CN110423054B - 含pp纤维的抗折耐久水泥基复合材料 - Google Patents

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    • C04B2201/52High compression strength concretes, i.e. with a compression strength higher than about 55 N/mm2, e.g. reactive powder concrete [RPC]

Abstract

本发明提供了一种含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,涉及建筑材料领域,由以下重量份数的成分组成:水泥30‑50份、骨料30‑50份、PP纤维10‑15份、剑麻纤维5‑10份、矿物掺和料10‑20份、改性废旧轮胎橡胶粉5‑10份、木质素磺酸钠1‑2份、羟乙基纤维素2‑5份、四乙烯五胺0.1‑1份、密胺系减水剂1‑3份、水性环氧树脂表面改性剂2‑4份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液10‑15份、水20‑30份,本发明水泥基复合材料力学强度优异,其中28d抗压强度≥90MPa,28d劈裂抗拉强度≥6MPa,远远优于市售水泥基复合材料。

Description

含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料
技术领域
本发明建筑材料领域,具体涉及一种含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料。
背景技术
混凝土等传统水泥基建筑材料由于具有较高的脆性,在很多特殊工程结构或结构的特殊构件中的应用受到了一定限制。为克服传统水泥基材料特有的脆性,近年来逐渐发展起来一种特殊的高性能纤维增强水泥基复合材料,国外将其称为工程水泥基复合材料。相对于传统水泥基材料,这种水泥基复合材料具有一个重要的特性;即当材料发生开裂后,其受拉承载力可继续增长,从而可使材料伴随着多缝开裂出现应变硬化现象。工程水泥基复合材料的延性,即拉伸应变能力可比普通混凝土材料高两个数量级,即使很小的纤维掺量可使工程水泥基复合材料的极限拉应变达到3%,且其微裂纹宽度可小于100μm。由于具有较高的拉伸延性和耐久性,工程水泥基复合材料被广泛应用于路面工程、高层建筑工程和结构修复中。
但随着现代建筑结构向高层、大跨度发展,其脆性大的缺点也十分突出,容易造成在极端荷载条件下发生脆性破坏,甚至正常工作荷载下开裂而引发耐久性问题,因此,提高水泥基复合材料韧性,增强其耐久性,是现阶段该领域研究的热点问题。
中国专利CN106810154A公开了一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料,由水泥、粉煤灰、砂、水、减水剂、增稠剂和PVA纤维组成。该发明还提供了上述的水泥基复合材料的制备方法,将水泥、粉煤灰、砂和增稠剂加入到一个搅拌锅中,在公转62±5r/min,自转140±5r/min的条件下干搅2~4分钟至均匀;将水和减水剂加入搅拌锅,在公转125±10r/min,自转285±10r/min的条件下搅拌3~5分钟;加入PVA纤维,再搅拌5~8分钟,直至纤维分散均匀,即得到所述的超高韧性水泥基复合材料。由于使用了国产PVA纤维,大大降低了成本,便于高延性水泥基复合材料在我国工程领域的应用推广。同时,加入了大量粉煤灰作为原材料,消耗了现有的不利于环保的工业废渣,减少了水泥的用量,有利于减少碳排放,使得高延性水泥基复合材料更加绿色,但是PVA纤维表面光滑无附着位点,加入后与水泥、粉煤灰、砂之间结合力较弱,长时间使用耐受力差,外力作用下容易发生滑脱,导致水泥基复合材料整体崩解,实际应用前景堪忧。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料。
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:
一种含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,由以下重量份数的成分组成:
水泥30-50份、骨料30-50份、PP纤维10-15份、剑麻纤维5-10份、矿物掺和料10-20份、改性废旧轮胎橡胶粉5-10份、木质素磺酸钠1-2份、羟乙基纤维素2-5份、四乙烯五胺0.1-1份、密胺系减水剂1-3份、水性环氧树脂表面改性剂2-4份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液10-15份、水20-30份。
进一步地,由以下重量份数的成分组成:
水泥33份、骨料40份、PP纤维14份、剑麻纤维10份、矿物掺和料20份、改性废旧轮胎橡胶粉8份、木质素磺酸钠2份、羟乙基纤维素4份、四乙烯五胺0.4份、密胺系减水剂2份、水性环氧树脂表面改性剂2份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液15份、水30份。
进一步地,由以下重量份数的成分组成:
水泥50份、骨料30份、PP纤维12份、剑麻纤维7份、矿物掺和料16份、改性废旧轮胎橡胶粉6份、木质素磺酸钠1.2份、羟乙基纤维素3份、四乙烯五胺0.4份、密胺系减水剂2份、水性环氧树脂表面改性剂4份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液12份、水25份。
进一步地,所述骨料由粒径为2-5mm的河砂和粒径为0.5-1mm的河砂按重量比1:1混合而成。
进一步地,所述矿物掺和料为粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰粉、石灰石粉、钢渣粉、磷渣粉、沸石粉、贝壳粉中的至少一种。
进一步地,所述改性废旧轮胎橡胶粉的制备方法如下:
将山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚乙烯醇按重量比1:1加入到100倍于其总重量的水中,40-60℃水浴下搅拌10-15min后,将废旧轮胎橡胶粉加入后浸泡1-3h后滤出,烘箱烘干即可。
进一步地,所述水性环氧树脂表面改性剂为水性环氧树脂BASF-1455或水性环氧树脂BASF-1422。
上述含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料的制备方法如下:
(1)分别将PP纤维和剑麻纤维缠绕在锥形桶上,将水性环氧树脂表面改性剂从锥形桶上方滴落,使其在PP纤维和剑麻纤维表面形成环氧树脂珠链,将四乙烯五胺溶于无水乙醇中,配置成5-10%的溶液,利用喷雾器将溶液喷到PP纤维和剑麻纤维表面,形成均匀的液膜,利用热风机对其进行干燥,待环氧树脂珠链固化后分别将PP纤维和剑麻纤维取下,剪取10-40cm得到改性复合纤维待用;
(2)将水泥、骨料、改性复合纤维、矿物掺和料加入到水中,控制搅拌转速为60-80r/min,搅拌20-50min,此时升温至30-40℃,将改性废旧轮胎橡胶粉、叔碳酸乙烯酯共聚乳液加入,控制搅拌转速为120-150r/min,搅拌10-20min后将木质素磺酸钠、羟乙基纤维素、密胺系减水剂加入,控制搅拌转速为200-400r/min,搅拌5-10min;
(3)将拌合物浇注到模具中,再将模具置于振动台上,不断振动直至拌合物内部气泡完全逸出,再将模具水浴加热至40-45℃,固化6-10h后拆模,得到砌块,再经过养护后即可。
进一步地,砌块养护的温度为25±5℃,湿度≥90%,养护时间为20-30d。
本发明的工作原理和优点是:
现有技术中虽然目前已经有了将纤维材料(如玻璃纤维、PP纤维、植物纤维)应用到水泥基复合材料中的先例,但是这些纤维材料分子间存在较强的范德华力及高的表面能使其容易团聚缠绕,很难实现在基体中的均匀分散,而且纤维表面光滑无附着位点,加入后与填料的结合力较弱,长时间使用耐受力差,外力作用下容易发生滑脱,导致水泥基复合材料整体崩解,实际应用前景堪忧,本发明中利用水性环氧树脂BASF-1455和四乙烯五胺对PP纤维和剑麻纤维进行表面处理,降低了PP纤维和剑麻纤维的表面能,而且纤维表面形成的环氧树脂珠链与水泥及填料之间形成相互嵌固,使纤维与砂浆在受力时纤维不会发生滑移,与砂浆基体共同受力,并且使纤维定向连续分布,充分发挥了纤维的高拉伸性能,可以极大的提高水泥基复合材料的力学强度,叔碳酸乙烯酯共聚乳液的加入可以极大的增强水泥、骨料、PP纤维、剑麻纤维、矿物掺和料间的结合力,本发明水泥基复合材料力学强度优异,其中28d抗压强度≥90MPa,28d劈裂抗拉强度≥6MPa,远远优于市售水泥基复合材料。
附图说明
图1为本发明抗折耐久水泥基复合材料的制备方法流程图。
具体实施方式
实施例1:
一种含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,由以下重量份数的成分组成:
水泥33份、由粒径为2-5mm的河砂和粒径为0.5-1mm的河砂按重量比1:1混合而成的骨料40份、PP纤维14份、剑麻纤维10份、粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰粉按重量比1:1:1混合而成的矿物掺和料20份、改性废旧轮胎橡胶粉8份、木质素磺酸钠2份、羟乙基纤维素4份、四乙烯五胺0.4份、密胺系减水剂2份、水性环氧树脂BASF-1455 2份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液15份、水30份。
上述改性废旧轮胎橡胶粉的制备方法如下:
将山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚乙烯醇按重量比1:1加入到100倍于其总重量的水中,50℃水浴下搅拌15min后,将废旧轮胎橡胶粉加入后浸泡3h后滤出,烘箱烘干即可。
上述含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料的制备方法如下:
分别将PP纤维和剑麻纤维缠绕在锥形桶上,将水性环氧树脂BASF-1455从锥形桶上方滴落,使其在PP纤维和剑麻纤维表面形成环氧树脂珠链,将四乙烯五胺溶于无水乙醇中,配置成5-10%的溶液,利用喷雾器将溶液喷到PP纤维和剑麻纤维表面,形成均匀的液膜,利用热风机对其进行干燥,待环氧树脂珠链固化后分别将PP纤维和剑麻纤维取下,剪取10cm得到改性复合纤维待用,将水泥、骨料、改性复合纤维、矿物掺和料加入到水中,控制搅拌转速为80r/min,搅拌30min,此时升温至30℃,将改性废旧轮胎橡胶粉、叔碳酸乙烯酯共聚乳液加入,控制搅拌转速为120r/min,搅拌20min后将木质素磺酸钠、羟乙基纤维素、密胺系减水剂加入,控制搅拌转速为400r/min,搅拌10min,将拌合物浇注到模具中,再将模具置于振动台上,不断振动直至拌合物内部气泡完全逸出,再将模具水浴加热至40℃,固化8h后拆模,得到砌块,再经过养护后即可,砌块养护的温度为25±5℃,湿度≥90%,养护时间为30d。
实施例2:
一种含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,由以下重量份数的成分组成:
水泥50份、由粒径为2-5mm的河砂和粒径为0.5-1mm的河砂按重量比1:1混合而成的骨料30份、PP纤维12份、剑麻纤维7份、粒化高炉矿渣、贝壳粉按重量比1:1混合而成的矿物掺和料16份、改性废旧轮胎橡胶粉6份、木质素磺酸钠1.2份、羟乙基纤维素3份、四乙烯五胺0.4份、密胺系减水剂2份、水性环氧树脂BASF-1422 4份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液12份、水25份。
上述改性废旧轮胎橡胶粉的制备方法如下:
将山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚乙烯醇按重量比1:1加入到100倍于其总重量的水中,45℃水浴下搅拌10min后,将废旧轮胎橡胶粉加入后浸泡2h后滤出,烘箱烘干即可。
上述含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料的制备方法如下:
分别将PP纤维和剑麻纤维缠绕在锥形桶上,将水性环氧树脂BASF-1422从锥形桶上方滴落,使其在PP纤维和剑麻纤维表面形成环氧树脂珠链,将四乙烯五胺溶于无水乙醇中,配置成5%的溶液,利用喷雾器将溶液喷到PP纤维和剑麻纤维表面,形成均匀的液膜,利用热风机对其进行干燥,待环氧树脂珠链固化后分别将PP纤维和剑麻纤维取下,剪取20cm得到改性复合纤维待用,将水泥、骨料、改性复合纤维、矿物掺和料加入到水中,控制搅拌转速为60r/min,搅拌30min,此时升温至30℃,将改性废旧轮胎橡胶粉、叔碳酸乙烯酯共聚乳液加入,控制搅拌转速为150r/min,搅拌15min后将木质素磺酸钠、羟乙基纤维素、密胺系减水剂加入,控制搅拌转速为400r/min,搅拌10min,将拌合物浇注到模具中,再将模具置于振动台上,不断振动直至拌合物内部气泡完全逸出,再将模具水浴加热至40℃,固化10h后拆模,得到砌块,再经过养护后即可,砌块养护的温度为25±5℃,湿度≥90%,养护时间为30d。
实施例3:
一种含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,由以下重量份数的成分组成:
水泥40份、由粒径为2-5mm的河砂和粒径为0.5-1mm的河砂按重量比1:1混合而成的骨料35份、PP纤维10份、剑麻纤维5份、钢渣粉12份、改性废旧轮胎橡胶粉6份、木质素磺酸钠1份、羟乙基纤维素3份、四乙烯五胺0.8份、密胺系减水剂3份、水性环氧树脂BASF-1455 4份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液12份、水25份。
上述改性废旧轮胎橡胶粉的制备方法如下:
将山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚乙烯醇按重量比1:1加入到100倍于其总重量的水中,50℃水浴下搅拌15min后,将废旧轮胎橡胶粉加入后浸泡2h后滤出,烘箱烘干即可。
上述含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料的制备方法如下:
分别将PP纤维和剑麻纤维缠绕在锥形桶上,将水性环氧树脂BASF-1455从锥形桶上方滴落,使其在PP纤维和剑麻纤维表面形成环氧树脂珠链,将四乙烯五胺溶于无水乙醇中,配置成10%的溶液,利用喷雾器将溶液喷到PP纤维和剑麻纤维表面,形成均匀的液膜,利用热风机对其进行干燥,待环氧树脂珠链固化后分别将PP纤维和剑麻纤维取下,剪取20cm得到改性复合纤维待用,将水泥、骨料、改性复合纤维、钢渣粉加入到水中,控制搅拌转速为80r/min,搅拌40min,此时升温至30℃,将改性废旧轮胎橡胶粉、叔碳酸乙烯酯共聚乳液加入,控制搅拌转速为120r/min,搅拌15min后将木质素磺酸钠、羟乙基纤维素、密胺系减水剂加入,控制搅拌转速为400r/min,搅拌10min,将拌合物浇注到模具中,再将模具置于振动台上,不断振动直至拌合物内部气泡完全逸出,再将模具水浴加热至40℃,固化10h后拆模,得到砌块,再经过养护后即可,砌块养护的温度为25±5℃,湿度≥90%,养护时间为30d。
实施例4:
一种含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,由以下重量份数的成分组成:
水泥50份、由粒径为2-5mm的河砂和粒径为0.5-1mm的河砂按重量比1:1混合而成的骨料33份、PP纤维14份、剑麻纤维5份、硅灰粉、钢渣粉按重量比1:1混合而成的矿物掺和料20份、改性废旧轮胎橡胶粉7份、木质素磺酸钠2份、羟乙基纤维素3份、四乙烯五胺0.1份、密胺系减水剂2份、水性环氧树脂BASF-1422 4份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液10份、水25份。
上述改性废旧轮胎橡胶粉的制备方法如下:
将山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚乙烯醇按重量比1:1加入到100倍于其总重量的水中,60℃水浴下搅拌15min后,将废旧轮胎橡胶粉加入后浸泡2h后滤出,烘箱烘干即可。
上述含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料的制备方法如下:
分别将PP纤维和剑麻纤维缠绕在锥形桶上,将水性环氧树脂BASF-1422从锥形桶上方滴落,使其在PP纤维和剑麻纤维表面形成环氧树脂珠链,将四乙烯五胺溶于无水乙醇中,配置成10%的溶液,利用喷雾器将溶液喷到PP纤维和剑麻纤维表面,形成均匀的液膜,利用热风机对其进行干燥,待环氧树脂珠链固化后分别将PP纤维和剑麻纤维取下,剪取30cm得到改性复合纤维待用,将水泥、骨料、改性复合纤维、矿物掺和料加入到水中,控制搅拌转速为80r/min,搅拌20min,此时升温至30℃,将改性废旧轮胎橡胶粉、叔碳酸乙烯酯共聚乳液加入,控制搅拌转速为150r/min,搅拌15min后将木质素磺酸钠、羟乙基纤维素、密胺系减水剂加入,控制搅拌转速为200r/min,搅拌6min,将拌合物浇注到模具中,再将模具置于振动台上,不断振动直至拌合物内部气泡完全逸出,再将模具水浴加热至45℃,固化8h后拆模,得到砌块,再经过养护后即可,砌块养护的温度为25±5℃,湿度≥90%,养护时间为30d。
实施例5:
一种含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,由以下重量份数的成分组成:
水泥30份、由粒径为2-5mm的河砂和粒径为0.5-1mm的河砂按重量比1:1混合而成的骨料30份、PP纤维10份、剑麻纤维5份、粒化高炉矿渣10份、改性废旧轮胎橡胶粉5份、木质素磺酸钠1份、羟乙基纤维素2份、四乙烯五胺0.1份、密胺系减水剂1份、水性环氧树脂BASF-1455 2份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液10份、水20份。
上述改性废旧轮胎橡胶粉的制备方法如下:
将山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚乙烯醇按重量比1:1加入到100倍于其总重量的水中,40℃水浴下搅拌10min后,将废旧轮胎橡胶粉加入后浸泡1h后滤出,烘箱烘干即可。
上述含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料的制备方法如下:
分别将PP纤维和剑麻纤维缠绕在锥形桶上,将水性环氧树脂BASF-1455从锥形桶上方滴落,使其在PP纤维和剑麻纤维表面形成环氧树脂珠链,将四乙烯五胺溶于无水乙醇中,配置成5%的溶液,利用喷雾器将溶液喷到PP纤维和剑麻纤维表面,形成均匀的液膜,利用热风机对其进行干燥,待环氧树脂珠链固化后分别将PP纤维和剑麻纤维取下,剪取10cm得到改性复合纤维待用,将水泥、骨料、改性复合纤维、粒化高炉矿渣加入到水中,控制搅拌转速为60r/min,搅拌20min,此时升温至30℃,将改性废旧轮胎橡胶粉、叔碳酸乙烯酯共聚乳液加入,控制搅拌转速为120r/min,搅拌10min后将木质素磺酸钠、羟乙基纤维素、密胺系减水剂加入,控制搅拌转速为200r/min,搅拌5min,将拌合物浇注到模具中,再将模具置于振动台上,不断振动直至拌合物内部气泡完全逸出,再将模具水浴加热至40℃,固化6h后拆模,得到砌块,再经过养护后即可,砌块养护的温度为25±5℃,湿度≥90%,养护时间为20d。
实施例6:
一种含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,由以下重量份数的成分组成:
水泥50份、由粒径为2-5mm的河砂和粒径为0.5-1mm的河砂按重量比1:1混合而成的骨料50份、PP纤维15份、剑麻纤维10份、硅灰粉20份、改性废旧轮胎橡胶粉10份、木质素磺酸钠2份、羟乙基纤维素5份、四乙烯五胺1份、密胺系减水剂3份、水性环氧树脂BASF-1455 4份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液15份、水30份。
上述改性废旧轮胎橡胶粉的制备方法如下:
将山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚乙烯醇按重量比1:1加入到100倍于其总重量的水中,60℃水浴下搅拌15min后,将废旧轮胎橡胶粉加入后浸泡3h后滤出,烘箱烘干即可。
上述含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料的制备方法如下:
分别将PP纤维和剑麻纤维缠绕在锥形桶上,将水性环氧树脂BASF-1455从锥形桶上方滴落,使其在PP纤维和剑麻纤维表面形成环氧树脂珠链,将四乙烯五胺溶于无水乙醇中,配置成10%的溶液,利用喷雾器将溶液喷到PP纤维和剑麻纤维表面,形成均匀的液膜,利用热风机对其进行干燥,待环氧树脂珠链固化后分别将PP纤维和剑麻纤维取下,剪取40cm得到改性复合纤维待用,将水泥、骨料、改性复合纤维、硅灰粉加入到水中,控制搅拌转速为80r/min,搅拌50min,此时升温至40℃,将改性废旧轮胎橡胶粉、叔碳酸乙烯酯共聚乳液加入,控制搅拌转速为150r/min,搅拌20min后将木质素磺酸钠、羟乙基纤维素、密胺系减水剂加入,控制搅拌转速为400r/min,搅拌10min,将拌合物浇注到模具中,再将模具置于振动台上,不断振动直至拌合物内部气泡完全逸出,再将模具水浴加热至45℃,固化10h后拆模,得到砌块,再经过养护后即可,砌块养护的温度为25±5℃,湿度≥90%,养护时间为30d。
实施例7:
一种含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,由以下重量份数的成分组成:
水泥30份、由粒径为2-5mm的河砂和粒径为0.5-1mm的河砂按重量比1:1混合而成的骨料50份、PP纤维10份、剑麻纤维10份、钢渣粉、磷渣粉按重量比1:1混合而成的矿物掺和料10份、改性废旧轮胎橡胶粉10份、木质素磺酸钠1份、羟乙基纤维素5份、四乙烯五胺0.1份、密胺系减水剂3份、水性环氧树脂BASF-1455 2份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液15份、水20份。
上述改性废旧轮胎橡胶粉的制备方法如下:
将山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚乙烯醇按重量比1:1加入到100倍于其总重量的水中,60℃水浴下搅拌10min后,将废旧轮胎橡胶粉加入后浸泡3h后滤出,烘箱烘干即可。
上述含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料的制备方法如下:
分别将PP纤维和剑麻纤维缠绕在锥形桶上,将水性环氧树脂BASF-1455从锥形桶上方滴落,使其在PP纤维和剑麻纤维表面形成环氧树脂珠链,将四乙烯五胺溶于无水乙醇中,配置成5%的溶液,利用喷雾器将溶液喷到PP纤维和剑麻纤维表面,形成均匀的液膜,利用热风机对其进行干燥,待环氧树脂珠链固化后分别将PP纤维和剑麻纤维取下,剪取40cm得到改性复合纤维待用,将水泥、骨料、改性复合纤维、矿物掺和料加入到水中,控制搅拌转速为60r/min,搅拌50min,此时升温至30℃,将改性废旧轮胎橡胶粉、叔碳酸乙烯酯共聚乳液加入,控制搅拌转速为150r/min,搅拌10min后将木质素磺酸钠、羟乙基纤维素、密胺系减水剂加入,控制搅拌转速为400r/min,搅拌5min,将拌合物浇注到模具中,再将模具置于振动台上,不断振动直至拌合物内部气泡完全逸出,再将模具水浴加热至45℃,固化6h后拆模,得到砌块,再经过养护后即可,砌块养护的温度为25±5℃,湿度≥90%,养护时间为30d。
实施例8:
一种含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,由以下重量份数的成分组成:
水泥50份、由粒径为2-5mm的河砂和粒径为0.5-1mm的河砂按重量比1:1混合而成的骨料30份、PP纤维15份、剑麻纤维5份、粉煤灰20份、改性废旧轮胎橡胶粉5份、木质素磺酸钠2份、羟乙基纤维素2份、四乙烯五胺1份、密胺系减水剂1份、水性环氧树脂BASF-1422 4份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液10份、水30份。
上述改性废旧轮胎橡胶粉的制备方法如下:
将山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚乙烯醇按重量比1:1加入到100倍于其总重量的水中,40℃水浴下搅拌15min后,将废旧轮胎橡胶粉加入后浸泡1h后滤出,烘箱烘干即可。
上述含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料的制备方法如下:
分别将PP纤维和剑麻纤维缠绕在锥形桶上,将水性环氧树脂BASF-1422从锥形桶上方滴落,使其在PP纤维和剑麻纤维表面形成环氧树脂珠链,将四乙烯五胺溶于无水乙醇中,配置成10%的溶液,利用喷雾器将溶液喷到PP纤维和剑麻纤维表面,形成均匀的液膜,利用热风机对其进行干燥,待环氧树脂珠链固化后分别将PP纤维和剑麻纤维取下,剪取10cm得到改性复合纤维待用,将水泥、骨料、改性复合纤维、粉煤灰加入到水中,控制搅拌转速为80r/min,搅拌20min,此时升温至40℃,将改性废旧轮胎橡胶粉、叔碳酸乙烯酯共聚乳液加入,控制搅拌转速为120r/min,搅拌20min后将木质素磺酸钠、羟乙基纤维素、密胺系减水剂加入,控制搅拌转速为200r/min,搅拌10min,将拌合物浇注到模具中,再将模具置于振动台上,不断振动直至拌合物内部气泡完全逸出,再将模具水浴加热至40℃,固化10h后拆模,得到砌块,再经过养护后即可,砌块养护的温度为25±5℃,湿度≥90%,养护时间为20d。
对比例1:
一种含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,由以下重量份数的成分组成:
水泥33份、由粒径为2-5mm的河砂和粒径为0.5-1mm的河砂按重量比1:1混合而成的骨料40份、PP纤维14份、剑麻纤维10份、粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰粉按重量比1:1:1混合而成的矿物掺和料20份、改性废旧轮胎橡胶粉8份、木质素磺酸钠2份、羟乙基纤维素4份、密胺系减水剂2份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液15份、水30份。
上述改性废旧轮胎橡胶粉的制备方法如下:
将山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚乙烯醇按重量比1:1加入到100倍于其总重量的水中,50℃水浴下搅拌15min后,将废旧轮胎橡胶粉加入后浸泡3h后滤出,烘箱烘干即可。
上述含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料的制备方法如下:
分别将PP纤维和剑麻纤维剪取10cm得到复合纤维待用,将水泥、骨料、改性复合纤维、矿物掺和料加入到水中,控制搅拌转速为80r/min,搅拌30min,此时升温至30℃,将改性废旧轮胎橡胶粉、叔碳酸乙烯酯共聚乳液加入,控制搅拌转速为120r/min,搅拌20min后将木质素磺酸钠、羟乙基纤维素、密胺系减水剂加入,控制搅拌转速为400r/min,搅拌10min,将拌合物浇注到模具中,再将模具置于振动台上,不断振动直至拌合物内部气泡完全逸出,再将模具水浴加热至40℃,固化8h后拆模,得到砌块,再经过养护后即可,砌块养护的温度为25±5℃,湿度≥90%,养护时间为30d。
对比例1与实施例1基本相同,区别在于,PP纤维和剑麻纤维直接加入,不用水性环氧树脂BASF-1455和四乙烯五胺进行表面处理。
性能检测评价:
下表1为本发明实施例1-3以及对比例1水泥基复合材料的力学性能测试结果。
本试验采用的主要试验方法包括立方体抗压强度试验和薄板四点弯曲试验,试验龄期均为28d,立方体抗压强度试验加载速率为0.4MPa/s,薄板四点弯曲试验采用位移加载,控制加载速率为0.5mm/min,待试验出现主裂缝后停止。
抗拉与抗压强度采用YAW-300C微机控制抗压抗折试验机(济南方圆试验仪器有限公司)参照国标GB/T 17671-1999进行测试。
表1:
Figure BDA0002159449160000141
由上表1可知,本发明水泥基复合材料力学强度优异,其中28d抗压强度≥90MPa,28d劈裂抗拉强度≥6MPa,远远优于对比例1中的水泥基复合材料,说明本发明中利用水性环氧树脂BASF-1455和四乙烯五胺对PP纤维和剑麻纤维进行表面处理可以极大的提高水泥基复合材料的力学强度。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,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精神和范围。

Claims (7)

1.一种含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,其特征在于,由以下重量份数的成分组成:
水泥30-50份、骨料30-50份、PP纤维10-15份、剑麻纤维5-10份、矿物掺和料10-20份、改性废旧轮胎橡胶粉5-10份、木质素磺酸钠1-2份、羟乙基纤维素2-5份、四乙烯五胺0.1-1份、密胺系减水剂1-3份、水性环氧树脂表面改性剂2-4份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液10-15份、水20-30份;
其中,所述水性环氧树脂表面改性剂为水性环氧树脂BASF-1455或水性环氧树脂BASF-1422;
其中,所述抗折耐久水泥基复合材料的制备方法如下:
(1)分别将PP纤维和剑麻纤维缠绕在锥形桶上,将水性环氧树脂表面改性剂从锥形桶上方滴落,使其在PP纤维和剑麻纤维表面形成环氧树脂珠链,将四乙烯五胺溶于无水乙醇中,配置成5-10%的溶液,利用喷雾器将溶液喷到PP纤维和剑麻纤维表面,形成均匀的液膜,利用热风机对其进行干燥,待环氧树脂珠链固化后分别将PP纤维和剑麻纤维取下,剪取10-40cm得到改性复合纤维待用;
(2)将水泥、骨料、改性复合纤维、矿物掺和料加入到水中,控制搅拌转速为60-80r/min,搅拌20-50min,此时升温至30-40℃,将改性废旧轮胎橡胶粉、叔碳酸乙烯酯共聚乳液加入,控制搅拌转速为120-150r/min,搅拌10-20min后将木质素磺酸钠、羟乙基纤维素、密胺系减水剂加入,控制搅拌转速为200-400r/min,搅拌5-10min;
(3)将拌合物浇注到模具中,再将模具置于振动台上,不断振动直至拌合物内部气泡完全逸出,再将模具水浴加热至40-45℃,固化6-10h后拆模,得到砌块,再经过养护后即可。
2.如权利要求1所述的含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,其特征在于,由以下重量份数的成分组成:
水泥33份、骨料40份、PP纤维14份、剑麻纤维10份、矿物掺和料20份、改性废旧轮胎橡胶粉8份、木质素磺酸钠2份、羟乙基纤维素4份、四乙烯五胺0.4份、密胺系减水剂2份、水性环氧树脂表面改性剂2份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液15份、水30份。
3.如权利要求1所述的含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,其特征在于,由以下重量份数的成分组成:
水泥50份、骨料30份、PP纤维12份、剑麻纤维7份、矿物掺和料16份、改性废旧轮胎橡胶粉6份、木质素磺酸钠1.2份、羟乙基纤维素3份、四乙烯五胺0.4份、密胺系减水剂2份、水性环氧树脂表面改性剂4份、叔碳酸乙烯酯共聚乳液12份、水25份。
4.如权利要求1所述的含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,其特征在于,所述骨料由粒径为2-5mm的河砂和粒径为0.5-1mm的河砂按重量比1:1混合而成。
5.如权利要求1所述的含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,其特征在于,所述矿物掺和料为粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰粉、石灰石粉、钢渣粉、磷渣粉、沸石粉、贝壳粉中的至少一种。
6.如权利要求1所述的含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,其特征在于,所述改性废旧轮胎橡胶粉的制备方法如下:
将山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚乙烯醇按重量比1:1加入到100倍于其总重量的水中,40-60℃水浴下搅拌10-15min后,将废旧轮胎橡胶粉加入后浸泡1-3h后滤出,烘箱烘干即可。
7.如权利要求1所述的含PP纤维的抗折耐久水泥基复合材料,其特征在于,砌块养护的温度为25±5℃,湿度≥90%,养护时间为20-30d。
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