[发明专利]一种玄武岩纤维增强水泥基材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水泥基材料，具体涉及一种玄武岩纤维增强水泥基材料及其 制备方法。

背景技术

水泥基材料具有强度高、耐久性好、成本低等一系列优点，但是，水 泥基材料自身存在着收缩变形大，脆性大易开裂等不可忽视的缺点，尤其 是掺入化学外加剂开发出的新型高性能水泥基材料，虽然强度得以提高但 同时出现韧性差、裂缝、干缩与脆性大等问题。前，通过添加纤维改善水 泥基材料性能研究较多，添加玄武岩纤维是常用方法之一。玄武岩纤维是 用天然的玄武岩矿石通过高温熔融、拉丝而成的一种纯天然的无机非金属 材料，其具有抗拉强度高、弹性模量大等优点。玄武岩的加入，在水泥基 材料基体内部中会行成一种均匀的三维乱向分布的网络体系，可以防止基 体收缩裂缝的产生和扩展，提高材料的综合性能。

现有技术中，专利CN103771795A公开了一种玄武岩纤维增强抗裂饰 面砂浆，该砂浆水泥、石英砂和玄武岩短切纤维按照一定比例混合而成， 具有抗裂、耐候、耐紫外线好、色泽均匀持久等优点。专利CN103435305 A公开了一种玄武岩纤维混凝土及其制备方法，由水泥、砂、石子、活性 掺合料、玄武岩短纤维、其他短纤维、水、CTF增效剂和减水剂按照一定 比例混合而成，有效提高混凝土的韧性、防裂性能、抗冻性和抗冲击性。 但是，随着玄武岩纤维或其他纤维的添入，严重改变了水泥基材料的堆积 结构原理，一定程度上增加了水泥基材料的孔隙率，同时纤维与水泥胶结 物质会存在一个界面层，所述界面层中二者的界面豁结强度通常较低，故 玄武岩纤维的加入在基本力学性能的增强效果上并不明显，甚至导致强度 的降低，集中的体现就是加入玄武岩纤维的水泥基材料脆性大，抗折强度 较低。

为了弥补上述不足，亟需添加其他物质改善材料的结构性能，促进材 料的密实度、增加玄武岩纤维与水泥胶结物质界面豁结强度，从而改善材 料的脆性大的性能，提高其抗压、抗折强度。

发明内容

本发明的目的是开发一种具有较高的密实度、韧性好，抗压抗折强度 高的玄武岩纤维增强水泥基材料及其制备方法。

上述目的是通过如下技术方案实现：一种玄武岩纤维增强水泥基材料， 其原料包括如下组分：水泥400～800kg/m³，活性矿物掺合料150～330kg/m³， 细骨料800～1500kg/m³，减水剂10～40kg/m³，缓凝剂0.01～0.05kg/m³，玄 武岩纤维0.5％～3.0％(体积比)，纤维表面改性剂0.2％～1.0％(质量比)。 通过加入纤维表面改性剂，依附在玄武岩纤维表面，首先避免制备过程搅 拌操作导致纤维表面受损，还可以改善纤维单丝间的相互作用，提供一定 的集束作用，即改善了玄武岩纤维自身的性质，使其断裂强力高；其次， 玄武岩纤维在碱性环境下易腐蚀，而水泥基材料，pH一般在12以上，此 条件下，玄武岩纤维中网络形成体元素渗出，并且开始逐层腐蚀，故纤维 表面改性剂的使用可以避免玄武岩纤维的碱性腐蚀，提高玄武岩纤维的耐 碱腐蚀性能或延长其在碱性环境下的使用寿命；再次，玄武岩纤维表面呈 化学惰性，与水泥胶凝材料的界面结合性能较差，纤维表面改性剂使得玄 武岩纤维表面具有较多的活性基团，这些活性基团易于水泥胶凝材料发生 化学反应，通过化学键的形式牢固的结合在一起，使得玄武岩纤维与水泥 胶凝材料基体之间的结合力大大增强，提高界面间作用力，进而提高界面 层的界面豁结强度，增加玄武岩纤维增强水泥基材料的韧性，抗折强度显 著增加。

另外，适量掺加活性矿物掺合料如硅粉、矿渣微粉、粉煤灰等，其 中的微细颗粒可发挥微填充效应，细化水泥基材料中硬化水泥石基体和玄 武岩纤维界面过渡区孔结构，同时减少水泥基材料的孔隙率，增加密实度， 大幅度提高玄武岩纤维增强水泥基材料的抗压强度和耐久性。

作为优选，进一步的技术方案是：所述的玄武岩纤维增强水泥基材料 其原料包括如下组分：水泥600～700kg/m³，活性矿物掺合料200～300kg/m³， 细骨料1300～1450kg/m³，减水剂20～30kg/m³，缓凝剂0.03～0.04kg/m³，玄 武岩纤维2.0％～2.8％(体积比)，纤维表面改性剂0.5％～0.85％(质量比)。