CN103753690B - 应用光纤缠绕机技术制备透光混凝土的方法 - Google Patents

Abstract

应用光纤缠绕机缠绕的技术制备透光水泥基材料的方法属于新型建筑材料领域。本发明采用有机质多模光纤，直径为0.5mm～1.5mm。把光纤缠绕在光纤缠绕机上，缠绕到预定宽度的光纤集成体，作为传输光纤的导体，以实现水泥混凝土材料透光传像的特殊效果。该种材料制备工艺简便，易操作，且透光性能够得到保证，拥有较好的应用前景，是新型的第四代透光混凝土材料。

Description

应用光纤缠绕机技术制备透光混凝土的方法

技术领域

本发明属于新型混凝土材料技术领域。具体涉及一种高透光性、高强度、高稳定性、低成本、制备工艺简单可工业化的透光混凝土的制备方法。与三代透光水泥基材料相比，该种水泥基材料具有制备工艺简单，光纤定位效果和透光性能稳定，且强度高的优点，在广泛促进建筑节能、装饰，以及光纤混凝土市场化的推广有广泛的前景。

背景技术

目前虽然已有关于水泥基透光混凝土的相关报道，但是关于水泥基透光材料的具体制备工艺的报道很少，已经知道的是：1）采用直径0.5mm～1.5mm的塑料光纤，单丝经向或纬向平行排列，再用棉纱固定，用偶联剂处理光纤表面，用钢杆和钉枪将纤维固定在试模模具中，再浇注水泥砂浆；2）将光纤由多轴向经编机编织2D织物，后分层平铺于试模模具中，铺设3～5层后，或将编制的3D织物直接提拉展开固定于试模模具中，浇注水泥砂浆。最后将硬化的光纤水泥砂浆试件切割打磨，并涂喷有机硅油，从而得到透光水泥基材料。

上述的水泥基透光混凝土材料的制备虽然能够满足一定的透光要求和制备工艺的要求，但从组成和制备方法角度分析，还存在以下问题，影响了该种材料的性能和应用，具体如下：

1)容易产生收缩开裂：如果采用光纤平行排列买入埋入硅酸盐水泥混凝土基体，由于第一代是以玻璃做芯线的光纤，容易与高碱度的硅酸盐水泥基体发生碱-硅酸盐反映反应，应先影响透光材料的耐久性；

2)其光纤定位的稳定性差：由于单用钢杆或3D、2D纺织技术，光纤的间距和对称位置的确定性都不能够保证，致使光纤定位的稳定性差；

3)透光性的稳定性差：如果光纤定位效果得不到满足，那么制作的纤维布光纤集成体在水泥浆体中的分布匀称性也得不到满足，从而材料的透光性能效果就无法满足要求；

4)施工工艺操作复杂：在加工和成型过程中，光纤纤维的稳定性需要调控，增加了制作工序，而且制作质量无法满足。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有的技术问题，制备具有透光形式的简便实

用的透光混凝土的方法。

应用缠绕机缠绕技术制备透光混凝土的方法，其特征在于步骤如下：

制备28d抗压强度大于40MPa的快硬性硫铝酸盐水泥砂浆，和缠绕机制成的光纤集成体布浇注一起，制成透光混凝土；

缠绕机缠绕：选取螺纹间距4mm，转轮直径12cm缠绕机。将光纤一端绕在仪器上固定在缠绕机的一端，之后转动仪器，光纤顺着仪器的螺纹缠绕到预定的宽度之后，整体取下得到光纤布集成体；将光纤布集成体上下固定在试模模具中，并浇注上述水泥砂浆，然后用振捣棒振捣；如此反复，直到模具内部全部充满水泥砂浆和光纤；其中光纤的体积百分含量为1%-5%；

养护光纤水泥砂浆时间14d以上，再用切割机切割试件并打磨抛光，再对断面进行有机硅油喷涂，从而得到透光水泥基材料。

具体的：

1）制备具有高流动性、高强度、高密实度的硫铝酸盐水泥砂浆：

制备出高流动性、高强度、微膨胀性、高密实度的硫铝酸盐水泥基材料，确定基体材料的水灰比为0.35；减水剂为减水率大于15%的聚羧酸减水剂，掺量为0.7%；消泡剂的最佳掺量为0.2%。

集料：集料的粒径范围为：0.06～0.6mm，砂灰比为0.8。

用水量：通过适配调整，控制在砂浆的稠度达到超过150mm以上，砂浆的强度超过达到55MPa以上。

2）光纤：PMMA塑料光纤，直径取0.5mm～1.5mm，外层涂料为聚乙烯；

3）光纤定位：

通过控制缠绕机上螺纹之间的间距来控制光纤之间的间距，以及改变缠绕光纤的直径，从而来控制光纤在水泥浆体中的体积分数。为达到预定的透光效果，确定光纤在水泥浆体中的体积百分率，再选定相应直径和螺纹间距的光纤缠绕机给光纤定位。

4）材料保护油：有机硅油。

5）偶联剂：硅烷偶联剂

56）透光混凝土成型：

将光纤布定位到试模模具中，浇注新拌好的水泥砂浆，潮湿环境下养护14d有一定的强度之后，用切割机将硬化的光纤水泥砂浆试件切割打磨，并凃喷涂喷有机硅油，从而得到透光水泥基材料。

本发明很好的解决了上述的问题，从材料的制备工艺进行了创新，主要优点如下：

1）材料的成本降低：此技术比原有的技术时间上减少了2倍以上缩短了2倍以上，大大降低了制作的时间成本；

2）不易发生碱腐蚀:本材料选用硫铝酸盐水泥,水化产物中不存在高碱性的氢氧化钙,不易发生碱-硅酸盐反映;

3）光纤的定位效果明显提高：无论是光纤之间的间距，还是光纤位置的固定，都比原有的技术得到较好的控制光纤的间距在缠绕的时候可以给固定，所以定位效果的稳定性很明显。；

4）材料的透光效果显著提高：在缠绕机提供良好定位效果的前提下，光能的损耗大大降低，光纤的透光性能很大程度的提高率比以往地技术提高了一半以上，从而提高了材料的透光性能。

5）材料的强度明显提高：光纤在材料中能够有序的排列，混凝土强度的损失会减小，相同条件下强度会明显提高。

通过上述制备加工工艺和成型方法的革新，可以制备出新型的透光混凝土材料，与三代透光水泥基材料相比，具有制作工艺简便，易操作，且透光性能够得到保证，强度高，拥有较好的应用前景等优点，是新型的第四代透光混凝土材料。

具体实施方式

实施例子1和2中砂浆的原材料组成分别如下：为达到高流动性和高强度的水泥浆体，选取水泥为唐山产42.5快硬硫铝酸盐水泥，3d的抗压强度和抗折强度分别为42.9MPa和8.4MPa和水泥为唐山产52.5快硬硫铝酸盐水泥，3d的抗压强度和抗折强度分别为53.9MPa和10.4MPa；选用两种集料最大粒径不超过0.3mm和0.6mm，所配的砂浆水灰比为0.35，砂灰比为0.8，测得砂浆稠度为16cm和15cm，抗压强度都高于60MPa；减水剂掺量为0.7%，是苏州弗克F0X-8H型粉末聚羧酸减水剂，减水率为30%；消泡剂掺量为0.2%，是深圳海润化工公司生产的P764型粉末消泡剂；偶联剂为硅烷偶联剂A-151，主要组分为乙烯基三乙氧基硅烷；光纤直径选取0.5mm、1mm、1.5mm,是中国南京箭特科技有限公司生产的PMMA塑料光纤；光纤浸泡在20%1：5（硅烷偶联剂A-151与水的体积比）的硅烷偶联剂水溶液中，2分钟后取出并在室内风干；光纤缠绕利用光纤缠绕机操作如前文所述缠绕好；将缠绕好的光纤布固定在试模中浇注水泥砂浆。

为使透光材料的透光率达到40%以上，选取螺纹间距4mm，转轮直径12cm缠绕机；试件尺寸为150mm×150mm×150mm，测试指标为试件养护14d的抗压强度和透光率。抗压强度参照GB175-2007通用硅酸盐水泥标准执行，透光率的检测采用分光光度法测试。以及用尺子标定切面光纤的间距。

实施例的配合比和测试结果如表1所示。

表1水泥基透光材料的配合比及测试结果

Claims (1)

1.应用缠绕机缠绕技术制备透光混凝土的方法，其特征在于步骤如下：

制备28d抗压强度大于40MPa的快硬性硫铝酸盐水泥砂浆，和缠绕机制成的光纤集成体布浇注一起，制成透光混凝土；

缠绕机缠绕：选取螺纹间距4mm，转轮直径12cm缠绕机；将光纤一端绕在仪器上固定在缠绕机的一端，之后转动仪器，光纤顺着仪器的螺纹缠绕到预定的宽度之后，整体取下得到光纤布集成体；将光纤布集成体上下固定在试模模具中，并浇注上述水泥砂浆，然后用振捣棒振捣；如此反复，直到模具内部全部充满水泥砂浆和光纤得到光纤水泥砂浆；其中光纤的体积百分含量为1%-5%；

养护光纤水泥砂浆14d以上，再用切割机切割试件并打磨抛光，再对断面进行有机硅油喷涂，从而得到透光水泥基材料。