CN110183192A

CN110183192A - 水泥砂浆及其制备方法

Info

Publication number: CN110183192A
Application number: CN201910616892.0A
Authority: CN
Inventors: 曹振涛; 李邦鹏; 黎明; 岳晓敏
Original assignee: Xilinhaote Morning Wind Power Equipment Co Ltd; Jilin Chong Tongchengfei New Material Joint-Stock Co
Current assignee: Xilinhaote Morning Wind Power Equipment Co Ltd; Jilin Chong Tongchengfei New Material Joint-Stock Co
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2019-08-30

Abstract

本发明涉及水泥砂浆及其制备方法。所述水泥砂浆包括以下组分：按重量份计，水泥80～120份、砂80～120份、风电叶片回收纤维2～10份以及聚合物乳液10～15份；所述风电叶片回收纤维的直径为0.2～4mm。所述风电叶片回收纤维充分混合分散于所述水泥砂浆中，相互搭接，为所述水泥砂浆提供了较好的网络结构，有利于将水泥、砂等材料紧密结合；同时，可以改善水泥砂浆的韧性、抗冲击性能，延长其使用性能。本发明有效解决了风电叶片回收纤维大批量循环利用的问题，具有较大的环境效益和社会效益。

Description

水泥砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体而言，涉及水泥砂浆及其制备方法。

背景技术

随着风电产业由早期的粗放式扩张向高质量、可持续的稳定发展阶段的转变，风电产业对于风电叶片的需求不断加大的同时，每年因使用年限临近而退役的风电叶片的数量也是非常巨大的，大量堆积的废旧风电叶片势必造成一定的环境问题，其回收再利用问题十分现实。

风电叶片中含有较大比重的纤维材料，将风电叶片破碎可以获得风电叶片回收纤维，如何高效处理风电叶片回收纤维现是亟待解决的难题。

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一种水泥砂浆，向所述水泥砂浆中加入风电叶片回收纤维，并使其充分混合分散于水泥砂浆中，相互搭接，为水泥砂浆提供了较好的网络结构，有利于将水泥、砂等材料紧密结合；同时，由于风电叶片回收纤维具有较好的抗拉伸、抗冲击等力学性能，可以改善水泥砂浆的韧性、抗冲击性能，延长其使用性能。

本发明的第二目的在于提供上述水泥砂浆的制备方法，该方法简单高效、便于工业化实施和推广。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

水泥砂浆，其包括以下组分：

按重量份计，水泥80～120份、砂80～120份、风电叶片回收纤维2～10份以及聚合物乳液10～15份；

所述风电叶片回收纤维的直径为0.2～4mm。

可选地，所述风电叶片回收纤维的直径为0.5～3mm。

可选地，所述风电叶片回收纤维的直径可以独立地选自0.5mm、0.8mm、0.7mm、0.8mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm。

可选地，水泥砂浆，其包括以下组分：

按重量份计，水泥90～110份、砂90～110份、风电叶片回收纤维4～8份以及聚合物乳液10～15份。

可选地，所述砂的粒径不超过2.5mm。

可选地，所述砂的粒径不超过2.16mm。

在本发明中，控制水泥砂浆中砂的粒径，有利于改善水泥砂浆的流动性。

本发明中，风电叶片回收纤维是指由风电叶片破碎、筛分、回收纤维成分后进一步制备得到的回收纤维。

本发明中，风电叶片回收纤维的拉伸强度高、断裂伸长率(100％)小，具有较佳的刚性和韧性，将其充分分散于水泥砂浆中，相互搭接，能够为水泥砂浆提供了较好的网络结构，有利于将水泥、砂等材料紧密结合，同时可以改善水泥砂浆的韧性、抗冲击性能，延长其使用性能。

本发明中，风电叶片回收纤维来源于废弃的风电叶片，属于回收利用资源，材料来源广泛且成本低廉，以其为原料充分体现了可持续发展的理念，可以有效解决风电叶片回收纤维大批量循环利用的问题，具有较大的环境效益和社会效益。

本发明中，所述砂可以选自普通河沙、湖砂、海砂、山砂等。

可选地，所述水泥选自硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥中的至少一种。

可选地，所述水泥选自硅酸盐水泥，所述风电叶片回收纤维的直径为0.7～2.3mm。

可选地，所述聚合物乳液选自纯丙聚合物乳液、聚酰胺(PA)聚合物乳液。

本发明中，纯丙聚合物乳液是指丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯以及少量的丙烯酸和/或甲基丙烯酸共聚获得的聚合物乳液。

可选地，所述水泥砂浆还包括助剂。

可选地，所述助剂包括减水剂0.1～0.2份以及消泡剂0.1～0.3份。

可选地，所述减水剂选自聚羧酸减水剂。

可选地，所述消泡剂选自市售的液体消泡剂。

可选地，所述水泥砂浆还包括水15～25份。

根据本发明的另一目的，提供了上述任一水泥砂浆的方法，所述方法包括：按配比，将各物料混合均匀，获得所述水泥砂浆。

可选地，所述方法包括：按配比，将液体物料、固体物料分别预混，然后再将两者混合均匀，获得所述水泥砂浆。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的水泥砂浆，加入风电叶片回收纤维，并使其充分混合分散于水泥砂浆中，相互搭接，为水泥砂浆提供了较好的网络结构，有利于将水泥、砂等材料紧密结合；同时，由于风电叶片回收纤维具有较好的抗拉伸、抗冲击等力学性能，可以改善水泥砂浆的韧性、抗冲击性能，延长其使用性能。

(2)本发明提供的水泥砂浆，控制砂的粒径，可以有效减小物料之间的间隙，降低水泥砂浆的需水量，同时有利于改善水泥砂浆的流动性。

(3)本发明提供的水泥砂浆中使用来源于废弃风电叶片的风电叶片回收纤维，材料来源广泛且成本低廉，以其为原料充分体现了可持续发展的理念，可以有效解决风电叶片回收纤维大批量循环利用的问题，具有较大的环境效益和社会效益。

(4)本发明提供的水泥砂浆的制备方法简单高效、便于工业化实施和推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施方式中，水泥砂浆流动度的测试过程演示图；其中，(a)为将水泥砂浆的浆体注满金属环中的示意图，(b)为水泥砂浆的浆体在有机玻璃圆平板上自由扩散测量流动度的示意图；

图2为本发明一种实施方式中，水泥砂浆试件抗弯强度测试结果；

图3为本发明一种实施方式中，水泥砂浆试件抗弯强度下降百分比柱状图；

图4为本发明另一种实施方式中，水泥砂浆试件抗弯强度测试结果；

图5为本发明另一种实施方式中，水泥砂浆试件抗弯强度下降百分比柱状图。

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，均为可以通过市购获得的常规产品。

在本发明的实施方式中，实验用水泥及砂事先在干空养护室(温度20±1℃)放置24h。

在本发明的实施方式中，标准养护室环境为：温度20±1℃，湿度大于90％，定时喷雾；干空养护室环境为：温度20±1℃，湿度60％左右。

实施例1水泥砂浆的制备

先将称量好的液体物料(纯丙聚合物乳液、液体消泡剂、水)放入搅拌锅中，并用搅拌棒搅拌均匀，再将称量好的固体物料(风电叶片回收纤维、水泥、河砂、聚羧酸减水剂)预混均匀，并放入搅拌锅中，搅拌2min，停拌后获得水泥砂浆。

砂浆搅拌的标准试验方法参照JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》和DL/T 5126-2001《聚合物改性水泥砂浆试验规程》规定的试验方法。

实施例中所用风电叶片回收纤维按尺寸分为A(1mm)、B(2mm)、C(3mm)、O(0.5mm)四个类别；河砂的粒径小于2.16mm；减水剂采用聚羧酸减水剂；聚合物乳液采用PA聚合物；消泡剂采用市售液体消泡剂。水泥砂浆编号及其物料配比(wt.％)如表1中所列。

表1水泥砂浆及其物料配比(wt.％)

实验例1水泥砂浆的流动度测定

水泥砂浆的流动度测定依据JC/T 986-2005《水泥基灌浆材料》中记载的砂浆的流动度试验方法进行。具体过程如下：

如图1(a)所示，把金属环放置在玻璃板中心上，用实施例1中制备得到的水泥砂浆的浆体注满金属环，通过敲击金属环边缘除去引入的空气，抹平金属环上部浆体平面，然后垂直提起金属环，让水泥砂浆的浆体在有机玻璃圆平板上自由扩散。如图1(b)所示，记录水泥砂浆的浆体覆盖的圆环直径，作为表示流动度的数值。流动度测定结果列于表2中。由流动度测定结果可以发现，本发明提供的水泥砂浆流动性良好。

表2流动度测定结果

编号	流动度
		L1<sup>#</sup>	210
L2<sup>#</sup>	220
		L3<sup>#</sup>	225
L4<sup>#</sup>	215
		P1<sup>#</sup>	220
P2<sup>#</sup>	210
		P3<sup>#</sup>	215
P4<sup>#</sup>	210

实验例2水泥砂浆的抗弯性能测试

根据国家标准GB/T 15231-2008《玻璃纤维增强水泥性能试验方法》，对水泥砂浆的抗弯性能进行测试和数据处理。

将实施例1中制备得到的水泥砂浆导入模具中，振动1min，表面抹平，成型；然后，将成型好的试件带模具放入标准养护室养护24h，拆模，编号；然后在干空条件下继续养护6天；进行抗弯性能测试。其中，试件尺寸为250mm×50mm×10mm。

先用游标卡尺测量每组(9个)试件的厚度和宽度，并将测量结果输入抗弯测试电子试验机的软件程序，然后按照顺序进行抗弯性能测试。测试得出试件的试验力-轴向变形曲线，曲线最高点对应的荷载为最大力，即破坏荷载(Pm)。利用如下公式，计算各个试件的抗弯强度，并取平均值，误差不超过10％。

σ_MOR＝P_mL/(bh²)

其中，σ_MOR表示抗弯破坏强度或抗弯强度，单位为兆帕(MPa)；P_m表示抗弯破坏荷载，单位为牛顿(N)；L表示试件的跨度；b表示时间宽度；h表示试件的厚度。

实施例1中制备的水泥砂浆试件，根据水泥种类及掺杂纤维的不同，共分为8个类别(L1^#～L4^#；P1^#～P4^#)；根据共4个测试时间节点(28d、67d、93d、243d)的要求，每个类别需制作试件9块；试件合计288块。

测试时间节点是根据表3中所列的玻璃纤维增强混凝土(GRC)在不同国家或地区的自然老化时间与50℃加速老化1天的对应关系确定的。4个时间节点分别对应产品初始性能、东北和西北地区的30年、50年及京津唐地区的50年自然老化时间。其中，试件成型自然养护至28d，然后在50℃热水浸泡至第67d、93d、243d。

各类别试件在各测试时间节点下分别以下列编号表示：

L1^#-28d、L1^#-67d、L1^#-93d、L1^#-243d；

L2^#-28d、L2^#-67d、L2^#-93d、L2^#-243d；

L3^#-28d、L3^#-67d、L3^#-93d、L3^#-243d；

L4^#-28d、L4^#-67d、L4^#-93d、L4^#-243d；

P1^#-28d、P1^#-67d、P1^#-93d、P1^#-243d；

P2^#-28d、P2^#-67d、P2^#-93d、P2^#-243d；

P3^#-28d、P3^#-67d、P3^#-93d、P3^#-243d；

P4^#-28d、P4^#-67d、P4^#-93d、P4^#-243d。

表3不同国家或地区的自然老化时间与50℃加速老化1天的对应关系

如图2所示，L1^#～L4^#四种试件在28d(初始)时，抗弯强度均最大，分别为13.5MPa、14.3MPa、13.6MPa、13.5MPa。

经过50℃热水老化67d(即对应东北、西北地区的30年自然老化)，抗弯强度均下降，下降幅度分别为7.8％、6.2％、6.0％、6.6％。

经过50℃热水老化93d(即对应东北、西北地区的50年自然老化)，抗弯强度与老化67d的强度相差不大，与各自对应28d(初始)强度相比，下降幅度分别为7.1％、7.6％、6.1％、6.8％。67d和93d抗弯强度下降百分比柱状图如图3所示。

如图4所示，P1^#～P4^#四种试件在28d(初始)时，抗弯强度均最大，分别为12.4MPa、13.6MPa、12.8MPa、12.6MPa。

经过50℃热水老化67d(即对应东北、西北地区的30年自然老化)，抗弯强度均下降，下降幅度分别为18.4％、7.9％、7.7％、10.3％。67d和93d抗弯强度下降百分比柱状图如图5所示。

由L1^#～L4^#、P1^#～P4^#的初始抗弯强度以及老化抗弯强度测试结果可以发现，玻璃钢纤维可使用于水泥砂浆，满足国家规定要求。

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

1.水泥砂浆，其特征在于，包括以下组分：

所述风电叶片回收纤维的直径为0.2～4mm。

2.根据权利要求1所述的水泥砂浆，其特征在于，所述砂的粒径不超过2.5mm。

3.根据权利要求1所述的水泥砂浆，其特征在于，所述水泥选自硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的水泥砂浆，其特征在于，所述水泥选自硅酸盐水泥，所述风电叶片回收纤维的直径为0.7～2.3mm。

5.根据权利要求1所述的水泥砂浆，其特征在于，所述聚合物乳液选自纯丙聚合物乳液、聚酰胺聚合物乳液中的至少一种。

6.根据权利要求1至5任一项所述的水泥砂浆，其特征在于，所述水泥砂浆还包括助剂；

优选地，所述水泥砂浆还包括水。

7.根据权利要求6所述的水泥砂浆，其特征在于，所述助剂包括减水剂0.1～0.2份以及消泡剂0.1～0.3份。

8.根据权利要求7所述的水泥砂浆，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。

9.制备权利要求1至8任一项所述的水泥砂浆的方法，其特征在于，所述方法包括：按配比，将各物料混合均匀，获得所述水泥砂浆。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括：按配比，将液体物料、固体物料分别预混，然后再将两者混合均匀，获得所述水泥砂浆。