一种增强纤维水泥及制备方法与流程

本发明涉及纤维复合材料技术领域，尤其是涉及一种增强纤维水泥及制备方法。

背景技术：

玄武岩纤维是采用自然界中广泛存在的玄武岩矿石为唯一原料，在高温下熔化后拉制而成的天然环保的无机纤维，具有抗低温、无长期蠕变、热稳定性好、抗拉强度高、延伸率低等特性，广泛应用于军事、汽车、石油化工、交通建筑、安防等领域。

以水泥为主要胶凝材料的称为水泥基材料，水泥基材料通常具有较高的抗压强度，但是脆性较大，很容易在受力作用下产生裂缝，在现有技术中通常会通过增加一些增韧组分，如纤维改善水泥基材料的韧性，但是增加了纤维的水泥基材料通常难以搅拌，增加了实际使用的困难。

综上，在水泥等复合基料中添加玄武岩纤维材料的工艺尚未成熟，强度低，韧性及抗裂性能差，限制了利用纤维增强复合材料性能的应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种增强纤维水泥，用于解决上述至少一个技术问题，其强度高、韧性好，具有良好的耐久性和抗腐蚀性；原料环保，玄武岩纤维由玄武岩直接熔化后拉制而成，制品天然环保，大量减少冶炼过程中的二氧化碳排放。

本发明的目的还在于提供一种增强纤维水泥的制备方法，其工艺流程简单，生产成本低，制备过程没有化学变化，没有废渣排放，耗水量低，生产过程环保。

本发明的实施例是这样实现的：

一种增强纤维水泥，包括玄武纤维基料和水泥。

所述玄武纤维基料在所述水泥中乱向分布。

所述玄武纤维基料包括玄武岩纤维、粘结剂和预浸料。

在本发明较佳的实施例中，上述增强纤维水泥的所述粘结剂涂覆在所述玄武岩纤维表面；所述预浸料涂覆在所述粘结剂表面。

在本发明较佳的实施例中，上述增强纤维水泥的所述玄武岩纤维为5-30mm的短切纤维。

在本发明较佳的实施例中，上述增强纤维水泥的所述粘结剂采用憎水型粘结胶浆；所述预浸料采用环氧树脂乳液。

本发明还提供了一种在制备如前所述的增强纤维水泥的方法，包括以下步骤

s1，制备玄武纤维基料；s2，将所述玄武纤维基料按比例均匀加入水泥中。

在本发明较佳的实施例中，上述s1中制备玄武纤维基料的步骤包括s11，将单一玄武岩矿石在1300-1600℃温度下熔化拉制成连续纤维；s12，将所述连续纤维切断为5-30mm的短切纤维；s13，将所述短切纤维在粘结剂中停留1-20s，取出，放入预浸料中停留1-20s；s14，对浸润后的短切纤维进行烘干，使粘结剂和预浸料完全粘附在玄武岩短切纤维表面，得到玄武纤维基料。

在本发明较佳的实施例中，上述s2中将所述玄武纤维基料按比例均匀加入水泥中的步骤包括s21，每立方水泥加入7-8公斤玄武纤维基料；s22，搅拌，混合均匀。

本发明实施例的有益效果是：

使用粘结剂和预浸料处理玄武岩短切纤维，将其作为混合水泥的玄武纤维基料，降低纤维集束性，玄武岩短切纤维会分散成单丝，进入水泥中的各个部位，使武岩纤维与水泥有更好的相容性，大量缩小水泥基料中没有增强纤维的区域，有效防止水泥细裂缝的生成和延伸。

控制玄武岩拉制和纤维短切的工序，保证短切的分散性和短切率，通过对技术参数的调整，经过施工现场的多次试验使用，使玄武岩短切纤维在水泥中的使用效果得到较大改善，达到了使用质量要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明的增强纤维水泥及制备方法作进一步的详细描述。

图1为本发明增强纤维水泥的玄武纤维基料结构示意图；

图2为本发明增强纤维水泥的玄武纤维基料在水泥中的分布结构示意图。

图中：1-玄武纤维基料；2-预浸料；3-粘结剂；4-玄武岩纤维；5-水泥。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1至图2所示，本发明提供了一种增强纤维水泥，包括玄武纤维基料1和水泥5。

所述玄武纤维基料1在所述水泥5中乱向分布。

所述玄武纤维基料1包括玄武岩纤维4、粘结剂3和预浸料2。

所述粘结剂3涂覆在所述玄武岩纤维4表面。

所述预浸料2涂覆在所述粘结剂3表面。

所述玄武岩纤维4为5-30mm的短切纤维。

所述粘结剂3的配方按重量百分比为高铝水泥22～28份，粉煤灰12～16份，石英砂60～64份，聚合物乳液2～6份，憎水剂0.1～2份，羧甲基纤维素醚0.1～2份，改性木质素0.1～2份。

使用粘结剂3处理玄武岩纤维4，使所述玄武岩纤维4具有与预浸料2快速结合的能力，协助所述预浸料2顺利粘附在所述玄武岩纤维4表面，可以使所述预浸料2和所述玄武岩纤维4表面有机结合。

所述预浸料2的配方按重量百分比为环氧树脂乳液2～5份，硅烷偶联剂0.2～2份，表面活性剂0.2～5份，去离子水50～95份。

预浸料2可以使所述玄武岩纤维4具有更高的强度并且能与水泥5快速融合，减少所述玄武岩纤维4的磨损。

本发明还提供了一种制备如前所述增强纤维水泥的方法，包括以下步骤

s1，制备玄武纤维基料1；

s2，将所述玄武纤维基料1按比例均匀加入水泥5中。

s1中制备玄武纤维基料1的步骤包括

s11，将单一玄武岩矿石在1300-1600℃温度下熔化拉制成连续纤维；

s12，将所述连续纤维切断为5-30mm的短切纤维；

s13，将所述短切纤维在粘结剂3中停留1-20s，取出，放入预浸料2中停留1-20s；

s14，对浸润后的短切纤维进行烘干，使粘结剂3和预浸料2完全粘附在玄武岩短切纤维表面，得到玄武纤维基料1。

水泥5的纤维含水率控制在0.1％以下，并且粘结剂3和预浸料2经过加热熔融后，转为聚合、交联、成膜，使纤维丝性能得到改善。烘干过程要能够满足下列要求：①预热温度及时间；②烘干温度及时间；③风量及风速控制；④烘干室的湿度控制；⑤纤维丝的厚度及排列位置的设定。

s2中将所述玄武纤维基料1按比例均匀加入水泥5中的步骤包括

s21，每立方水泥5加入7-8公斤玄武纤维基料1；

s22，搅拌，混合均匀。

由于玄武岩纤维4的柔韧性较低，所以纤维的工艺路线应尽量保持直线，避免过多的曲折。短切机器的拖引辊宜选用与纤维摩擦系数大的材料，纤维的导向部件宜选用与纤维磨擦系数小而不易粘着的材料。短切质量要求：①分散性；②短切率。控制玄武岩拉制和纤维短切的工序，保证短切的分散性和短切率。

实施例1

一种制备本发明所述增强纤维水泥的方法，其步骤如下：

(1)将单一玄武岩矿石在1500℃温度下熔化拉制成连续纤维；

(2)将所述连续纤维使用常规短切方式进行短切，切断为5-30mm的短切纤维；

(3)按重量百分比高铝水泥25份，粉煤灰15份，石英砂62份，聚合物乳液5份，憎水剂0.5份，羧甲基纤维素醚0.2份，改性木质素0.2份配制得到憎水型粘结胶浆；

(4)按重量百分比环氧树脂乳液3份，硅烷偶联剂1份，表面活性剂1份，去离子水95份配制得到环氧树脂乳液预浸料2；

(5)将所述短切纤维在憎水型粘结胶浆中停留10s，取出，放入环氧树脂乳液预浸料2中停留10s；

(6)对浸润后的短切纤维进行在90-95℃下烘干，使粘结剂3和预浸料2完全粘附在玄武岩短切纤维表面，得到玄武纤维基料1；

(7)每立方水泥5加入7公斤玄武纤维基料1；

(8)搅拌，混合均匀。

实施例2

一种制备本发明所述增强纤维水泥的方法，其步骤如下：

(1)将单一玄武岩矿石在1500℃温度下熔化拉制成连续纤维；

(2)将所述连续纤维使用常规短切方式进行短切，切断为5-30mm的短切纤维；

(3)按重量百分比高铝水泥26份，粉煤灰13份，石英砂62份，聚合物乳液6份，憎水剂2份，羧甲基纤维素醚2份，改性木质素2份配制得到憎水型粘结胶浆；

(4)按重量百分比环氧树脂乳液5份，硅烷偶联剂2份，表面活性剂5份，去离子水88份配制得到环氧树脂乳液预浸料2；

(5)将所述短切纤维在憎水型粘结胶浆中停留20s，取出，放入环氧树脂乳液预浸料2中停留20s；

(6)对浸润后的短切纤维在90-95℃下烘干，使粘结剂3和预浸料2完全粘附在玄武岩短切纤维表面，得到玄武纤维基料1；

(7)每立方水泥5加入8公斤玄武纤维基料1；

(8)搅拌，混合均匀。

通过对技术参数的调整，经过施工现场的多次试验使用，使玄武岩短切纤维在水泥5中的使用效果得到较大改善，达到了使用质量要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。