，第二卡合块上端与复合板顶端面平齐，连接件安装于第一卡合块上；
连接件包括两个平行设置的固定块和卡合板，固定块和卡合板之间通过连接块垂直固定连接，第一卡合块卡接在固定块和卡合板之间，第二卡合块位于固定块上方，固定块卡接在第一卡合块和第二卡合块之间，固定块顶端面开设有凹槽，通过开设凹槽，使螺钉的螺帽位于凹槽内，第二卡合块可以贴合在固定块上，使复合板安装后更加美观，凹槽底端面开设有第二圆孔，第二圆孔贯穿固定块设置，卡合板上贯穿有第三圆孔，第一圆孔和第三圆孔位于第二圆孔正下方，且第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔的直径相同，螺钉从上至下依次穿过第二圆孔、第一圆孔和第三圆孔固定连接在地面上，通过设置第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔，可通过螺钉穿过复合板和连接件对板材进行固定，可以使固定效果更佳牢固，同时复合板不直接与地面接触，避免了复合板贴合地面安装浸水的可能性，有利于延长复合板的使用期限。
复合板的具体制备方法如下：
S1、将氯化镁溶于水中，配制成质量浓度为20-30％的氯化镁水溶液；
S2、将木材边角料粉碎成10-40目的木屑，并将木屑置于真空干燥箱中，于70-90℃干燥8-10h，得干燥木屑；
S3、将氧化镁、改性外加剂、木屑加入氯化镁水溶液中，充分搅拌均匀，得到水泥浆体；
S4、将S3中所得水泥浆体注入板材钢模中，置于振动台上震动1-2min后抹平，然后置于20-30℃，湿度60-70％的条件下养护24h脱模，继续养护20-30天，得到复合板。
通过添加木屑作为制备复合板的复合材料，木屑的主要是由纤维素、半纤维素、木质素三种聚合物组成，植物纤维作为氯氧镁水泥的填充增强材料具有减轻材料自重，提高材料保温、隔热性能和抗冲击强度的特点，通过添加木屑，可以有效降低氯氧镁水泥水化温度，使放热速率更加趋于平缓，避免了水化时大量放热，使水泥出现结构松散的情况，同时也避免了工业生产物中将木屑作为废弃物大量焚烧引起的环境污染和资源浪费。
优选的，所述氯化镁、氧化镁、改性外加剂和木屑的质量比1：1.5-3.5：0.01-0.1：0.2-0.4。
优选的，所述改性外加剂的制备方法为：
SS1、将聚乙烯醇溶于水中，配制成浓度为10-20％的聚乙烯醇溶液，将聚乙烯醇溶液加入浓度为30-40％的甲醛溶液中，升温至40-50℃并搅拌0.5-1h，然后用10％的氢氧化钠溶液调节pH至7-8，得溶液一；
SS2、搅拌下，向溶液一中加入尿素，使溶液中甲醛/尿素的质量比达到2-3：1，升温至40-50℃并搅拌0.5-1h后，加入糠醛，并升温至70-90℃，保温反应0.5-1h，用甲酸调节溶液pH至4-6后，继续反应1-2h，得溶液二；
SS3、将溶液二用10％的氢氧化钠溶液调节pH至7-8，加入尿素使溶液中甲醛/尿素的质量比达到1.4-1.8：1，并加入硫脲，升温至50-70℃反应0.5-1h后冷却至室温，得改性脲醛树脂；
SS4、向改性脲醛树脂中加入柠檬酸，搅拌均匀后烘干、粉碎，并与硅灰混合均匀，在球磨机上磨碎，得到改性外加剂。
脲醛树脂是一种由尿素和甲醛通过缩聚反应而合成的热固性树脂，通过在氯氧镁水泥制备过程中加入脲醛树脂，可以在形成的结晶相周围产生高聚物并形成疏水保护层，减少了氯离子与水的接触，从而提高了络合物结构的相对稳定性，同时也填补了水泥硬化体的内部孔隙，提高了抗水性；通过使用聚乙烯醇改性脲醛树脂，聚乙烯醇在酸性条件下可以与甲醛反应生成聚乙烯醇缩醛，使脲醛树脂具有良好的粘结性，可以更好地与其他成分结合，同时聚乙烯醇可以降低游离甲醛的含量，提高贮存稳定性；通过加入糠醛改性脲醛树脂，糠醛在中性条件下可与尿素生成树脂，由于糠醛的环结构，可以封闭亲水基团，增强脲醛树脂的耐水性，通过加入硫脲，硫脲在碱性条件下容易与甲醛反应，可以极大降低游离甲醛的含量，增加脲醛树脂的稳定性。
通过加入柠檬酸，可以对5·1·8相晶体起到保护作用，在遇水时，可以有效防止晶体水解，从而维持了氯氧镁水泥的较高强度，改善了耐水性。
通过加入硅灰，硅灰中有大量活性二氧化硅，可以吸附大量的氢氧根离子和氯离子，使硅灰附近的各种离子浓度易达到5·1·8成核的过饱和度，也就越容易形成5·1·8相晶体，使氯氧镁水泥的强度提升，从而使耐水性增强，同时，5·1·8相晶体能与硅灰很好地结合，提高了硬化体的密实性，降低了大孔孔隙率，强化了结晶结构，减少了结构网接触点数量，从而大大提高了水泥硬化体的耐水性能。
优选的，所述甲醛、聚乙烯醇、糠醛、硫脲的质量比为1：0.01-0.05：0.05-0.2：0.01-0.05，所述改性脲醛树脂、柠檬酸、硅灰的质量比为1：0.05-0.1：2-5。
本发明的有益效果为：
1、通过先将氯氧镁水泥制成复合板，再用连接件对复合板进行固定连接，避免了在氯氧镁水泥未完全凝结硬化时，在水泥板内固定金属连接件，水泥浆体中的氯离子对金属连接件的腐蚀作用，另外，复合板和连接件通过拼接，并用螺钉固定于地面，不仅安装连接速度快，并且复合板的拆卸更换方便；通过开设凹槽，使螺钉的螺帽位于凹槽内，第二卡合块可以贴合在固定块上，使复合板安装后更加美观，通过设置第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔，可通过螺钉穿过复合板和连接件对板材进行固定，可以使固定效果更佳牢固，同时复合板不直接与地面接触，避免了复合板贴合地面安装浸水的可能性，有利于延长复合板的使用期限；
2、通过添加木屑作为制备复合板的复合材料，木屑的主要是由纤维素、半纤维素、木质素三种聚合物组成，植物纤维作为氯氧镁水泥的填充增强材料具有减轻材料自重，提高材料保温、隔热性能和抗冲击强度的特点，通过添加木屑，可以有效降低氯氧镁水泥水化温度，使放热速率更加趋于平缓，避免了水化时大量放热，使水泥出现结构松散的情况，同时也避免了工业生产物中将木屑作为废弃物大量焚烧引起的环境污染和资源浪费。
3、通过在氯氧镁水泥制备过程中加入脲醛树脂，可以在形成的结晶相周围产生高聚物并形成疏水保护层，减少了氯离子与水的接触，从而提高了络合物结构的相对稳定性，同时也填补了水泥硬化体的内部孔隙，提高了抗水性；通过加入柠檬酸，可以对5·1·8相晶体起到保护作用，在遇水时，可以有效防止晶体水解，从而维持了氯氧镁水泥的较高强度，改善了耐水性；通过加入硅灰，硅灰中有大量活性二氧化硅，可以吸附大量的氢氧根离子和氯离子，使硅灰附近的各种离子浓度易达到5·1·8成核的过饱和度，也就越容易形成5·1·8相晶体，使氯氧镁水泥的强度提升，从而使耐水性增强，同时，5·1·8相晶体能与硅灰很好地结合，提高了硬化体的密实性，降低了大孔孔隙率，强化了结晶结构，减少了结构网接触点数量，从而大大提高了水泥硬化体的耐水性能。
4、通过使用聚乙烯醇改性脲醛树脂，聚乙烯醇在酸性条件下可以与甲醛反应生成聚乙烯醇缩醛，使脲醛树脂具有良好的粘结性，可以更好地与其他成分结合，同时聚乙烯醇可以降低游离甲醛的含量，提高贮存稳定性；通过加入糠醛改性脲醛树脂，糠醛在中性条件下可与尿素生成树脂，由于糠醛的环结构，可以封闭亲水基团，增强脲醛树脂的耐水性，通过加入硫脲，硫脲在碱性条件下容易与甲醛反应，可以极大降低游离甲醛的含量，增加脲醛树脂的稳定性。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明中复合板示意图；
图3为本发明中连接件示意图；
图4为本发明中连接件侧剖面示意图；
图中：1、复合板；2、连接件；3、第一卡合块；4、第二卡合块；5、第一圆孔；6、固定块；7、卡合板；8、连接块；9、凹槽；10、第二圆孔；11、第三圆孔。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4所示
一种拼接式氯氧镁水泥复合木屑板材，包括复合板1和连接件2,相邻的复合板1之间通过连接件2固定连接，连接件2通过螺钉固定连接在地面上，通过先将氯氧镁水泥制成复合板1，再用连接件2对复合板1进行固定连接，避免了在氯氧镁水泥未完全凝结硬化时，在水泥板内固定金属连接件，水泥浆体中的氯离子对金属连接件的腐蚀作用，另外，复合板1和连接件2通过拼接，并用螺钉固定于地面，不仅安装连接速度快，并且复合板1的拆卸更换方便；
复合板1左右侧壁下端均设置有第一卡合块3，位于右侧的第一卡合块3上开设有第一圆孔5，复合板1左侧壁上端设置有第二卡合块4，第一卡合块3下端与复合板1底端面平齐，第二卡合块4上端与复合板1顶端面平齐，连接件2安装于第一卡合块3上；
连接件2包括两个平行设置的固定块6和卡合板7，固定块6和卡合板7之间通过连接块8垂直固定连接，第一卡合块3卡接在固定块6和卡合板7之间，第二卡合块4位于固定块6上方，固定块6卡接在第一卡合块3和第二卡合块4之间，固定块6顶端面开设有凹槽9，通过开设凹槽9，使螺钉的螺帽位于凹槽内，第二卡合块4可以贴合在固定块6上，使复合板1安装后更加美观，凹槽9底端面开设有第二圆孔10，第二圆孔10贯穿固定块6设置，卡合板7上贯穿有第三圆孔11，第一圆孔5和第三圆孔11位于第二圆孔10正下方，且第一圆孔5、第二圆孔10和第三圆孔11的直径相同，螺钉从上至下依次穿过第二圆孔10、第一圆孔5和第三圆孔11固定连接在地面上，通过设置第一圆孔5、第二圆孔10和第三圆孔11，可通过螺钉穿过复合板1和连接件2对板材进行固定，可以使固定效果更佳牢固，同时复合板1不直接与地面接触，避免了复合板贴合地面安装浸水的可能性，有利于延长复合板1的使用期限。
实施例1
改性外加剂的制备：
SS1、将10g聚乙烯醇溶于水中，配制成浓度为10％的聚乙烯醇溶液，将聚乙烯醇溶液加入3000g浓度为30％的甲醛溶液中，升温至45℃并搅拌0.5h，然后用10％的氢氧化钠溶液调节pH至7-8，得溶液一；
SS2、搅拌下，向溶液一中加入尿素，使溶液中甲醛/尿素的质量比达到2：1，升温至45℃并搅拌0.5h后，加入50g糠醛，并升温至80℃，保温反应1h，用甲酸调节溶液pH至4-6后，继续反应1h，得溶液二；
SS3、将溶液二用10％的氢氧化钠溶液调节pH至7-8，加入尿素使溶液中甲醛/尿素的质量比达到1.4-1.8：1，并加入10g硫脲，升温至50-70℃反应0.5-1h后冷却至室温，得改性脲醛树脂；
SS4、向1kg改性脲醛树脂中加入50g柠檬酸，搅拌均匀后烘干、粉碎，并与2kg硅灰混合均匀，在球磨机上磨碎，得到改性外加剂。
实施例2
复合板的制备：
S1、将2kg氯化镁溶于水中，配制成质量浓度为20％的氯化镁水溶液；
S2、将木材边角料粉碎成40目的木屑，并将木屑置于真空干燥箱中，于80℃干燥8h，得干燥木屑；
S3、将4kg氧化镁、100g改性外加剂、400g木屑加入氯化镁水溶液中，充分搅拌均匀，得到水泥浆体；
S4、将S3中所得水泥浆体注入板材钢模中，置于振动台上震动1min后抹平，然后置于25℃，湿度60-70％的条件下养护24h脱模，继续养护28天，得到复合板A。
实施例3
复合板的制备：
S1、将2kg氯化镁溶于水中，配制成质量浓度为22％的氯化镁水溶液；
S2、将木材边角料粉碎成40目的木屑，并将木屑置于真空干燥箱中，于80℃干燥8h，得干燥木屑；
S3、将4kg氧化镁、100g改性外加剂、500g木屑加入氯化镁水溶液中，充分搅拌均匀，得到水泥浆体；
S4、将S3中所得水泥浆体注入板材钢模中，置于振动台上震动1min后抹平，然后置于25℃，湿度60-70％的条件下养护24h脱模，继续养护28天，得到复合板B。
实施例4
复合板的制备：
S1、将2kg氯化镁溶于水中，配制成质量浓度为25％的氯化镁水溶液；
S2、将木材边角料粉碎成40目的木屑，并将木屑置于真空干燥箱中，于80℃干燥8h，得干燥木屑；
S3、将4kg氧化镁、100g改性外加剂、600g木屑加入氯化镁水溶液中，充分搅拌均匀，得到水泥浆体；
S4、将S3中所得水泥浆体注入板材钢模中，置于振动台上震动1min后抹平，然后置于25℃，湿度60-70％的条件下养护24h脱模，继续养护28天，得到复合板C。
对比实施例1
复合板的制备：
S1、将1kg氯化镁溶于水中，配制成质量浓度为20％的氯化镁水溶液；
S2、将木材边角料粉碎成40目的木屑，并将木屑置于真空干燥箱中，于80℃干燥8h，得干燥木屑；
S3、将2kg氧化镁、200g木屑加入氯化镁水溶液中，充分搅拌均匀，得到水泥浆体；
S4、将S3中所得水泥浆体注入板材钢模中，置于振动台上震动1min后抹平，然后置于25℃，湿度60-70％的条件下养护24h脱模，继续养护28天，得到复合板D。
对比实施例2
复合板的制备：
S1、将1kg氯化镁溶于水中，配制成质量浓度为20％的氯化镁水溶液；
S2、将2kg氧化镁、50g改性外加剂加入氯化镁水溶液中，充分搅拌均匀，得到水泥浆体；
S3、将S2中所得水泥浆体注入板材钢模中，置于振动台上震动1min后抹平，然后置于25℃，湿度60-70％的条件下养护24h脱模，继续养护28天，得到复合板E。
实施例5
力学性能测试方法：强度的测试参照GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》，将成型并养护28天的板材在试验机上进行抗折强度和抗压强度测试；
软化系数测定：采用软化系数表征板材的耐水性能；将成型脱模后的复合板自然养护7天后，取其中一部分进行抗压强度测试，强度为Rco；将另一部分浸泡在水中，浸泡7天后取出，擦干复合板表面水分，测试其抗压强度Rcw，板材的软化系数Kcn＝Rcw/Rco。
实施例2-4和对比实施例1-2的测试结果如下：
由上表可知，实施例2-4所得复合板的抗折强度、抗压强度以及耐水性要强于对比实施例1和2，由实施例2-4可知，木屑含量的增加会使抗折强度增加，而会使抗压强度和耐水性能减弱，可能是木屑中的半纤维素吸水导致的，改性外加剂的加入会使耐水性能有很大提升。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
