CN105585289A - 一种玄武岩纤维增强水泥基材料及其制备方法 - Google Patents

一种玄武岩纤维增强水泥基材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水泥基材料，具体公开了一种玄武岩纤维增强水泥基材料及其制备方法，该玄武岩纤维增强水泥基材料其原料包括如下组分：水泥400～800kg/m3，硅灰50～120kg/m3，正硅酸乙酯3～12kg/m3，细骨料800～1600kg/m3，高效聚羧酸减水剂10～40kg/m3，缓凝剂0.01～0.05kg/m3，玄武岩纤维2.5％～7.0％(体积比)。本发明通过配方的优化和制备方法的改进，增加材料的密实度，同时改善了玄武岩纤维与水泥胶结物质界面层的性质，提高了界面粘结强度；本发明的玄武岩纤维增强水泥基材料结构和力学性能得到较大改善，大大提高了其抗压、抗折强度以及韧性。

Description

一种玄武岩纤维增强水泥基材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水泥基材料，具体涉及一种玄武岩纤维增强水泥基材料及其制备方法。
背景技术
水泥基材料具有强度高、耐久性好、成本低等一系列优点，但是，水泥基材料自身存在着收缩变形大，脆性大易开裂等不可忽视的缺点，尤其是掺入化学外加剂开发出的新型高性能水泥基材料，虽然强度得以提高但同时出现韧性差、裂缝、干缩与脆性大等问题。前，通过添加纤维改善水泥基材料性能研究较多，添加玄武岩纤维是常用方法之一。玄武岩纤维是用天然的玄武岩矿石通过高温熔融、拉丝而成的一种纯天然的无机非金属材料，其具有抗拉强度高、弹性模量大等优点。玄武岩的加入，在水泥基材料基体内部中会行成一种均匀的三维乱向分布的网络体系，可以防止基体收缩裂缝的产生和扩展，提高材料的综合性能。
现有技术中，专利CN103771795A公开了一种玄武岩纤维增强抗裂饰面砂浆，该砂浆水泥、石英砂和玄武岩短切纤维按照一定比例混合而成，具有抗裂、耐候、耐紫外线好、色泽均匀持久等优点。专利CN103435305A公开了一种玄武岩纤维混凝土及其制备方法，由水泥、砂、石子、活性掺合料、玄武岩短纤维、其他短纤维、水、CTF增效剂和减水剂按照一定比例混合而成，有效提高混凝土的韧性、防裂性能、抗冻性和抗冲击性。但是，随着玄武岩纤维或其他纤维的添入，严重改变了水泥基材料的堆积结构原理，一定程度上增加了水泥基材料的孔隙率，同时纤维与水泥胶结物质会存在一个界面层，所述界面层中二者的界面粘结强度通常较低，故玄武岩纤维的加入在基本力学性能的增强效果上并不明显，甚至导致强度的降低，集中的体现就是加入玄武岩纤维的水泥基材料脆性大，抗折强度较低。
为了克服上述不足，亟需添加其他物质改善材料的结构性能，促进材料的密实度、增加玄武岩纤维与水泥胶结物质界面粘结强度，从而改善材料的脆性大的性能，提高其抗压、抗折强度。
发明内容
本发明的目的是开发一种具有较高的密实度、韧性好，抗压抗折强度高的玄武岩纤维增强水泥基材料及其制备方法。
上述目的是通过如下技术方案实现：一种玄武岩纤维增强水泥基材料，其原料包括如下组分：水泥400～800kg/m3，硅灰50～120kg/m3，正硅酸乙酯3～12kg/m3，细骨料800～1600kg/m3，高效聚羧酸减水剂10～40kg/m3，缓凝剂0.01～0.05kg/m3，玄武岩纤维2.5％～7.0％(体积比)。由于玄武岩纤维的加入，水泥基材料的孔隙率增大，尤其是玄武岩纤维与水泥基胶凝材料的结合处附近会存在较多的空隙，直接导致材料脆。本发明采用硅灰和正硅酸乙酯水解的纳米二氧化硅颗粒协同作用，充分发挥二者的微填充效应；玄武岩纤维增强水泥基材料中填充于水泥浆体中的硅灰使水泥浆体匀质性提高，促进玄武岩纤维在基体中的均匀分散，加强了玄武岩纤维与基体间的粘结，基体内的大毛细孔会减少，但是超细空隙增加，本发明中用正硅酸乙酯水解的纳米二氧化硅颗粒填充这些超细空隙，综合硅灰的填充效应改善了水泥基体的孔结构，使水泥基体更加的密实，提高抗压强度。实验表明，加入正硅酸乙酯后，水泥硬化浆体内部孔洞变少，且钙矾石与玄武岩纤维相互搭接互为连生、交叉形成构成密集良好体。发明人通过大量实验发现，尤其是先让正硅酸乙酯的水解溶液与玄武岩纤维表面接触的情况下正硅酸乙酯水解的纳米二氧化硅颗粒具有极佳的界面填充效果。同时，正硅酸乙酯水解的纳米二氧化硅颗粒分散在水泥中，为水泥水化体系起到晶核的作用，形成以纳米二氧化硅颗粒为核心的团块胶凝物，改善了水化产物分布均匀性，界面过渡层合理分布，故加入正硅酸乙酯的玄武岩纤维增强水泥基材料结构更加致密。其次，玄武岩纤维表面呈化学惰性，与水泥胶凝材料的界面结合性能较差，而正硅酸乙酯水解的纳米二氧化硅颗粒具有较多的活性羟基，其沉积玄武岩纤维表面，这些活性基团易于水泥胶凝材料发生化学反应，通过化学键的形式牢固的结合在一起，使得玄武岩纤维与水泥胶凝材料基体之间的结合力大大增强，提高界面间作用力，进而提高界面层的界面粘结强度，增加玄武岩纤维增强水泥基材料的韧性，抗折强度显著增加。再次，由于玄武岩纤维在碱性环境下易腐蚀，而水泥基材料，pH一般在12以上，此条件下，玄武岩纤维中网络形成体元素渗出，并且开始逐层腐蚀；正硅酸乙酯水解的纳米二氧化硅颗粒附着在玄武岩纤维表面，可以避免玄武岩纤维的碱性腐蚀，提高玄武岩纤维的耐碱腐蚀性能或延长其在碱性环境下的使用寿命。
另外，由于而正硅酸乙酯水解的纳米二氧化硅颗粒的分散体系具有较大的比表面积，表面能很大，导致颗粒发生团聚，进而影响甚至达不到本发明的技术效果。而减水剂的加入不仅可以起到降低水灰比的作用，同时颗粒表面带有同一种电荷，形成静电排斥作用，促使颗粒相互分散，尤其是高效聚羧酸减水剂，其分子支链提供空间位阻效应，抑制或减轻纳米二氧化硅颗粒团聚。
作为优选，进一步的技术方案是：所述的玄武岩纤维增强水泥基材料，其原料包括如下组分：水泥600～700kg/m3，硅灰80～100kg/m3，细骨料1200～1400kg/m3，正硅酸乙酯6～10kg/m3，高效聚羧酸减水剂25～35kg/m3，缓凝剂0.02～0.04kg/m3，玄武岩纤维4.5％～6.5％(体积比)。
更进一步的技术方案是：所述的玄武岩纤维增强水泥基材料，其原料包括如下组分：水泥650kg/m3，硅灰90kg/m3，正硅酸乙酯8kg/m3，细骨料1300kg/m3，高效聚羧酸减水剂30kg/m3，缓凝剂0.03kg/m3，玄武岩纤维5.0％(体积比)。
更进一步的技术方案是：所述的玄武岩纤维增强水泥基材料，其原料还包括粉煤灰90～180kg/m3。。研究表明，掺加粉煤灰可优化水泥和玄武岩纤维的孔结构，提高材料结构的体积稳定性、强度和抗渗透性。
更进一步的技术方案是：所述的缓凝剂为柠檬酸、葡萄糖酸钠、酒石酸中的一种或多种。
更进一步的技术方案是：所述的玄武岩纤维增强水泥基材料，其原料还包括硅烷偶联剂1.0～3.0kg/m3。硅烷偶联剂能够与沉积在玄武岩纤维上的纳米二氧化硅颗粒的活性基团发生偶联作用，然后通过硅烷偶联剂上的其他基团与水泥胶结材料反应，提高界面粘结强度，使作用后的玄武岩纤维增强水泥基材料抗拉强度大为提高，对提高玄武岩纤维增强水泥基材料的性能起到更大的作用。同时，实验表明，添加硅烷偶联剂后，纳米二氧化硅颗粒的分散性明显要好，主要原因是纳米二氧化硅颗粒表面羟基与硅烷偶联剂水解后的硅醇基发生反应并连接到一起，阻止原有的活性羟基形成氢键而团聚，同时而硅烷偶联剂的有机部分可起到空间位阻碍效益。
更进一步的技术方案是：所述的玄武岩纤维增强水泥基材料，其原料包括如下组分：水泥650kg/m3，粉煤灰150kg/m3，正硅酸乙酯8kg/m3，硅灰90kg/m3，细骨料1300kg/m3，高效聚羧酸减水剂30kg/m3，柠檬酸：0.03kg/m3，玄武岩纤维5.0％(体积比)，硅烷偶联剂2.0kg/m3。
本发明另一方面还提供了一种上述玄武岩纤维增强水泥基材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按水灰比0.2～0.28取相应量的水，根据权利要求1～7任意一项所述的比例称量正硅酸乙酯并加入水中搅拌至分散均匀。如此，正硅酸乙酯在水中水解成纳米二氧化硅颗粒。
(2)根据比例称量高效聚羧酸减水剂投入到步骤(1)中的混合物中继续拌合至分散均匀；加入高效聚羧酸减水剂抑制步骤(1)中的纳米二氧化硅颗粒团聚。
(3)在步骤(2)中的混合物中加入水泥至pH值至8～9，继续拌合；由于正硅酸乙酯在弱碱性环境下水解速度急剧增加，即此时水泥作为正硅酸乙酯水解反应催化剂。
(4)根据比例称量玄武岩纤维投入到步骤(3)中的混合物中继续拌合至分散均匀；然后加入根据权利要求1～7任意一项所述比例的缓凝剂，拌合至缓凝剂溶于水；当所述的玄武岩纤维增强水泥基材料的包括硅烷偶联剂时，此时加入权利要求1～7任意一项所述比例的硅烷偶联剂，拌合至混合均匀。如此，让正硅酸乙酯水解的部分纳米二氧化硅颗粒沉积或附着在玄武岩纤维表面，硅烷偶联剂的加入一方面抑制纳米二氧化硅团聚，另一方面与玄武岩纤维的活性羟基发生偶联反应。
(5)与步骤(1)～(4)同步进行，将水泥、细骨料，或水泥、细骨料、粉煤灰按比例称量，投入到搅拌机内拌合至混合均匀；然后按比例称量硅灰投入到搅拌机内，搅拌1～2min。硅灰一种活性较高的超细粉，或称凝聚硅灰，即硅灰本身是一种团聚体，当硅灰与水泥混合后，会进一步团聚，故尽可能减少硅灰与水泥的混合时间，即尽早加入含有减水剂的混合物，避免硅灰进一步团聚。
(6)将步骤(4)中混合物投入到步骤(5)中的搅拌机内拌合5～30min。
(7)将步骤(6)搅拌机内的拌合物倒入模具内，并在振动台上振动密实；
(8)将步骤(7)模具中的材料进行蒸气养护，待其硬化后，拆模，将制得的玄武岩纤维增强水泥基材料标准养护至强度达到要求。相比普通养护，蒸汽养护提高了养护温度，不仅有利于水泥的硬化，同时有利于玄武岩纤维表面的基团与水泥胶凝材料发生反应。
作为优选，进一步的技术方案是：所述搅拌机的下料装置上设有防止纤维结团的装置。如此，避免拌合物下料过程中纤维发生结团现象从而导致玄武岩纤维分布不均。
更进一步的技术方案是：所述细骨料为粒径0.2mm以下的连续级配细沙。如此，通过优化细骨料级配，材料的孔隙率小，节约水泥，且使胶凝材料具有良好的和易性。
更进一步的技术方案是：所述玄武岩纤维的直径为13～80μm，长度为3～45mm。
更进一步的技术方案是：所述蒸汽养护的温度65℃～75℃，养护时间为24小时。温度较高有利于正硅酸乙酯的完全水解和玄武岩纤维表面的基团与水泥胶凝材料发生反应，但温度太高，不利于水泥的硬化，故蒸汽养护的温度在65℃～75℃对二者都有利；蒸汽养护时间24小时尽可能的让上述化学反应反应完全。
更进一步的技术方案是：所述步骤(4)中还包括抽真空的步骤。如此，减少拌合物成型过程中的气泡，减少孔隙率，增加材料的密实度。
综上所述，本发明与现有技术相比，其显著优点为：通过配方的优化和制备方法的改进，改善了玄武岩纤维自身的性能，易于水泥胶凝材料结合；减少了玄武岩纤维增强水泥基材料的孔隙率，增加材料的密实度，同时改善了玄武岩纤维与水泥胶结物质界面层的性质，提高了界面粘结强度；整体而言，改善了玄武岩纤维增强水泥基材料结构和力学性能，大大提高了其抗压、抗折强度，而且提高了材料的韧性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步描述，以助于更好地理解本发明，但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。
实施例1
水泥650kg/m3，粉煤灰150kg/m3，正硅酸乙酯8kg/m3，硅灰90kg/m3，细骨料1300kg/m3，高效聚羧酸减水剂30kg/m3，柠檬酸：0.03kg/m3，玄武岩纤维5.0％(体积比)，硅烷偶联剂1.0～3.0kg/m3。
(1)按水灰比0.25取相应量的水，称量8kg/m3正硅酸乙酯并加入水中搅拌至分散均匀，正硅酸乙酯在开始在水中缓慢水解成纳米二氧化硅颗粒。
(2)称量30kg/m3高效聚羧酸减水剂投入到步骤(1)中的混合物中继续拌合至分散均匀；
(3)在步骤(2)中的混合物中加入水泥至pH值至8～9，继续拌合；
(4)称量5.0％(体积比)直径为13～80μm，长度为3～45mm的玄武岩纤维投入到步骤(3)中的混合物中继续拌合至分散均匀；然后加入0.03kg/m3柠檬酸，拌合至柠檬酸溶于水；此时再加入2.0kg/m3硅烷偶联剂，拌合至混合均匀。
(5)与步骤(1)～(4)同步进行，将650kg/m3水泥、1300kg/m32mm以下的连续级配细沙和150kg/m3粉煤灰投入到搅拌机内拌合至混合均匀；然后称量90kg/m3硅灰投入到搅拌机内，搅拌1～2min。
(6)将步骤(4)中的混合物投入到步骤(5)中的搅拌机内拌合5～30min；
(7)将步骤(6)中搅拌机内的拌合物倒入模具内，并在振动台上振动密实并在振动台上振动密实，振实过程中进行抽真空处理；
(8)将步骤(7)模具中的材料进行蒸气养护24h，待其硬化后，拆模，将制得的玄武岩纤维增强水泥基材料标准养护至强度达到要求。表1中列出了本实施例下玄武岩纤维增强水泥基材料的测试结果。
在上述实施例中，所述搅拌机的下料装置上设有防止纤维结团的装置。
实施例2
在本实施例中，以1立方米玄武岩纤维增强水泥基材料作为配比总量。
除将步骤(7)中不进行抽真空处理的步骤，其他同实施例1，表1中列出了本实施例下玄武岩纤维增强水泥基材料的测试结果。
实施例3
在本实施例中，以1立方米玄武岩纤维增强水泥基材料作为配比总量。
除将步骤(4)中不加入硅烷偶联剂，其他同实施例1，表1中列出了本实施例下玄武岩纤维增强水泥基材料的测试结果。
实施例4
在本实施例中，以1立方米玄武岩纤维增强水泥基材料作为配比总量。
除将步骤(5)中不加入粉煤灰，其他同实施例3，表1中列出了本实施例下玄武岩纤维增强水泥基材料的测试结果。
实施例5
(1)按水灰比0.28取相应量的水，称量10kg/m3正硅酸乙酯并加入水中搅拌至分散均匀，正硅酸乙酯在开始在水中缓慢水解成纳米二氧化硅颗粒。
(2)称量25kg/m3高效聚羧酸减水剂投入到步骤(1)中的混合物中继续拌合至分散均匀；
(3)在步骤(2)中的混合物中加入水泥至pH值至8～9，继续拌合；
(4)称量6.5％(体积比)直径为13～80μm，长度为3～45mm的玄武岩纤维投入到步骤(3)中的混合物中继续拌合至分散均匀；然后加入0.04kg/m3柠檬酸，拌合至柠檬酸溶于水；此时再加入3.0kg/m3硅烷偶联剂，拌合至混合均匀。
(5)与步骤(1)～(4)同步进行，将600kg/m3水泥、1200kg/m32mm以下的连续级配细沙和90kg/m3粉煤灰投入到搅拌机内拌合至混合均匀；然后称量90kg/m3硅灰投入到搅拌机内，搅拌1～2min。
(6)将步骤(4)中的混合物投入到步骤(5)中的搅拌机内拌合5～30min；
(7)将步骤(6)中搅拌机内的拌合物倒入模具内，并在振动台上振动密实并在振动台上振动密实，振实过程中进行抽真空处理；
(8)将步骤(7)模具中的材料进行蒸气养护24h，待其硬化后，拆模，将制得的玄武岩纤维增强水泥基材料标准养护至强度达到要求。表1中列出了本实施例下玄武岩纤维增强水泥基材料的测试结果。
在上述实施例中，所述搅拌机的下料装置上设有防止纤维结团的装置。
实施例6
(1)按水灰比0.23取相应量的水，称量6kg/m3正硅酸乙酯并加入水中搅拌至分散均匀，正硅酸乙酯在开始在水中缓慢水解成纳米二氧化硅颗粒。
(2)称量35kg/m3高效聚羧酸减水剂投入到步骤(1)中的混合物中继续拌合至分散均匀；
(3)在步骤(2)中的混合物中加入水泥至pH值至8～9，继续拌合；
(4)称量4.5％(体积比)直径为13～80μm，长度为3～45mm的玄武岩纤维投入到步骤(3)中的混合物中继续拌合至分散均匀；然后加入0.02kg/m3柠檬酸，拌合至柠檬酸溶于水；此时再加入1.0kg/m3硅烷偶联剂，拌合至混合均匀。
(5)与步骤(1)～(4)同步进行，将700kg/m3水泥、1400kg/m32mm以下的连续级配细沙和180kg/m3粉煤灰投入到搅拌机内拌合至混合均匀；然后称量90kg/m3硅灰投入到搅拌机内，搅拌1～2min。
(6)将步骤(4)中的混合物投入到步骤(5)中的搅拌机内拌合5～30min；
(7)将步骤(6)中搅拌机内的拌合物倒入模具内，并在振动台上振动密实并在振动台上振动密实，振实过程中进行抽真空处理；
(8)将步骤(7)模具中的材料进行蒸气养护24h，待其硬化后，拆模，将制得的玄武岩纤维增强水泥基材料标准养护至强度达到要求。表1中列出了本实施例下玄武岩纤维增强水泥基材料的测试结果。
在上述实施例中，所述搅拌机的下料装置上设有防止纤维结团的装置。
实施例7
(1)按水灰比0.28取相应量的水，称量10kg/m3正硅酸乙酯并加入水中搅拌至分散均匀，正硅酸乙酯在开始在水中缓慢水解成纳米二氧化硅颗粒。
(2)称量25kg/m3高效聚羧酸减水剂投入到步骤(1)中的混合物中继续拌合至分散均匀；
(3)在步骤(2)中的混合物中加入水泥至pH值至8～9，继续拌合；
(4)称量6.5％(体积比)直径为13～80μm，长度为3～45mm的玄武岩纤维投入到步骤(3)中的混合物中继续拌合至分散均匀；然后加入0.04kg/m3柠檬酸，拌合至柠檬酸溶于水至混合均匀。
(5)与步骤(1)～(4)同步进行，将600kg/m3水泥和1200kg/m32mm以下的连续级配细沙投入到搅拌机内拌合至混合均匀；然后称量90kg/m3硅灰投入到搅拌机内，搅拌1～2min。
(6)将步骤(4)中的混合物投入到步骤(5)中的搅拌机内拌合5～30min；
(7)将步骤(6)中搅拌机内的拌合物倒入模具内，并在振动台上振动密实并在振动台上振动密实，振实过程中进行抽真空处理；
(8)将步骤(7)模具中的材料进行蒸气养护24h，待其硬化后，拆模，将制得的玄武岩纤维增强水泥基材料标准养护至强度达到要求。表1中列出了本实施例下玄武岩纤维增强水泥基材料的测试结果。
在上述实施例中，所述搅拌机的下料装置上设有防止纤维结团的装置。
实施例8
(1)按水灰比0.23取相应量的水，称量6kg/m3正硅酸乙酯并加入水中搅拌至分散均匀，正硅酸乙酯在开始在水中缓慢水解成纳米二氧化硅颗粒。
(2)称量35kg/m3高效聚羧酸减水剂投入到步骤(1)中的混合物中继续拌合至分散均匀；
(3)在步骤(2)中的混合物中加入水泥至pH值至8～9，继续拌合；
(4)称量4.5％(体积比)直径为13～80μm，长度为3～45mm的玄武岩纤维投入到步骤(3)中的混合物中继续拌合至分散均匀；然后加入0.02kg/m3柠檬酸，拌合至柠檬酸溶于水至混合均匀。
(5)与步骤(1)～(4)同步进行，将700kg/m3水泥和1400kg/m32mm以下的连续级配细沙投入到搅拌机内拌合至混合均匀；然后称量90kg/m3硅灰投入到搅拌机内，搅拌1～2min。
(6)将步骤(4)中的混合物投入到步骤(5)中的搅拌机内拌合5～30min；
(7)将步骤(6)中搅拌机内的拌合物倒入模具内，并在振动台上振动密实并在振动台上振动密实，振实过程中进行抽真空处理；
(8)将步骤(7)模具中的材料进行蒸气养护24h，待其硬化后，拆模，将制得的玄武岩纤维增强水泥基材料标准养护至强度达到要求。表1中列出了本实施例下玄武岩纤维增强水泥基材料的测试结果。
在上述实施例中，所述搅拌机的下料装置上设有防止纤维结团的装置。
实施例9
在本实施例中，以1立方米玄武岩纤维增强水泥基材料作为配比总量。
(1)按水灰比0.28取相应量的水，称量12kg/m3正硅酸乙酯并加入水中搅拌至分散均匀，正硅酸乙酯在开始在水中缓慢水解成纳米二氧化硅颗粒。
(2)称量10kg/m3高效聚羧酸减水剂投入到步骤(1)中的混合物中继续拌合至分散均匀；
(3)在步骤(2)中的混合物中加入水泥至pH值至8～9，继续拌合；
(4)称量7.0％(体积比)直径为13～80μm，长度为3～45mm的玄武岩纤维投入到步骤(3)中的混合物中继续拌合至分散均匀；然后加入0.01kg/m3柠檬酸，拌合至柠檬酸溶于水至混合均匀。
(5)与步骤(1)～(4)同步进行，将800kg/m3水泥和1400kg/m32mm以下的连续级配细沙投入到搅拌机内拌合至混合均匀；然后称量50kg/m3硅灰投入到搅拌机内，搅拌1～2min。
(6)将步骤(4)中的混合物投入到步骤(5)中的搅拌机内拌合5～30min；
(7)将步骤(6)中搅拌机内的拌合物倒入模具内，并在振动台上振动密实并在振动台上振动密实，振实过程中进行抽真空处理；
(8)将步骤(7)模具中的材料进行蒸气养护24h，待其硬化后，拆模，将制得的玄武岩纤维增强水泥基材料标准养护至强度达到要求。表1中列出了本实施例下玄武岩纤维增强水泥基材料的测试结果。
在上述实施例中，所述搅拌机的下料装置上设有防止纤维结团的装置。
实施例10
在本实施例中，以1立方米玄武岩纤维增强水泥基材料作为配比总量。
(1)按水灰比0.2取相应量的水，称量3kg/m3正硅酸乙酯并加入水中搅拌至分散均匀，正硅酸乙酯在开始在水中缓慢水解成纳米二氧化硅颗粒。
(2)称量40kg/m3高效聚羧酸减水剂投入到步骤(1)中的混合物中继续拌合至分散均匀；
(3)在步骤(2)中的混合物中加入水泥至pH值至8～9，继续拌合；
(4)称量2.5％(体积比)直径为13～80μm，长度为3～45mm的玄武岩纤维投入到步骤(3)中的混合物中继续拌合至分散均匀；然后加入0.05kg/m3柠檬酸，拌合至柠檬酸溶于水至混合均匀。
(5)与步骤(1)～(4)同步进行，将400kg/m3水泥和800kg/m32mm以下的连续级配细沙投入到搅拌机内拌合至混合均匀；然后称量50kg/m3硅灰投入到搅拌机内，搅拌1～2min。
(6)将步骤(4)中的混合物投入到步骤(5)中的搅拌机内拌合5～30min；
(7)将步骤(6)中搅拌机内的拌合物倒入模具内，并在振动台上振动密实并在振动台上振动密实，振实过程中进行抽真空处理；
(8)将步骤(7)模具中的材料进行蒸气养护24h，待其硬化后，拆模，将制得的玄武岩纤维增强水泥基材料标准养护至强度达到要求。表1中列出了本实施例下玄武岩纤维增强水泥基材料的测试结果。
在上述实施例中，所述搅拌机的下料装置上设有防止纤维结团的装置。
实施例11
在本实施例中，以1立方米玄武岩纤维增强水泥基材料作为配比总量。
(1)按水灰比0.2取相应量的水，称量3kg/m3正硅酸乙酯并加入水中搅拌至分散均匀，正硅酸乙酯在开始在水中缓慢水解成纳米二氧化硅颗粒。
(2)称量40kg/m3高效聚羧酸减水剂投入到步骤(1)中的混合物中继续拌合至分散均匀；
(3)在步骤(2)中的混合物中加入水泥至pH值至8～9，继续拌合；
(4)称量2.5％(体积比)直径为13～80μm，长度为3～45mm的玄武岩纤维投入到步骤(3)中的混合物中继续拌合至分散均匀；然后加入0.05kg/m3柠檬酸，拌合至柠檬酸溶于水至混合均匀。
(5)与步骤(1)～(4)同步进行，将600kg/m3水泥和1600kg/m32mm以下的连续级配细沙投入到搅拌机内拌合至混合均匀；然后称量50kg/m3硅灰投入到搅拌机内，搅拌1～2min。
(6)将步骤(4)中的混合物投入到步骤(5)中的搅拌机内拌合5～30min；
(7)将步骤(6)中搅拌机内的拌合物倒入模具内，并在振动台上振动密实并在振动台上振动密实，振实过程中进行抽真空处理；
(8)将步骤(7)模具中的材料进行蒸气养护24h，待其硬化后，拆模，将制得的玄武岩纤维增强水泥基材料标准养护至强度达到要求。表1中列出了本实施例下玄武岩纤维增强水泥基材料的测试结果。
在上述实施例中，所述搅拌机的下料装置上设有防止纤维结团的装置。
表1
对比例
在对比例中，以1立方米玄武岩纤维增强水泥基材料作为配比总量。
除不加正硅酸乙酯和硅灰，其他同实施例1，对比例下玄武岩纤维增强水泥基材料的测试结果如下：抗压强度139MPa，抗折强度20.3MPa，弹性模量40.2GPa。
由上述实施方式可知，添加了正硅酸乙酯和硅灰的实施例1的强度要优于未添加正硅酸乙酯和硅灰的对比例，尤其是抗折强度有较大幅度的提升。相比较而言，实施例1为较优方案，需要说明的是，此处的较优并非仅比较本发明中玄武岩纤维增强水泥基材料的抗压、抗折强度，而是从材料的综合性能以及其经济成本的角度整体考虑。如对比实施例1和实施例9，实施例9中虽然强度略高于实施例1，但是实施例9却多用了150kg/m3水泥，故性能相当的情况下，实施例1中制备的玄武岩纤维增强水泥基材料更为经济；同理适用于实施例1与其他实施例的比较。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种玄武岩纤维增强水泥基材料，其特征在于，其原料包括如下组分：水泥400～800kg/m3，硅灰50～120kg/m3，正硅酸乙酯3～12kg/m3，细骨料800～1600kg/m3，高效聚羧酸减水剂10～40kg/m3，缓凝剂0.01～0.05kg/m3，玄武岩纤维2.5％～7.0％(体积比)。
2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维增强水泥基材料，，其特征在于，其原料包括如下组分：水泥600～700kg/m3，硅灰80～100kg/m3，细骨料1200～1400kg/m3，正硅酸乙酯6～10kg/m3，高效聚羧酸减水剂25～35kg/m3，缓凝剂0.02～0.04kg/m3，玄武岩纤维4.5％～6.5％(体积比)。
3.根据权利要求1所述的玄武岩纤维增强水泥基材料，其特征在于，其原料包括如下组分：水泥650kg/m3，硅灰90kg/m3，正硅酸乙酯8kg/m3，细骨料1300kg/m3，高效聚羧酸减水剂30kg/m3，缓凝剂0.03kg/m3，玄武岩纤维5.0％(体积比)。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的玄武岩纤维增强水泥基材料，其特征在于，其原料还包括粉煤灰90～180kg/m3。
5.根据权利要求4所述的玄武岩纤维增强水泥基材料，其特征在于，所述的缓凝剂为柠檬酸、葡萄糖酸钠、酒石酸中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的玄武岩纤维增强水泥基材料，其特征在于，其原料还包括硅烷偶联剂1.0～3.0kg/m3。
7.根据权利要求6所述的玄武岩纤维增强水泥基材料，其特征在于，其原料包括如下组分：水泥650kg/m3，粉煤灰150kg/m3，正硅酸乙酯8kg/m3，硅灰90kg/m3，细骨料1300kg/m3，高效聚羧酸减水剂30kg/m3，柠檬酸：0.03kg/m3，玄武岩纤维5.0％(体积比)，硅烷偶联剂2.0kg/m3。
8.权利要求1～7任意一项所述的玄武岩纤维增强水泥基材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按水灰比0.2～0.28取相应量的水，称量正硅酸乙酯并加入水中搅拌至分散均匀；
(2)根据比例称量高效聚羧酸减水剂投入到步骤(1)中的混合物中继续拌合至分散均匀；
(3)在步骤(2)中的混合物中加入水泥至pH值至8～9，继续拌合；
(4)根据比例称量玄武岩纤维投入到步骤(3)中的混合物中继续拌合至分散均匀；然后加入缓凝剂，拌合至缓凝剂溶于水；当所述的玄武岩纤维增强水泥基材料的包括硅烷偶联剂时，此时还加入硅烷偶联剂，拌合至混合均匀；
(5)与步骤(1)～(4)同步进行，将水泥、细骨料，或水泥、细骨料、粉煤灰按比例称量，投入到搅拌机内拌合至混合均匀；然后按比例称量硅灰投入到搅拌机内，搅拌1～2min；
(6)将步骤(4)中混合物投入到步骤(5)中的搅拌机内拌合5～30min；
(7)将步骤(6)搅拌机内的拌合物倒入模具内，并在振动台上振动密实；
(8)将步骤(7)模具中的材料进行蒸气养护，待其硬化后，拆模，将制得的玄武岩纤维增强水泥基材料标准养护至强度达到要求。
9.根据权利要求8所述的玄武岩纤维增强水泥基材料的制备方法，其特征在于，搅拌机的下料装置上设有防止纤维结团的装置。
10.根据权利要求9所述的玄武岩纤维增强水泥基材料的制备方法，其特征在于，所述蒸汽养护的温度65℃～75℃，养护时间为24小时；或所述的玄武岩纤维增强水泥基材料的制备方法，所述细骨料为粒径0.2mm以下的连续级配细沙；或所述玄武岩纤维的直径为13～80μm，长度为3～45mm；或所述步骤(7)中还包括抽真空的步骤。
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