玄武岩纤维表层改性生成铝硅酸盐的方法和装置与流程

文档序号:15799105发布日期:2018-11-02 21:18阅读:261来源:国知局

本发明是用烷基铝对用于混凝土防裂增强用的玄武岩纤维进行表面改性生成铝硅酸盐的方法,属于混凝土添加剂技术领域。



背景技术:

混凝土添加纤维使水泥凝结初期提高了结构的强度而仍然有塑性,在进一步的凝固硬化过程大大减少裂隙的产生,增加砼的挠度、强度,特别适合抑制混凝土的早期塑性开裂。在混凝土中添加的纤维主要为钢纤维、聚酯类纤维、玄武岩纤维等。玄武岩纤维是无机物矿纤维,它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后经过拉丝降温凝固制成的非晶体无机物。玄武岩纤维表面较光滑,表面能较低,表层基本为二氧化硅、硅酸钙类物质,活性较差而且表面疏水,故在混凝土中不容易分散,与混凝土的物理化学粘结力也较差,需要经过表层改性才能与混凝土结合中起到防裂增强作用。

玄武岩纤维用于混凝土防裂增强的改性,有化学反应改性和涂层粘接改性两个技术路线。申请公布号cn107673679公开的“一种再生混凝土及其制备方法”专利申请中涉及玄武岩纤维改性的内容,是将异丁基三乙氧基硅烷溶于乙醇水溶液,再将玄武岩纤维短切后在溶液中浸泡1h后晾干,再放入130℃的烘箱中干燥2h,得到切短的改性玄武岩纤维。申请公布号cn107311564a公开的“一种隧道用耐高温混凝土管片材料及其制备方法”专利申请中,涉及玄武岩纤维改性的内容,是用乙醇溶液、正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷混合制得改性混合液,涂覆至玄武岩纤维表面。申请公布号cn107200516a公开的“一种改性玄武岩纤维增强火山渣轻集料混凝土及制备方法”专利申请中,涉及玄武岩纤维改性的内容,是把玄武岩纤维放入氢氧化钠溶与水玻璃混合的溶液中,然后将处理后的玄武岩纤维与硅灰进行搅拌实现表面包裹,再烘干制备出改性玄武岩纤维。

申请公布号cn107673679公开的玄武岩纤维改性方法是用硅烷与纤维发生反应形成部分硅酸物质并在硅烷干燥后表层附着更微细的二氧化硅粉体,由于硅烷与玄武岩物质反应较低,其表面的粗糙度基本是吸附的微细二氧化硅粉体,在用于混凝土仍缺少亲水性和表面活性,防裂增强效果较弱。申请公布号cn107311564a和cn107200516a公开的玄武岩纤维改性方法分别是利用现配置的硅胶、水玻璃的粘性把玄武岩纤维与混凝土物质粘结在一起,没有把玄武岩纤维与混凝土形成整体,防裂增强效果较弱,而且改性的物质需要现场配置。这些方法玄武岩纤维与混凝土中的物质之间的结合是一种粘结状态,并不能形成材料之间形成整体。



技术实现要素:

本发明对混凝土添加的玄武岩纤维表层改性增加活性,是用烷基铝对玄武岩纤维表层进行化学反应生成铝硅酸盐类无机物质,装置由喷淋槽、风干室、烷基铝槽、二氧化碳槽,和玄武岩纤维的放卷轴、转向轴、收卷轴组成。烷基铝是烷基的烯烃类有机物同铝化合生成的一大类金属铝有机化合物,化学性质很活泼,具有非常强的氧化性,其所含的铝元素具有酸碱两性易与玄武岩纤维中的氧、钙、硅、镁发生氧化反应,在玄武岩纤维表层形成物质构成类似水泥的铝硅酸盐为主、偏铝酸盐为辅的混合物并具有水化性和遇水结晶凝固作用。

本发明是将放卷轴上的一根或多根玄武岩纤维线拉出,经过另一端收卷轴牵引并拉直,中间依次经过喷淋水洗、热风干燥、在惰性气体保护的烷基铝液体里通过并发生反应、在氧气含量在4%-8%的二氧化碳气体中通过并使纤维表层残存的烷基铝氧化,完成后把收卷轴其卷绕的改性后玄武岩纤维放入包装物隔绝空气保存。所述混凝土防裂增强用玄武岩纤维表层改性生成铝硅酸盐的方法包括如下步骤:

1、将一个或者多个放卷轴上的玄武岩纤维头拉出,经过转向轴控制方向,依次进入喷淋槽、风干室、烷基铝槽、二氧化碳槽,然后接在收卷轴上。烷基铝槽内衬为不与烷基铝反应的金属钛、铂、铑、金材料或者非金属的碳材料;烷基铝槽、二氧化碳槽中的转向轴为不与烷基铝反应的金属钛、铂、铑、金材料或者非金属的碳材料。

2、把烷基铝槽注入比空气比重大的惰性气体,再把烷基铝液体注入烷基铝槽,保持惰性气体在槽中覆盖烷基铝液面不与空气接触;把氧气含量在4%-8%的二氧化碳气体注入二氧化碳槽。

3、启动喷淋槽的喷水管喷水,启动风干室的风机吹风,再启动收卷轴对玄武岩纤维卷绕拉动纤维丝移动,依次完成喷淋水洗、热风干燥、烷基铝反应、残存烷基铝氧化,整个过程中保持二氧化碳槽内氧气含量在4%-8%。

4、放卷轴的玄武岩纤维完全被收卷轴卷绕后,取下收卷轴放到密闭包装物里,与空气隔离保存。

用烷基铝对玄武岩纤维表层改性生成铝硅酸盐,是使非晶的玄武岩纤维表层形成同水泥构成物相同的铝硅酸盐和少量偏铝酸盐混合物质,在制成混凝土的过程可以通过水化、结晶把玄武岩纤维同混凝土凝固起来成为整体,并依玄武岩纤维进行结晶而在混凝土里固化形成微观支撑结构,提高防裂增强效果。本方法制备的改性玄武岩纤维可以预制后存放,使用方便,适用于各类混凝土防裂增强添加。

附图说明

图1为装置示意图

具体实施方式

1、将一个或多个放卷轴(2)上的玄武岩纤维(1)头拉出,经过转向轴(9)控制方向,依次进入喷淋槽(3)、风干室(4)、烷基铝槽(5)、二氧化碳槽(6),然后接在收卷轴(10)上。

2、把烷基铝槽(5)注入比空气比重大的惰性气体,再把烷基铝液体注入烷基铝槽(5),保持惰性气体在槽中覆盖烷基铝液面不与空气接触;把含氧量在4%-8%的二氧化碳气体注入二氧化碳槽(6)。

3、启动喷淋槽(3)的喷水管(7)喷水,启动风干室(4)的风机(8)吹风,再启动收卷轴(10)对玄武岩纤维(1)卷绕拉动纤维丝移动,依次完成喷淋水洗、热风干燥、烷基铝反应、残存烷基铝氧化,整个过程中保持二氧化碳槽内氧气含量在4%-8%。

4、放卷轴(2)的玄武岩纤维(1)完全被收卷轴(10)卷绕后,取下收卷轴放到密闭包装物里,与空气隔离保存。

实例1

1、将2个放卷轴(2)上的玄武岩纤维(1)头拉出,经过转向轴(9)控制方向,依次进入喷淋槽(3)、风干室(4)、烷基铝槽(5)、二氧化碳槽(6),然后接在收卷轴(10)上。

2、把烷基铝槽(5)注入氩气,再把烷基铝液体注入烷基铝槽(5),保持氩气在槽中覆盖烷基铝液面不与空气接触;把氧气含量在4%-8%的二氧化碳气体注入二氧化碳槽(6)。

3、启动喷淋槽(3)的喷水管(7)喷水,启动风干室(4)的风机(8)吹风,再启动收卷轴(10)对玄武岩纤维(1)卷绕拉动纤维丝移动,依次完成喷淋水洗、热风干燥、烷基铝反应、残存烷基铝氧化,整个过程中保持二氧化碳槽内氧气含量在4%-8%。

4、放卷轴(2)的玄武岩纤维(1)完全被收卷轴卷(10)绕后,取下收卷轴(10)放到塑料袋,密封后保存。



技术特征:

技术总结
对混凝土防裂增强用玄武岩纤维表层改性为铝硅酸盐的方法和装置,先用烷基铝对玄武岩纤维表层进行化学反应生成铝硅酸盐物质,然后用含有少量氧气的二氧化碳气体对纤维表层残余的烷基铝氧化去除。改性的装置由喷淋槽、风干室、烷基铝槽、二氧化碳槽和玄武岩纤维运动的放卷轴、转向轴、收卷轴组成,制备步骤包括:将一个或者多个放卷轴上的玄武岩纤维头拉出,经过转向轴控制方向,依次进入喷淋槽、风干室、烷基铝槽、二氧化碳槽,然后接在收卷轴上,通过启动收卷轴对纤维卷绕拉动纤维丝移动,依次完成喷淋水洗、热风干燥、烷基铝反应、残存烷基铝氧化,纤维完全卷绕后取下收卷轴放到密闭包装物里,与空气隔离保存。

技术研发人员:杨宪伟
受保护的技术使用者:江苏汉普顿新材料科技有限公司
技术研发日:2018.06.14
技术公布日:2018.11.02
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