CN108373302A - 废旧风电叶片在制备水泥基耐磨材料中的应用、水泥基耐磨材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废旧风电叶片在制备水泥基耐磨材料中的应用、水泥基耐磨材料及其制备方法。本发明所述水泥基耐磨材料包括以下重量份的原料：水泥80～120份、石英砂130～170份、矿物掺合料10～15份、废旧风电叶片为3～7份、可再分散乳胶粉2～3份和助剂0.35～0.65份。本发明所述应用能够改善水泥基耐磨材料的力学性能，延长其使用寿命，并有效解决废旧风电叶片的循环再利用问题；本发明所述水泥基材料具有优良的力学性能和耐久性能。

Description

废旧风电叶片在制备水泥基耐磨材料中的应用、水泥基耐磨 材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体而言，涉及废旧风电叶片在制备水泥基耐磨材料中的应用、水泥基耐磨材料及其制备方法。

背景技术

混凝土地面用水泥基耐磨材料具有高耐磨性、硬度、抗压强度、抗折强度等优点，并且其制成的砂浆固化后表现出表面光洁、不起尘、易清洗、无裂缝，因而被广泛应用于购物中心、大型超市、生产车间、仓库等需要高耐磨、高硬度、高洁净的工业地坪区域。传统的耐磨地坪主要由水泥胶凝材料、耐磨骨料及其相应的化学外加剂按一定比例构成，在地坪混凝土初凝之后，将水泥基耐磨材料均匀撒布于其表面，通过地坪打磨机进行研磨数次，经自然养护数天，形成光洁、无尘、耐磨的水泥地坪。但在高温、干燥、重荷载等恶劣环境下，耐磨地坪的力学性能下降，表面产生裂缝，导致其使用寿命降低，还影响其美观程度。

近年来，全球资源环境约束加剧，气候变化日趋明显，风电越来越受到世界各国的高度重视，并在各国的共同努力下得到了快速发展。我国可开发利用的风能资源较为丰富，在国家政策措施的推动下，我国的风电产业从粗放式的数量扩张，向提高质量、降低成本的方向转变，风电产业进入稳定持续增长的新阶段展。因此，风电叶片需求数量随着风电行业的发展与日俱增。

但在风电行业增加的同时，我国堆积了大量的废旧风电叶片，尤其在国内的西北、华东、华北地区一带，大量堆积的废弃风电叶片造成了一定的环境问题、能源问题。因此，对风电叶片的综合利用亟待解决。

目前关于废旧风电叶片作为增强材料在水泥耐磨地坪材料中的利用鲜有报道。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供废旧风电叶片在制备水泥基耐磨材料中的应用，其中，废旧风电叶片的加入能够改善水泥基耐磨材料的力学性能，延长其使用寿命，并有效解决废旧风电叶片的循环再利用问题。

本发明的第二目的在于提供一种水泥基耐磨材料，所述水泥基耐磨材料具有优良的力学性能和耐久性能。

本发明的第三目的在于提供前述组水泥基耐磨材料的制备方法，所述方法具有制备简单、操作方便，便于大规模生产的特点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明涉及废旧风电叶片在制备水泥基耐磨材料中的应用。

风电叶片是以不饱和聚酯树脂、环氧树脂和无碱玻璃纤维复合而成的增强材料，具有较好的抗拉强度、弹性模量、韧性。将经过处理后的废旧风电叶片加入水泥基耐磨材料，其在水泥基材料中乱向分布、相互搭接，形成稳定的网络结构，将水泥、砂石更加紧密的联合在一起。一方面，废旧风电叶片能够增强水泥基耐磨材料的结构强度，另一方面，高抗拉强度的纤维可有效缓解水泥基材料收缩应力和断裂能，对龟裂、收缩、渗透等现象起到很好的抑制，并且提高其韧性、抗冲击强度，有效延长了其使用寿命。

同时，由于来源广泛，与普通聚丙烯纤维、聚酯纤维、碳纤维、钢纤维相比，废旧风电叶片的成本低廉，降低了水泥耐磨材料的生产成本，充分体现了循环经济、资源利用、节约替代等可持续发展的先进理念，同时还有效解决了废旧风电叶片的堆积问题、环境问题、能源问题，促进了固体废弃物的资源化回收利用，利于环保，产生了一定的经济效益、社会效益

因此，本发明所述应用将废旧风电叶片用于制备水泥基耐磨材料，一方面能够改善水泥基耐磨材料的力学性能，延长其使用寿命，另一方面能够有效解决废旧风电叶片的循环再利用问题。

在一些实施方式中，废旧风电叶片为风电叶片的废旧纤维；

在一些实施方式中，废旧纤维的长度为5～20mm，直径为30～100μm；

在一些实施方式中，废旧纤维的拉伸强度＞1200MPa；

在一些实施方式中，废旧纤维的伸长率＜3％；

在一些实施方式中，废旧纤维的弹性系数＞80Gpa，优选为88Gpa；

在一些实施方式中，废旧纤维的比重为2.2g/cm³～2.4g/cm³。

本发明还涉及一种水泥基耐磨材料，包括以下重量份的原料：

水泥80～120份、石英砂130～170份、矿物掺合料10～15份、废旧风电叶片为3～7份、可再分散乳胶粉2～3份和助剂0.35～0.65份。

本发明所述水泥基耐磨材料中加入废旧风电叶片，所述废旧风电叶片在水泥基材料中乱向分布、相互搭接，形成稳定的网络结构，将水泥、砂石更加紧密的联合在一起。一方面，废旧风电叶片能够增强水泥基耐磨材料的结构强度，另一方面，高抗拉强度的纤维可有效缓解水泥基材料收缩应力和断裂能，对龟裂、收缩、渗透等现象起到很好的抑制，并且提高其韧性、抗冲击强度，有效延长了其使用寿命。因此，本发明所述水泥基耐磨材料具有优良的力学性能和耐久性能。

在一些实施方式中，废旧风电叶片为风电叶片的废旧纤维；

在一些实施方式中，废旧纤维的长度为5～20mm，直径为30～100μm；

在一些实施方式中，废旧纤维的拉伸强度＞1200MPa；

在一些实施方式中，废旧纤维的伸长率＜3％；

在一些实施方式中，废旧纤维的弹性系数＞80Gpa，优选为88Gpa；

在一些实施方式中，废旧纤维的比重为2.2g/cm³～2.4g/cm³。

在一些实施方式中，所述水泥选自普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥中的一种或多种，所述水泥的强度等级不低于42.5。

在一些实施方式中，所述石英砂为多级配石英砂；

优选地，所述多级配石英砂包括三种不同粒径，分别为15～25目、35～45目、55～65目，重量比依次为4～6:3～5:1～3，含水率均在0.5％以下；

更优选地，所述多级配石英砂由三种不同粒径组成，分别为20目、40目、50目，重量比依次为5:4:1。

本发明采用多级配石英砂，提高了水泥基耐磨材料的致密性，有效的改善了水泥基材料的硬度、抗压强度。同时多级配的石英砂降低了集料间的空隙，相应的水泥浆体数量增加，需水量下降，一方面利于水泥基耐磨材料的流动性，利于施工，另一方面提高了其力学性能、耐久性能。

在一些实施方式中，所述矿物掺合料为活性矿物掺合料；优选地，所述活性矿物掺合料选自粉煤灰、矿渣、硅灰或偏高岭土中；更优选地，所述活性矿物掺合料的28d活性指数不低于105％。

在一些实施方式中，所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯或聚醋酸乙烯酯。

在一些实施方式中，所述助剂包括增稠剂、减水剂和消泡剂。

在一些实施方式中，按重量份计，所述助剂包括0.01～01份增稠剂、0.2～0.3份减水剂、消泡剂0.15～0.25份；

在一些实施方式中，所述增稠剂为纤维素醚；优选地，所述纤维素醚为低粘度纤维素醚，粘度＜8000Pa·s；更优选地，所述低粘度纤维素醚为甲基纤维素醚或羧甲基纤维素醚；

在一些实施方式中，所述减水剂选自聚羧酸粉状减水剂、脂肪族粉状减水剂或萘系粉状减水剂；

在一些实施方式中，所述消泡剂为粉末状有机硅类或聚醚类消泡剂。

本发明还涉及前述水泥基耐磨材料的制备方法，所述方法将水泥、石英砂、矿物掺合料、废旧风电叶片、可再分散乳胶粉和助剂混合均匀，即得用于所述水泥基耐磨材料。

本发明所述方法通过简单的搅拌即可获得水泥基耐磨材料，具有工艺流程简单、操作方便，便于大规模生产的特点。

在一些实施方式中，所述方法具体包括：

(1)将水泥、石英砂、矿物掺合料、废旧风电叶片在不低于60r/min的转速下混合3min以上，得到主混合物；

(2)将可再分散乳胶粉和助剂，在不低于60r/min的转速下混合3min以上，得到次混合物；

(3)将次混合物按加入主混合物中，在不低于60r/min的转速下混合3min以上，即得所述水泥基耐磨材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明所述应用能够改善水泥基耐磨材料的力学性能，延长其使用寿命，并有效解决废旧风电叶片的循环再利用问题；

(2)本发明所述水泥基耐磨材料具有优良的力学性能和耐久性能；

(3)本发明所述方法具有工艺流程简单、操作方便，便于大规模生产的特点。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购买获得的常规产品。

实施例所用废旧风电叶片按以下方法制备：将废旧风电叶片切割为块状物，破碎为短纤维，经筛分、清洗和烘干后获得分散性良好、无结团现象的废旧风电叶片纤维，所述纤维的长度为5～20mm、直径为30～100μm，比重为2.3g/cm³，拉伸强度＞1200MPa，伸长率＜3％，弹性系数为88Gpa；

水泥：普通硅酸盐水泥，其强度等级为42.5；

石英砂：由20目、40目、60目石英砂(含水量均为5％以下)按质量比4:4:1级配而成；

矿物掺合料：硅灰，其28d活性指数不低于105％；

可再分散乳胶粉：乙烯-醋酸乙烯酯；

纤维素醚：羧甲基纤维素醚其中一种，其粘度<8000Pa·s；

消泡剂：聚醚消泡剂。

实施例1水泥基耐磨材料、制备方法及使用方法

(一)水泥基耐磨材料的配方

按重量份计，所述水泥基耐磨材料由水泥100份、石英砂155份、矿物掺合料11份、可再分散乳胶粉2.2份、纤维素醚0.05份、减水剂0.25份、消泡剂0.15份和废旧风电叶片6份组成。

(二)制备方法

将水泥、矿物掺合料、石英砂、废旧风电叶片在60r/min的转速下混合3min，得到主混合物；将可再分散乳胶粉、纤维素醚、减水剂、消泡剂，在60r/min的转速下混合3min，得到次混合物；将次混合物加入主混合物中，在60r/min的转速下混合3min，得到水泥基耐磨材料。

(三)使用方法

使用时，将前述水泥基耐磨材料与33重量份水搅拌混合均匀，制成地坪砂浆。

(四)性能检测

参考JCT906-2002《混凝土地面用水泥基耐磨材料》对所述地坪砂浆进行性能测试。测试结果表明，其外观均匀无结块，28d抗折强度为19MPa，28d抗压强度为92MPa，耐磨强度比为360％，表面强度为3.0mm。

实施例2水泥基耐磨材料、制备方法及使用方法

(一)水泥基耐磨材料的配方

按重量份计，所述水泥基耐磨材料由水泥90份、石英砂140份、矿物掺合料14份、可再分散乳胶粉2.8份、纤维素醚0.07份、减水剂0.23份、消泡剂0.18份和废旧风电叶片7份组成。

(二)制备方法

将水泥、矿物掺合料、石英砂、废旧风电叶片在70r/min的转速下混合5min，得到主混合物；将可再分散乳胶粉、纤维素醚、减水剂、消泡剂，在70r/min的转速下混合5min，得到次混合物；将次混合物加入主混合物中，在70r/min的转速下混合5min，得到水泥基耐磨材料。

(三)使用方法

使用时，将前述水泥基耐磨材料与36重量份水搅拌混合均匀，制成地坪砂浆。

(四)性能检测

参考JCT906-2002《混凝土地面用水泥基耐磨材料》对所述地坪砂浆进行性能测试。测试结果表明，其外观均匀无结块，28d抗折强度为18MPa，28d抗压强度为92MPa，耐磨强度比为365％，表面强度为2.8mm。

实施例3

(一)水泥基耐磨材料的配方

按重量份计，所述水泥基耐磨材料由水泥110份、石英砂130份、矿物掺合料10份、可再分散乳胶粉2.1份、纤维素醚0.08份、减水剂0.22份、消泡剂0.15份和废旧风电叶片4份组成。

(二)制备方法

将水泥、矿物掺合料、石英砂、废旧风电叶片在60r/min的转速下混合10min，得到主混合物；将可再分散乳胶粉、纤维素醚、减水剂、消泡剂，在60r/min的转速下混合10min，得到次混合物；将次混合物加入主混合物中，在60r/min的转速下混合10min，得到水泥基耐磨材料。

(三)使用方法

使用时，将前述水泥基耐磨材料与35重量份水搅拌混合均匀，制成地坪砂浆。

(四)性能检测

参考JCT906-2002《混凝土地面用水泥基耐磨材料》对所述地坪砂浆进行性能测试。测试结果表明，其外观均匀无结块，28d抗折强度为21MPa，28d抗压强度为102MPa，耐磨强度比为360％，表面强度为3mm。

实施例4

(一)水泥基耐磨材料的配方

按重量份计，所述水泥基耐磨材料由水泥115份、石英砂165份、矿物掺合料15份、可再分散乳胶粉2.9份、纤维素醚0.09份、减水剂0.28份、消泡剂0.17份和废旧风电叶片7份组成。

(二)制备方法

将水泥、矿物掺合料、石英砂、废旧风电叶片在70r/min的转速下混合10min，得到主混合物；将可再分散乳胶粉、纤维素醚、减水剂、消泡剂，在70r/min的转速下混合10min，得到次混合物；将次混合物加入主混合物中，在70r/min的转速下混合10min，得到水泥基耐磨材料。

(三)使用方法

使用时，将前述水泥基耐磨材料与38重量份水搅拌混合均匀，制成地坪砂浆。

(四)性能检测

参考JCT906-2002《混凝土地面用水泥基耐磨材料》对所述地坪砂浆进行性能测试。测试结果表明，其外观均匀无结块、无露头、无裂缝等现象，28d抗折强度为23MPa，28d抗压强度为105MPa，耐磨强度比为370％，表面强度为2.6mm。

根据本发明实施例1～4所述地坪砂浆的性能检测结果可知，本发明所述水泥基耐磨材料在28d内其力学性能已经达JCT906-2002《混凝土地面用水泥基耐磨材料》中要求，其表面均匀、光泽，无结块、露头、开裂等现象，可广泛应用于工业厂房、地下车库、超市、商场、库房等具有高磨损、高硬度、无尘、光泽等要求的工业地坪。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.废旧风电叶片在制备水泥基耐磨材料中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述废旧风电叶片为风电叶片的废旧纤维；优选地，所述废旧纤维的长度为5～20mm，直径为30～100μm；更优选地，所述废旧纤维的拉伸强度＞1200MPa，伸长率＜3％，弹性系数＞80Gpa，比重为2.2g/cm³～2.4g/cm³。

3.一种水泥基耐磨材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：

水泥80～120份、石英砂130～170份、矿物掺合料10～15份、废旧风电叶片为3～7份、可再分散乳胶粉2～3份和助剂0.35～0.65份。

4.根据权利要求3所述的水泥基耐磨材料，其特征在于，所述废旧风电叶片为风电叶片的废旧纤维；优选地，所述废旧纤维的长度为5～20mm，直径为30～100μm；更优选地，所述废旧纤维的拉伸强度＞1200MPa，伸长率＜3％，弹性系数＞80Gpa，比重为2.2g/cm³～2.4g/cm³。

5.根据权利要求3所述的水泥基耐磨材料，其特征在于，所述水泥选自普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥中的一种或多种，所述水泥的强度等级不低于42.5。

6.根据权利要求3所述的水泥基耐磨材料，其特征在于，所述石英砂为多级配石英砂；

优选地，所述多级配石英砂包括三种不同粒径，分别为15～25目、35～45目、55～65目，重量比依次为4～6:3～5:1～3，含水率均在0.5％以下；

更优选地，所述多级配石英砂由三种不同粒径组成，分别为20目、40目、50目，重量比依次为5:4:1。

7.根据权利要求3所述的水泥基耐磨材料，其特征在于，所述矿物掺合料为活性矿物掺合料；

优选地，所述活性矿物掺合料选自粉煤灰、矿渣、硅灰或偏高岭土中；

更优选地，所述活性矿物掺合料的28d活性指数不低于105％。

8.根据权利要求3所述的水泥基耐磨材料，其特征在于，所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯或聚醋酸乙烯酯。

9.根据权利要求3所述的水泥基耐磨材料，其特征在于，所述助剂包括增稠剂、减水剂和消泡剂；

优选地，按重量份计，所述助剂包括0.01～01份增稠剂、0.2～0.3份减水剂、消泡剂0.15～0.25份；

优选地，所述增稠剂为纤维素醚；更优选地，所述纤维素醚为低粘度纤维素醚，粘度＜8000Pa·s；最优选地，所述低粘度纤维素醚为甲基纤维素醚或羧甲基纤维素醚；

优选地，所述减水剂选自聚羧酸粉状减水剂、脂肪族粉状减水剂或萘系粉状减水剂；

优选地，所述消泡剂为粉末状有机硅类或聚醚类消泡剂。

10.根据权利要求3～9任一项所述水泥基耐磨材料的制备方法，其特征在于，所述方法将水泥、石英砂、矿物掺合料、废旧风电叶片、可再分散乳胶粉和助剂混合均匀，即得所述水泥基耐磨材料；

优选地，所述方法具体包括：

(1)将水泥、石英砂、矿物掺合料、废旧风电叶片在不低于60r/min的转速下混合3min以上，得到主混合物；

(2)将可再分散乳胶粉和助剂，在不低于60r/min的转速下混合3min以上，得到次混合物；

(3)将次混合物按加入主混合物中，在不低于60r/min的转速下混合3min以上，即得所述水泥基耐磨材料。