CN115073083A - 一种掺cfrp边角料的普通硅酸盐水泥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥及其制备方法，该水泥由以下重量份数配比的原料制成：固体原料普通硅酸盐水泥和CFRP边角料；其中，CFRP边角料与普通硅酸盐水泥熟料的重量比为(0.01～0.06)：1；该制备方法包括将CFRP边角料放入粉碎机进行粉碎加工、按原料比例备料、搅拌制得水泥浆体、硬化后得到普通硅酸盐水泥。本发明通过利用碳纤维厂生产过程中产生的边角料作为主要原料，将其加入普通硅酸盐水泥中可以达到增强水泥强度，减少水泥用量的效果，通过将CFRP边角料进行一定的加工处理后加入水泥，可有效提升水泥的抗弯强度，对抗压强度和导电性也有显著的提高。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥及其制备方法。
背景技术
普通硅酸盐水泥是当前使用最多的建筑材料之一，广泛应用于房建工程、道路工程以及水利工程中。但是普通硅酸盐水泥存在着自重大、抗裂性能差以及抗弯强度低等缺点。
碳纤维增强复合材料具有强度高、耐久性好、重量轻、耐腐蚀性强等优点，广泛应用于航空航天、运动器械、土木工程等多个领域。然而在相关产品的生产制造过程中，会产生大量的边角料，由于目前的CFRP回收机制尚不完善，大多数边角料将被当成垃圾进行处理，这将造成严重的资源浪费，同时也会对环境造成污染。因此将CFRP边角料进行回收利用便有了重大的意义，因此需要设计出进行CFRP边角料进行回收利用的方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供一种掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥及其制备方法，具备增强水泥强度，减少水泥用量的效果。同时也找到了一条CFRP边角料回收利用的新途径等优点，以解决由于目前的CFRP回收机制尚不完善，大多数边角料将被当成垃圾进行处理，这将造成严重的资源浪费，同时也会对环境造成污染的问题。
(二)技术方案
为实现上述增强水泥强度，减少水泥用量的效果，同时也找到了一条CFRP边角料回收利用的新途径目的。
本发明提供如下技术方案：
一种掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥，其由以下重量份数配比的原料制成：
固体原料：普通硅酸盐水泥熟料和CFRP边角料；
其中，CFRP边角料与普通硅酸盐水泥熟料的重量比为(0.01～0.06)：1。
优选的，所述CFRP边角料与普通硅酸盐水泥熟料的重量比优选为(0.02～0.05)：1，进一步优选为(0.04～0.06)：1；最优选为0.05:1。
一种前述掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥制备方法，包括以下步骤：
S1、将CFRP边角料放入粉碎机进行粉碎加工，粉碎时间1min后即得到所需的原材料；
S2、按原料比例备料，CFRP边角料与普通硅酸盐水泥熟料的重量比为(0.01～0.06)：1；
S3、将CFRP边角料和普通硅酸盐水泥熟料在搅拌机中低速搅拌混合1～2分钟，然后加入清水，继续低速搅拌1～2分钟，停15秒，将叶片和锅壁上的浆体刮入锅中，接着再高速搅拌1～2分钟，即可以得到CFRP边角料硅酸盐水泥浆体；
S4、将搅拌均匀的CFRP边角料硅酸盐水泥浆体灌注入模具中，静置24小时凝结硬化后即可拆模，然后置于养护装置中进行养护，得掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥。
优选的，所述步骤S1中，粉碎后的CFRP边角料呈现条状与粉末状，其中条状物在整体中的质量占比为75％，粉末状物在整体中的质量占比为25％。
优选的，所述步骤S3中，低速搅拌是以115～125转/分钟的速度搅拌；高速搅拌是以285～295转/分钟的速度搅拌。
优选的，所述步骤S4中，养护装置中具有一下养护步骤：
(1)、将养护装置内的养护温度调节至22℃～24℃，
(2)、将养护装置内的养护相对湿度调节至96％～98％；
(3)、然后在将掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥静置在养护装置内。
优选的，所述步骤S4中，掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥另一种养护方式具有以下步骤：
a、将整个掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥放置在大棚内的放置架上，并在大棚上覆盖上遮光帘；
b、然后打开大棚内的通风装置，在自然空气下对掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥进行养护；
c、根据需要可以在2～4天对掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥进行洒水操作。
优选的，所述步骤b中，需要在大棚内安装温湿度控制装置，当温度大于25摄氏度、湿度小于60％时，需要进行自动调节。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供的掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥及其制备方法，具备以下有益效果：
1、该掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥及其制备方法，通过利用碳纤维厂生产过程中产生的边角料作为主要原料，将其加入普通硅酸盐水泥中可以达到增强水泥强度，减少水泥用量的效果。同时也找到了一条CFRP边角料回收利用的新途径。
2、该掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥及其制备方法，通过将CFRP边角料进行一定的加工处理后加入水泥，进一步可有效提升水泥的抗弯强度，对抗压强度和导电性也有显著的提高。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明实施例提供的掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥，其由以下重量份数配比的原料制成：固体原料：普通硅酸盐水泥熟料和CFRP边角料；其中，CFRP边角料与普通硅酸盐水泥熟料的重量比为(0.01～0.06)：1。
具体的，本实施例提供的掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥及其制备方法为：
将2份CFRP边角料和100份普通硅酸盐水泥熟料加入搅拌机中，110转/分钟的速度搅拌混合1分钟，然后加入45份水，110转/分钟的速度搅拌1分钟，停15秒后将叶片和锅壁上的浆体刮入锅中间，接着再280转/分钟的速度搅拌1分钟，即可以得到CFRP边角料普通硅酸盐水泥浆体。将搅拌均匀的CFRP边角料普通硅酸盐水泥浆体灌注入模具中，静置24小时待凝结硬化后，即可拆模。然后置于养护装置中进行养护，养护温度为21℃，养护相对湿度为95％，得到掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥试块，进行强度测试。
测试得到的技术指标：
实施例二：
本实施例提供的掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥及其制备方法，与实施例1基本上相同，其不同之处为：
将4份CFRP边角料和100份普通硅酸盐水泥熟料加入搅拌机中，115转/分钟的速度搅拌混合1分钟，然后加入45份水，115转/分钟的速度搅拌1分钟，停15秒后将叶片和锅壁上的浆体刮入锅中间，接着再285转/分钟的速度搅拌1分钟，即可以得到CFRP边角料普通硅酸盐水泥浆体。将搅拌均匀的CFRP边角料普通硅酸盐水泥浆体灌注入模具中，静置24小时待凝结硬化后，即可拆模。然后置于养护装置中进行养护，养护温度为22℃，养护相对湿度为96％，得到掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥试块，进行强度测试。
测试得到的技术指标：
实施例三：
本实施例提供的掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥及其制备方法，与实施例1-2基本上相同，其不同之处为：
将5份CFRP边角料和100份普通硅酸盐水泥熟料加入搅拌机中，120转/分钟的速度搅拌混合1分钟，然后加入45份水，120转/分钟的速度搅拌1分钟，停15秒后将叶片和锅壁上的浆体刮入锅中间，接着再290转/分钟的速度搅拌1分钟，即可以得到CFRP边角料普通硅酸盐水泥浆体。将搅拌均匀的CFRP边角料普通硅酸盐水泥浆体灌注入模具中，静置24小时待凝结硬化后，即可拆模。然后置于养护装置中进行养护，养护温度为23℃，养护相对湿度为97％，得到掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥试块，进行强度测试。
测定得到的技术指标：
实验例四：
本实施例提供的掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥及其制备方法，与实施例1-3基本上相同，其不同之处为：
将6份CFRP边角料和100份普通硅酸盐水泥熟料加入搅拌机中，125转/分钟的速度搅拌混合1分钟，然后加入45份水，120±5转/分钟的速度搅拌1分钟，停15秒后将叶片和锅壁上的浆体刮入锅中间，接着再295转/分钟的速度搅拌1分钟，即可以得到CFRP边角料普通硅酸盐水泥浆体。将搅拌均匀的CFRP边角料普通硅酸盐水泥浆体灌注入模具中，静置24小时待凝结硬化后，即可拆模。然后置于养护装置中进行养护，养护温度为24℃，养护相对湿度为98％，得到掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥试块，进行强度测试。
测试得到的技术指标：
实施例五
本实施例提供的掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥及其制备方法，与实施例1-4均基本上相同，其不同之处为：
一种掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥制备方法，包括以下步骤：
S1、将CFRP边角料放入粉碎机进行粉碎加工，粉碎时间1min后即得到所需的原材料，粉碎后的CFRP边角料呈现条状与粉末状，其中条状物在整体中的质量占比为75％，粉末状物在整体中的质量占比为25％。
S2、按原料比例备料，CFRP边角料与普通硅酸盐水泥熟料的重量比为0.01；
S3、将CFRP边角料和普通硅酸盐水泥熟料在搅拌机中低速搅拌混合1分钟，然后加入清水，继续低速搅拌1分钟，停15秒，将叶片和锅壁上的浆体刮入锅中，接着再高速搅拌1分钟，即可以得到CFRP边角料硅酸盐水泥浆体，低速搅拌是以115转/分钟的速度搅拌；高速搅拌是以285转/分钟的速度搅拌。
S4、将搅拌均匀的CFRP边角料硅酸盐水泥浆体灌注入模具中，静置24小时凝结硬化后即可拆模，然后置于养护装置中进行养护，得掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥。
养护装置中具有一下养护步骤：
(1)、将养护装置内的养护温度调节至22℃，
(2)、将养护装置内的养护相对湿度调节至96％；
(3)、然后在将掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥静置在养护装置内。
掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥另一种养护方式具有以下步骤：
a、将整个掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥放置在大棚内的放置架上，并在大棚上覆盖上遮光帘；
b、然后打开大棚内的通风装置，在自然空气下对掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥进行养护；
c、根据需要可以在2天对掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥进行洒水操作。
进一步的，步骤b中，需要在大棚内安装温湿度控制装置，当温度大于25摄氏度、湿度小于60％时，需要进行自动调节。
实施例六
本实施例提供的掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥及其制备方法，与实施例1-5均基本上相同，其不同之处为：
一种掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥制备方法，包括以下步骤：
S1、将CFRP边角料放入粉碎机进行粉碎加工，粉碎时间1min后即得到所需的原材料，粉碎后的CFRP边角料呈现条状与粉末状，其中条状物在整体中的质量占比为75％，粉末状物在整体中的质量占比为25％。
S2、按原料比例备料，CFRP边角料与普通硅酸盐水泥熟料的重量比为0.06；
S3、将CFRP边角料和普通硅酸盐水泥熟料在搅拌机中低速搅拌混合2分钟，然后加入清水，继续低速搅拌2分钟，停15秒，将叶片和锅壁上的浆体刮入锅中，接着再高速搅拌2分钟，即可以得到CFRP边角料硅酸盐水泥浆体，低速搅拌是以125转/分钟的速度搅拌；高速搅拌是以295转/分钟的速度搅拌。
S4、将搅拌均匀的CFRP边角料硅酸盐水泥浆体灌注入模具中，静置24小时凝结硬化后即可拆模，然后置于养护装置中进行养护，得掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥。
养护装置中具有一下养护步骤：
(1)、将养护装置内的养护温度调节至24℃，
(2)、将养护装置内的养护相对湿度调节至98％；
(3)、然后在将掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥静置在养护装置内。
掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥另一种养护方式具有以下步骤：
a、将整个掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥放置在大棚内的放置架上，并在大棚上覆盖上遮光帘；
b、然后打开大棚内的通风装置，在自然空气下对掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥进行养护；
c、根据需要可以在4天对掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥进行洒水操作。
进一步的，步骤b中，需要在大棚内安装温湿度控制装置，当温度大于25摄氏度、湿度小于60％时，需要进行自动调节。
本发明重点是通过利用碳纤维厂生产过程中产生的边角料作为主要原料，将其加入普通硅酸盐水泥中可以达到增强水泥强度，减少水泥用量的效果。同时也找到了一条CFRP边角料回收利用的新途径；通过将CFRP边角料进行一定的加工处理后加入水泥，进一步可有效提升水泥的抗弯强度，对抗压强度和导电性也有显著的提高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥，其特征在于，其由以下重量份数配比的原料制成：
固体原料普通硅酸盐水泥熟料和CFRP边角料；
其中，CFRP边角料与普通硅酸盐水泥熟料的重量比为(0.01～0.06)：1。
2.根据权利要求1所述的掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥，其特征在于，所述CFRP边角料与普通硅酸盐水泥熟料的重量比为(0.02～0.05)：1。
3.一种权利要求1或2所述掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将CFRP边角料放入粉碎机进行粉碎加工，粉碎时间1min后即得到所需的原材料；
S2、按原料比例备料，CFRP边角料与普通硅酸盐水泥熟料的重量比为0.01～0.06；
S3、将CFRP边角料和普通硅酸盐水泥熟料在搅拌机中低速搅拌混合1～2分钟，然后加入清水，继续低速搅拌1～2分钟，停15秒，将叶片和锅壁上的浆体刮入锅中，接着再高速搅拌1～2分钟，即可以得到CFRP边角料硅酸盐水泥浆体；
S4、将搅拌均匀的CFRP边角料硅酸盐水泥浆体灌注入模具中，静置24小时凝结硬化后即可拆模，然后置于养护装置中进行养护，得掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥。
4.根据权利要求3所述的掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，粉碎后的CFRP边角料呈现条状与粉末状，其中条状物在整体中的质量占比为75％，粉末状物在整体中的质量占比为25％。
5.根据权利要求3所述的掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，低速搅拌是以115～125转/分钟的速度搅拌；高速搅拌是以285～295转/分钟的速度搅拌。
6.根据权利要求3所述的掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，养护装置中具有一下养护步骤：
(1)、将养护装置内的养护温度调节至22℃～24℃，
(2)、将养护装置内的养护相对湿度调节至96％～98％；
(3)、然后在将掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥静置在养护装置内。
7.根据权利要求3所述的掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥另一种养护方式具有以下步骤：
a、将整个掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥放置在大棚内的放置架上，并在大棚上覆盖上遮光帘；
b、然后打开大棚内的通风装置，在自然空气下对掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥进行养护；
c、根据需要可以在2～4天对掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥进行洒水操作。
8.根据权利要求7所述的掺CFRP边角料的普通硅酸盐水泥制备方法，其特征在于，所述步骤b中，需要在大棚内安装温湿度控制装置，当温度大于25摄氏度、湿度小于60％时，需要进行自动调节。
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