專利名稱：一種纖維復合磷鋁酸鹽水泥及其漿體和混凝土的制備方法
一種纖維復合磷鋁酸鹽水泥及其漿體和混凝土的制備方法技術領域
本發(fā)明屬于無機材料領域，特別涉及能水化硬化的復合了纖維的膠凝材料及其漿體和混凝土的制備方法。
背景技術：
普通水泥混凝土由于材料自身的結構缺陷易產生裂縫，在外力的作用下導致結構的破壞。針對一般混凝土材料存在的脆性大、易開裂和抗沖擊性能差的問題，各國學者紛紛展開提高混凝土材料韌性的研究。主要有超細粉增韌技術、纖維增韌技術和添加高分子化合物技術等。由于高分子化合物存在易老化的弊端，在纖維增韌混凝土的研究方面比較活躍。
纖維混凝土是以水泥凈漿、砂漿或者混凝土為基體，以非連續(xù)的短纖維或連續(xù)的長纖維作為增強材料所組成的水泥基復合材料。按照單位體積混凝土中所摻加纖維的重量和體積大小還可以分為高摻量和低摻量纖維混凝土。20世紀50年代以來，世界上許多工業(yè)發(fā)達國家關于纖維混凝土的研究取得了明顯的成就，其中包括鋼纖維混凝土、玻璃纖維混凝土、聚丙烯纖維混凝土和碳纖維混凝土等。纖維混凝土研究與應用的實質性進展，得益于合成纖維技術的突破。特別是最近二十多年來，以美國為代表的技術發(fā)達國家研制生產出一系列可以摻入混凝土當中的單絲合成纖維，如改性聚丙烯、尼龍、聚酯、聚乙烯等。然而目前國內外仍局限于傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥與某種纖維復合，這對改善水泥混凝土的抗收縮， 抗裂，抗?jié)B，抗沖擊等力學性能有一定的效果，但是，由于硅酸鹽水泥的高堿性，使某些纖維會受到腐蝕而品質下降，如玻璃纖維，而且漿體與纖維界面粘結性能較差。硅酸鹽水泥混凝土抗拉強度僅是抗壓強度的1/8到1/16，混凝土的標號越高，這個比值越小?；炷恋臉O限伸長率極小，僅為0.005-0.05。只有塑料的極限伸長率的1/10-1/20。因此在受拉或者受彎時的抗變形能力很差，呈現(xiàn)脆性破壞，也即韌性差、斷裂能低，其抗沖擊性也相應的比較低。并且硅酸鹽水泥漿體早強低。這些都造成了硅酸鹽水泥及其混凝土本征性能與纖維復合的局限性。另外，建筑用含有纖維的水泥混凝土，大多數(shù)都是在制備混凝土時現(xiàn)場摻入所需纖維，這對混凝土質量的穩(wěn)定性不利。作為脆性材料，纖維硅酸鹽水泥混凝土及其制品已經無法滿足某些特殊場合的要求，也制約了水泥材料的應用。因而開發(fā)出一種高性能的纖維復合磷鋁酸鹽水泥是現(xiàn)代工程的需要
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種水泥漿體與纖維相容性好，結合界面良好，最終產品抗收縮，抗裂，抗?jié)B，抗沖擊等力學性能良好的纖維復合磷鋁酸鹽水泥。本發(fā)明還要提供一種由該種纖維復合磷鋁酸鹽水泥漿體和混凝土的制備方法。
本發(fā)明的技術方案是，一種纖維復合磷鋁酸鹽水泥，主要由磷鋁酸鹽水泥和纖維組成，其組分的重量份為磷鋁酸鹽水泥 95. 00-99. 96 ； 纖維0.04-5.00。
以上所述的纖維復合磷鋁酸鹽水泥，所采用的纖維可以是聚脂纖維，其組分的重量份為磷鋁酸鹽水泥 96. 00-98. 00 ； 聚脂纖維2.00-4.00。
以上所述的纖維復合磷鋁酸鹽水泥，所采用的纖維也可以是玻璃纖維，其組分的重量份為磷鋁酸鹽水泥 97. 00-99. 00 ； 玻璃纖維1.00-3.00。
以上所述的纖維復合磷鋁酸鹽水泥，所采用的纖維還可以是碳纖維，其組分的重量份為磷鋁酸鹽水泥 99. 00-99. 96 ； 碳纖維0. 04-1. 00一種纖維復合磷鋁酸鹽水泥漿體的制備方法，其特點是，按照權利要求1纖維復合磷鋁酸鹽水泥的配比將磷鋁酸鹽水泥、纖維、適量的砂、適量的水混合均勻；水泥漿體的PH值控制在10. 5-11.8的范圍內。
以上所述的纖維復合磷鋁酸鹽水泥漿體的制備方法，可以將纖維加入到混合均勻的相應比例的水泥和適量的砂中攪拌后，再加適當比例的水混合攪拌均勻。
以上所述的纖維復合磷鋁酸鹽水泥漿體的制備方法，也可以將纖維均勻地加入到攪拌中的水泥內干混后，再分別加入適量的砂和水混合攪拌均勻。
以上所述的纖維復合磷鋁酸鹽水泥漿體的制備方法，還可以將纖維加入適量的水中混合后再加入相應比例的水泥混合后，再相繼加入適量的砂混合并攪拌均勻。
一種纖維復合磷鋁酸鹽水泥混凝土的制備方法，其特點是，將磷鋁酸鹽水泥、纖維、適量的砂、適量的水混合時摻入適量的建筑石子，或在磷鋁酸鹽水泥、纖維、適量的砂、 適量的水混合均勻后摻入適量的建筑石子和適量的水混合而成。
水泥砂漿或混凝土是脆性材料，如果在其中摻入一定量分散良好的纖維，可以阻止裂縫的發(fā)生或擴展，增強材料的韌性，從而提高材料的抗收縮，抗裂，抗?jié)B，抗沖擊等力學性能。磷鋁酸鹽水泥是一種新型特種水泥，具有早強、高強以及長期強度穩(wěn)定增長的優(yōu)點， 它是目前用于制作纖維水泥的理想的膠凝材料。磷鋁酸鹽水泥水化產物表面結構中的基團能與多種陰，陽離子或離子團結合，所以在水泥與纖維結合后，其二者表面能產生優(yōu)良的物理(機械)，物理化學，甚至是化學結合，從而形成優(yōu)良的水泥石與纖維的界面結構和水泥漿體中的三維網絡結構，明顯地改善了水泥混凝土的抗裂，抗收縮，抗?jié)B以及其耐久性。而且， 磷鋁酸鹽水泥的低堿性，使復合在水泥中的纖維在漿體溶液環(huán)境中不會受到腐蝕。這賦予纖維磷鋁酸鹽水泥本征上的物理化學優(yōu)勢，使其在性能上優(yōu)于國內外現(xiàn)有的其它水硬性膠凝材料。
本發(fā)明纖維磷鋁酸鹽復合水泥是低堿復合水泥，磷鋁酸鹽水泥漿體中的水化產物與纖維界面有優(yōu)良的機械結合和化學相容性，對多種金屬，非金屬以及有機合成纖維的適應性強。本發(fā)明纖維復合磷鋁酸鹽水泥的纖維來源廣泛，可以是各種金屬，非金屬無機纖維和有機合成纖維，如鋼纖維、玻璃纖維、木纖維、植物纖維、碳纖維等；還可以采用合成有機纖維，如聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯酰胺，聚丙烯腈，聚酯纖維等。本發(fā)明纖維復合磷鋁酸鹽水泥混凝土的斷裂能，抗沖擊性能，抗?jié)B，V氏硬度以及力學強度等性能同現(xiàn)有技術相比有明顯改善。


圖1是本發(fā)明纖維復合磷鋁酸鹽水泥實施例1聚酯纖維與磷鋁酸鹽水泥漿體的電子掃描形貌(SEM)圖。
圖2是本發(fā)明纖維復合磷鋁酸鹽水泥實施例2玻璃纖維與磷鋁酸鹽水泥漿體的電子掃描形貌(SEM)圖。
圖3是本發(fā)明纖維復合磷鋁酸鹽水泥實施例1碳纖維與磷鋁酸鹽水泥漿體的電子掃描形貌(SEM)圖。
具體實施方式
本發(fā)明纖維復合磷鋁酸鹽水泥的原料來源于商品磷鋁酸鹽水泥以及各種商品金屬或非金屬，無機或有機纖維。如，鋼纖維、玻璃纖維、木纖維、植物纖維、碳纖維等，還可以采用合成有機纖維，如聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯酰胺，聚丙烯腈，聚酯纖維等。本發(fā)明纖維復合磷鋁酸鹽水泥的制品使用的集料是普通建筑砂和建筑石子。
本發(fā)明纖維復合磷鋁酸鹽水泥漿體的制備方法纖維在水泥基體中的分散性是關鍵。在本發(fā)明中，纖維摻入方式可以有以下三種1.把所設計比例量的纖維均勻地加入到攪拌中的水泥內干混。使用時再分別加入相應比例的砂和水混合攪拌；2.把所設計比例量的纖維加入到混合均勻的相應比例的水泥、砂中攪拌后，再加適當比例的水混合攪拌；3.把所設計比例量的纖維加入一定比例的水中混合后再加入相應比例的水泥混合，再后相繼加入適當比例的砂混合攪拌。
實施例1，聚酯纖維磷鋁酸鹽復合水泥(其組分的重量份為) 52. 5級磷鋁酸鹽水泥97. 20 ；聚酯纖維(纖維長6mm) 2. 80。
實施例2，玻璃纖維磷鋁酸鹽復合水泥(其組分的重量份為) 52. 5級磷鋁酸鹽水泥98. 00 ；玻璃纖維(纖維長:6mm) :2. 00。
實施例3，碳纖維磷鋁酸鹽復合水泥(其組分的重量份為) 52. 5級磷鋁酸鹽水泥99. 50 ；碳纖維0. 50。
在實施例1至3中，把所設計比例量的纖維均勻地加入到攪拌中的磷鋁酸鹽水泥內干混形成磷鋁酸鹽復合水泥產品。使用時再在磷鋁酸鹽復合水泥產品中加入相應比例的砂和水混合攪拌形成砂漿。表1是纖維磷鋁酸鹽復合水泥凈漿在標準養(yǎng)護下的主要力學性能。表1.纖維磷鋁酸鹽復合水泥凈1 (標準養(yǎng)護)的主要力學性能/ MPa
權利要求
1.一種纖維復合磷鋁酸鹽水泥，其特征在于，主要由磷鋁酸鹽水泥和纖維組成，其組分的重量份為磷鋁酸鹽水泥 95. 00-99. 96 ；纖維0.04-5.00。
2.根據(jù)權利要求1所述的纖維復合磷鋁酸鹽水泥，其特征在于，所述的纖維是聚脂纖維，其主要組分的重量份為磷鋁酸鹽水泥 96. 00-98. 00 ；聚脂纖維2.00-4.00。
3.根據(jù)權利要求1所述的纖維復合磷鋁酸鹽水泥，其特征在于，所述的纖維是玻璃纖維，其主要組分的重量份為磷鋁酸鹽水泥 97. 00-99. 00 ；玻璃纖維1.00-3.00。
4.根據(jù)權利要求1所述的纖維復合磷鋁酸鹽水泥，其特征在于，所述的纖維是碳纖維， 其主要組分的重量份為磷鋁酸鹽水泥 99. 00-99. 96 ；碳纖維0.04-1.00。
5.一種纖維復合磷鋁酸鹽水泥漿體的制備方法，其特征在于，按照權利要求1纖維復合磷鋁酸鹽水泥的配比將磷鋁酸鹽水泥、纖維、適量的砂、適量的水混合均勻；水泥漿體的 PH值控制在10. 5-11.8的范圍內。
6.根據(jù)權利要求5所述的纖維復合磷鋁酸鹽水泥漿體的制備方法，其特征在于，將纖維加入到混合均勻的相應比例的水泥和適量的砂中攪拌后，再加適當比例的水混合攪拌均勻。
7.根據(jù)權利要求5所述的纖維復合磷鋁酸鹽水泥漿體的制備方法，其特征在于，將纖維均勻地加入到攪拌中的水泥內干混后，再分別加入適量的砂和水混合攪拌均勻。
8.根據(jù)權利要求5所述的纖維復合磷鋁酸鹽水泥漿體的制備方法，其特征在于，將纖維加入適量的水中混合后再加入相應比例的水泥混合后，再相繼加入適量的砂混合攪拌均勻。
9.一種纖維復合磷鋁酸鹽水泥混凝土的制備方法，其特征在于，按權利要求5將磷鋁酸鹽水泥、纖維、適量的砂、適量的水混合時摻入適量的建筑石子，或在磷鋁酸鹽水泥、纖維、適量的砂、適量的水混合均勻后摻入適量的建筑石子和適量的水混合而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種纖維復合磷鋁酸鹽水泥及其漿體和混凝土的制備方法。纖維復合磷鋁酸鹽水泥主要由磷鋁酸鹽水泥和纖維組成，其組分的重量份為磷鋁酸鹽水泥95.00-99.96；纖維0.04-5.00。本發(fā)明纖維復合磷鋁酸鹽水泥混凝土的斷裂能，抗沖擊性能，抗?jié)B，抗剪切等力學性能同現(xiàn)有技術相比有明顯改善。
文檔編號C04B28/34GK102503200SQ201110426678
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權日2011年12月19日
發(fā)明者丁鑄, 李仕群, 王衛(wèi)侖, 胡佳山, 邢鋒 申請人:邢鋒