一種絲瓜纖維增韌防裂砂漿、制備方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種絲瓜纖維在砂漿中的應(yīng)用。本發(fā)明將絲瓜纖維添加到砂漿中，提高水泥砂漿的韌性和抗裂性能，降低干縮值，同時發(fā)揮絲瓜纖維的多孔狀和連通孔道結(jié)構(gòu)，具有保水貯水作用，還具有可為砂漿基體提供補償早期干縮變形的必要水分的優(yōu)勢，并且，效果好，成本低，原料易得，同時生產(chǎn)工藝簡單，易于推廣實施。
【專利說明】-種絲瓜纖維增韌防裂砂漿、制備方法及應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種絲瓜纖維在砂漿中的應(yīng)用，同時涉 及一種絲瓜纖維增韌防裂砂漿。

【背景技術(shù)】
[0002] 建筑砂漿一般由水泥、砂、水組成，是一種脆性材料，抗壓強度高、抗拉強度低和極 限應(yīng)變小，因此砂漿韌性差、易開裂。目前已有多種方法提高砂漿的早期抗裂性能，摻加合 成纖維如PVA、聚丙烯纖維、碳纖維等是較為有效的方法。然而，這些合成纖維并不是環(huán)境友 好的，而且很少考慮到其可持續(xù)發(fā)展性，如PVA和聚丙烯纖維的生產(chǎn)需要酚類化合物作為 抗氧化劑和胺類作為抗紫外線穩(wěn)定劑。尋找新的早期抗裂性能理想的砂漿是本領(lǐng)域技術(shù)人 員一直研究的方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種絲瓜纖維在砂漿中的應(yīng)用，同時提供一種絲瓜纖維增韌防裂砂 漿。
[0004] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0005] 絲瓜纖維在砂漿中的應(yīng)用，砂漿的原料包括水泥、砂、微晶玻璃、水鎂石、膨脹珍珠 巖、增稠劑和水，絲瓜纖維按比例加入到砂漿中。
[0006] 優(yōu)選的，每立方米砂漿中添加300_900g絲瓜纖維。
[0007] 另外，一種絲瓜纖維增韌防裂砂漿，Im3砂漿需要300_900g絲瓜纖維；砂漿的原料 包括水泥、砂、微晶玻璃、水鎂石、膨脹珍珠巖、增稠劑和水。
[0008] 優(yōu)選的，水泥、砂、微晶玻璃、水鎂石、膨脹珍珠巖、增稠劑和水質(zhì)量比為 1 : 1.5 : 0.5 : 0.6 : 0.3 : 0.003 : 0.5?0.8,增稠劑采用纖維素醚類有機增稠劑。
[0009] 在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述絲瓜纖維為改性絲瓜纖維，改性絲瓜纖 維采用以下方法制得：將絲瓜瓤先剪成絲瓜段，將絲瓜段撕成單根的絲瓜絲，然后加入 2-12%質(zhì)量濃度LiOH溶液中，煮沸至KKTC持續(xù)l-3h，然后用蒸餾水反復(fù)洗滌，直到用pH 值試紙檢測最后一次清洗液時，其pH值為7時為止，再將清洗好的絲瓜絲干燥，然后剪短成 1?I. 5cm即成改性絲瓜纖維。
[0010] 在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述絲瓜纖維為改性絲瓜纖維，改性絲瓜纖 維采用以下方法制得：將絲瓜瓤先剪成絲瓜段，將絲瓜段撕成單根的絲瓜絲，然后加入 2-12%質(zhì)量濃度NaOH溶液中，煮沸至KKTC持續(xù)l-3h，然后用蒸餾水反復(fù)洗滌，直到用pH 值試紙檢測最后一次清洗液時，其pH值為7時為止，再將清洗好的絲瓜絲干燥，然后剪短成 1?I. 5cm即成改性絲瓜纖維。
[0011] 在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述絲瓜纖維為改性絲瓜纖維，改性絲瓜纖 維采用以下方法制得：將絲瓜瓤先剪成絲瓜段，將絲瓜段撕成單根的絲瓜絲，然后加入 2-12%質(zhì)量濃度KOH溶液中，煮沸至KKTC持續(xù)l-3h，然后用蒸餾水反復(fù)洗滌，直到用pH值 試紙檢測最后一次清洗液時，其pH值為7時為止，再將清洗好的絲瓜絲干燥，然后剪短成 1?I. 5cm即成改性絲瓜纖維。
[0012] 在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述絲瓜纖維為改性絲瓜纖維，改性絲瓜纖 維采用以下方法制得：將絲瓜瓤先剪成絲瓜段，將絲瓜段撕成單根的絲瓜絲，然后加入 2-12%質(zhì)量濃度的KOH和10%質(zhì)量濃度的H 2O2的混合溶液中，煮沸至KKTC持續(xù)l-3h，然 后用蒸餾水反復(fù)洗滌，直到用PH值試紙檢測最后一次清洗液時，其pH值為7時為止，再將 清洗好的絲瓜絲干燥，然后剪短成1?I. 5cm即成改性絲瓜纖維。
[0013] 最后，制備所述絲瓜纖維增韌防裂砂漿的方法，包括以下步驟①將絲瓜纖維浸泡 于水中，使其吸附最大量的水分成為飽和水絲瓜纖維；②先向一半量的水泥中加入一半量 的砂攪拌均勻，加入飽和水絲瓜纖維；③在加入飽和水絲瓜纖維的過程中分批加入剩余的 水泥和砂，同時加入微晶玻璃、水鎂石、膨脹珍珠巖、增稠劑，攪拌使絲瓜纖維分散均勻，力口 入水，繼續(xù)攪拌使絲瓜纖維進一步分散；所述微晶玻璃以下方法制得：將非晶玻璃原料混 合后加入熔爐中，所述非晶玻璃中，以換算成氧化物的質(zhì)量％計，含有的各成分為TiO 2成分 和ZrO2成分的總量為3. 0?4. 3%，P2O5成分與SiO2成分的含量之比P20 5/Si02為0. 1505? 0· 1720, P2O5 成分與 Al2O3成分的含量之比 P2O5Al2O3 為 0· 330 ?0· 390,并且 Si02+Al203+P205 =86. 0?89. 0%，作為微晶玻璃的前體的非晶玻璃中所包含的OH分子的量為700ppm以 下；在熔爐中以1400-1450°C熔融，澄清、均化后成型為理想的形狀，然后以KKTC /小時升 溫到550°C保溫3小時，以KKTC /小時升溫到780°C保溫2小時，熱處理后即可獲得所要的 微晶玻璃。
[0014] 絲瓜纖維采用以下方法制得：將絲瓜瓤先剪成絲瓜段，將絲瓜段撕成單根的絲瓜 絲，絲瓜絲剪短成1?I. 5cm即成。
[0015] 絲瓜纖維優(yōu)選采用改性絲瓜纖維，改性絲瓜纖維采用以下方法制得：將絲瓜瓤先 剪成絲瓜段，將絲瓜段撕成單根的絲瓜絲，然后加入2-12%質(zhì)量濃度LiOH溶液中，在100°C 下煮沸2h，然后用蒸餾水反復(fù)洗滌，直到用pH值試紙檢測最后一次清洗液時，其pH值為7 時為止，再將清洗好的絲瓜絲在60°C下干燥6個小時，然后剪短成1?I. 5cm即成改性絲瓜 纖維。
[0016] 微晶玻璃有微膨脹性彈性趨向，攪拌和粉刷時多余的水份有部分將被儲存在晶粒 內(nèi)部的蜂窩狀結(jié)構(gòu)中，在后期水泥石硬化及強度發(fā)展過程中的一二年時期內(nèi)不斷釋放出水 份進行結(jié)構(gòu)內(nèi)在自身養(yǎng)護，微晶玻璃還會與水泥水化產(chǎn)生的活性氫氧化鈣作用生成一定量 的硅酸鈣水化膠，增強結(jié)構(gòu)力，阻止水份滲透，蜂窩狀結(jié)構(gòu)又使晶粒具有柔性，吸收應(yīng)力穩(wěn) 定體積，降低收縮度，防止龜裂和凍脹損害。
[0017] 本發(fā)明中增稠劑可以采用纖維素醚類有機增稠劑或者丙烯類有機增稠劑，用來在 砂漿中進行保水增稠、改善施工性以及砂漿濕粘性等。
[0018] 水鎂石用以調(diào)節(jié)砂漿的凝結(jié)時間，并保證砂漿有良好的后期強度。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有積極有益的效果：
[0020] (1)絲瓜纖維具有質(zhì)輕、價廉、可再生、分布廣、自然可降解等特點，是一種環(huán)保友 好型和可再生資源型纖維，絲瓜纖維在砂漿中的亂向不規(guī)則分布起到了連接的作用，有效 防止和抑制了砂漿的離析傾向；
[0021] (2)絲瓜纖維內(nèi)部呈現(xiàn)多孔狀結(jié)構(gòu)，而且是連通的孔道，如一根根水管并列排布， 在砂漿中能夠起到保水貯水作用，可為砂漿基體提供補償早期干縮變形的必要水分；
[0022] (3)利用改性絲瓜纖維提高水泥砂漿的韌性和抗裂性能，降低干縮值，效果顯著， 其抗開裂性能比達90. 6?98. 1 %。
[0023] 本發(fā)明在砂漿中添加絲瓜纖維適用于砌體結(jié)構(gòu)的砌筑砂漿和房屋墻體粉刷的找 平抹灰層等建筑用砂漿。

【具體實施方式】
[0024] 實施例1
[0025] -種絲瓜纖維增韌防裂砂楽，原料為Im3砂楽所用原料（水泥600kg，砂900kg，微 晶玻璃300kg，水鎂石360kg，膨脹珍珠巖180kg，增稠劑I. 8kg，水300kg)和300g絲瓜纖維。
[0026] 制備時，①將1?I. 5cm的300g絲瓜纖維浸泡于水中，使其吸附最大量的水分成 為飽和水絲瓜纖維；②先向300kg水泥中加入450kg砂攪拌均勻，慢慢散入飽和水絲瓜纖 維,注意飽和水絲瓜纖維不要散在攪拌容器內(nèi)壁上；③在加入飽和水絲瓜纖維的過程中分 批加入剩余的水泥和砂，同時加入微晶玻璃、水鎂石、膨脹珍珠巖、增稠劑，攪拌3分鐘，使 絲瓜纖維分散均勻，加入300kg水，繼續(xù)攪拌3分鐘，使絲瓜纖維進一步分散。
[0027] 實施例2
[0028] -種絲瓜纖維增韌防裂砂漿，原料為Im3砂漿所用原料中水為480kg和900g絲瓜 纖維，其余原料用量與實施例1相同。制備時的方法步驟與實施例1相同。
[0029] 實施例3
[0030] 一種絲瓜纖維增韌防裂砂漿，原料為Im3砂漿所用原料中水為300kg和500g絲瓜 纖維，其余原料用量與實施例1相同。制備時的方法步驟與實施例1相同。
[0031] 實施例1-3中的絲瓜纖維采用以下方法制得：將絲瓜瓤先剪成絲瓜段，將絲瓜段 撕成單根的絲瓜絲，絲瓜絲剪短成1?I. 5cm即成。
[0032] 實施例4
[0033] 一種絲瓜纖維增韌防裂砂漿，原料為Im3砂漿（水泥600kg，砂900kg，微晶玻璃 300kg，水鎂石360kg，膨脹珍珠巖180kg，增稠劑I. 8kg，水300-480kg)和400-900g改性絲 瓜纖維。
[0034] 改性絲瓜纖維的制備：將絲瓜瓤先剪成絲瓜段，將絲瓜段撕成單根的絲瓜絲，然后 加入2-12 %質(zhì)量濃度LiOH溶液中，在i00°C下煮沸2h，然后用蒸餾水反復(fù)洗滌，直到用pH 值試紙檢測最后一次清洗液時，其pH值為7時為止，再將清洗好的絲瓜絲在60°C下干燥6 個小時，然后剪短成1?I. 5cm即成改性絲瓜纖維。
[0035] 制備時，①將1?I. 5cm改性絲瓜纖維浸泡于水中，使其吸附最大量的水分成為飽 和水改性絲瓜纖維；②先向300kg水泥中加入450kg砂攪拌均勻，慢慢散入飽和水改性絲瓜 纖維，注意飽和水改性絲瓜纖維不要散在攪拌容器內(nèi)壁上；③在加入飽和水改性絲瓜纖維 的過程中分批加入剩余的水泥和砂，同時加入微晶玻璃、水鎂石、膨脹珍珠巖、增稠劑，攪拌 3分鐘，使改性絲瓜纖維分散均勻，加入水，繼續(xù)攪拌3分鐘，使改性絲瓜纖維進一步分散。
[0036] 實施例5
[0037] -種絲瓜纖維增韌防裂砂漿，用量和制備方法與實施例4相同，只是將2-12%質(zhì) 量濃度LiOH換成了 2-12%質(zhì)量濃度NaOH。
[0038] 實施例6
[0039] -種絲瓜纖維增韌防裂砂漿，用量和制備方法與實施例4相同，只是將2-12%質(zhì) 量濃度LiOH換成了 2-12%質(zhì)量濃度Κ0Η。
[0040] 實施例7
[0041] 一種絲瓜纖維增韌防裂砂漿，用量和制備方法與實施例4相同，只是將2-12%質(zhì) 量濃度LiOH換成了 2-12%質(zhì)量濃度的KOH和10%質(zhì)量濃度的H2O2的混合溶液。
[0042] 以上實施例中所用天然砂的堆積密度為1380kg/m3。
[0043] 對照實例
[0044] 普通砂漿，原料水泥600kg，砂900kg，微晶玻璃300kg，水鎂石360kg，膨脹珍珠巖 180kg，增稠劑I. 8kg，水300kg，將其混勻，再加入水?dāng)噭颉?br> [0045] 對上述實施例進行分析，具體如下。
[0046] 未處理的絲瓜單纖維的表面呈現(xiàn)了水平層狀結(jié)構(gòu)，縱向的短纖維散隨機分形成網(wǎng) 格。絲瓜纖維內(nèi)部呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，具有大孔直徑12?20微米，形成了維管束并得到多通道 分級孔隙體系。絲瓜纖維的縱截面是連續(xù)的像水管似的中空微通道。
[0047] 用堿處理可去除絲瓜纖維的蠟質(zhì)和膠狀物質(zhì)。由于除去了木質(zhì)素和半纖維素，在 堿處理的纖維表面上有許多刮痕以及小孔。結(jié)果表明，更大的堿度會導(dǎo)致更有效地除去蠟 質(zhì)和膠狀物質(zhì)。
[0048] 1.測定絲瓜纖維的結(jié)晶度
[0049] 掃描電子顯微鏡（SEM)的圖像記錄在JSM-6610LV掃描電子顯微鏡上。晶相結(jié)構(gòu) 通過使用Cu Ka福射的Bruker D8 Advance型X射線衍射儀（XRD)測定。
[0050] X射線衍射法是一種直接測定纖維素的結(jié)晶度的技術(shù)。所測試的絲瓜纖維的結(jié)晶 度指數(shù)是從X射線衍射圖計算的。相應(yīng)的公式如下面所示：

【權(quán)利要求】
1. 絲瓜纖維在砂漿中的應(yīng)用，其特征在于：砂漿的原料包括水泥、砂、微晶玻璃、水鎂 石、膨脹珍珠巖、增稠劑和水，絲瓜纖維按比例加入到砂漿中。
2. 如權(quán)利要求1所述的絲瓜纖維在砂漿中的應(yīng)用，其特征在于：每立方米砂漿中添加 300-900g絲瓜纖維。
3. -種絲瓜纖維增韌防裂砂漿，其特征在于：1m3砂漿需要300-900g絲瓜纖維；砂漿的 原料包括水泥、砂、微晶玻璃、水鎂石、膨脹珍珠巖、增稠劑和水。
4. 如權(quán)利要求3所述的絲瓜纖維增韌防裂砂漿，其特征在于：水泥、砂、微晶玻璃、水鎂 石、膨脹珍珠巖、增稠劑和水質(zhì)量比為1 : 1.5 : 0.5 : 0.6 : 0.3 : 0.003 : 0.5?0.8， 增稠劑采用纖維素醚類有機增稠劑。
5. 如權(quán)利要求3-4任一項所述的絲瓜纖維增韌防裂砂漿，其特征在于：所述絲瓜纖維 為改性絲瓜纖維，改性絲瓜纖維采用以下方法制得：將絲瓜瓤先剪成絲瓜段，將絲瓜段撕成 單根的絲瓜絲，然后加入2-12%質(zhì)量濃度LiOH溶液中，煮沸至100°C持續(xù)l_3h，然后用蒸餾 水反復(fù)洗滌，直到用PH值試紙檢測最后一次清洗液時，其pH值為7時為止，再將清洗好的 絲瓜絲干燥，然后剪短成1?I. 5cm即成改性絲瓜纖維。
6. 如權(quán)利要求3-4任一項所述的絲瓜纖維增韌防裂砂漿，其特征在于：所述絲瓜纖維 為改性絲瓜纖維，改性絲瓜纖維采用以下方法制得：將絲瓜瓤先剪成絲瓜段，將絲瓜段撕成 單根的絲瓜絲，然后加入2-12%質(zhì)量濃度NaOH溶液中，煮沸至100°C持續(xù)l_3h，然后用蒸餾 水反復(fù)洗滌，直到用PH值試紙檢測最后一次清洗液時，其pH值為7時為止，再將清洗好的 絲瓜絲干燥，然后剪短成1?I. 5cm即成改性絲瓜纖維。
7. 如權(quán)利要求3-4任一項所述的絲瓜纖維增韌防裂砂漿，其特征在于：所述絲瓜纖維 為改性絲瓜纖維，改性絲瓜纖維采用以下方法制得：將絲瓜瓤先剪成絲瓜段，將絲瓜段撕成 單根的絲瓜絲，然后加入2-12%質(zhì)量濃度KOH溶液中，煮沸至100°C持續(xù)l_3h，然后用蒸餾 水反復(fù)洗滌，直到用PH值試紙檢測最后一次清洗液時，其pH值為7時為止，再將清洗好的 絲瓜絲干燥，然后剪短成1?I. 5cm即成改性絲瓜纖維。
8. 如權(quán)利要求3-4任一項所述的絲瓜纖維增韌防裂砂漿，其特征在于：所述絲瓜纖維 為改性絲瓜纖維，改性絲瓜纖維采用以下方法制得：將絲瓜瓤先剪成絲瓜段，將絲瓜段撕成 單根的絲瓜絲，然后加入2-12%質(zhì)量濃度的KOH和10 %質(zhì)量濃度的H2O2的混合溶液中，煮 沸至KKTC持續(xù)l_3h，然后用蒸餾水反復(fù)洗滌，直到用pH值試紙檢測最后一次清洗液時，其 pH值為7時為止，再將清洗好的絲瓜絲干燥，然后剪短成1?I. 5cm即成改性絲瓜纖維。
9. 制備權(quán)利要求3-8任一項所述絲瓜纖維增韌防裂砂漿的方法，其特征在于包括以 下步驟①將絲瓜纖維浸泡于水中，使其吸附最大量的水分成為飽和水絲瓜纖維；②先向一 半量的水泥中加入一半量的砂攪拌均勻，加入飽和水絲瓜纖維；③在加入飽和水絲瓜纖維 的過程中分批加入剩余的水泥和砂，同時加入微晶玻璃、水鎂石、膨脹珍珠巖、增稠劑，攪拌 使絲瓜纖維分散均勻，加入水，繼續(xù)攪拌使絲瓜纖維進一步分散；所述微晶玻璃以下方法制 得：將非晶玻璃原料混合后加入熔爐中，所述非晶玻璃中，以換算成氧化物的質(zhì)量％計，含 有的各成分為TiO 2成分和ZrO2成分的總量為3. 0?4. 3%，P205成分與SiO2成分的含量之 比P20 5/Si02為(λ 1505?(λ 1720, P2O5成分與Al2O3成分的含量之比P 2O5Al2O3為(λ 330? 0. 390,并且Si02+Al203+P20 5 = 86. 0?89. 0%，作為微晶玻璃的前體的非晶玻璃中所包含 的OH分子的量為700ppm以下；在熔爐中以1400-1450°C熔融，澄清、均化后成型為理想的 形狀，然后以100°c /小時升溫到550°C保溫3小時，以100°C /小時升溫到780°C保溫2小 時，熱處理后即可獲得所要的微晶玻璃。
【文檔編號】C04B14/22GK104211316SQ201410406601
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】仝玉萍, 趙順波, 陳淵召, 潘建波, 邢振賢, 張旭芳, 陳希, 馬軍濤, 王磊, 陳征, 張亞楠, 高亞峰, 張雙艷, 張豪杰 申請人:華北水利水電大學(xué)