[发明专利]一种高性能竹纤维复合冰材料及其制备方法

说明书

一种高性能竹纤维复合冰材料及其制备方法，它涉及一种复合冰材料及其制备方法。本发明是要解决纯冰作为建筑材料强度低，脆性大，应用具有局限性的问题。材料是以纯冰为基体加入增强材料制备而成的。方法：一、根据实际工程确定加工的形状和增强类型，确定增强材料的种类，并计算所需用量；二、高性能复合冰材料的制备。本发明用于建筑领域。

技术领域

本发明涉及一种复合冰材料及其制备方法。

背景技术

冰结构源自天然，历史悠久，不仅在冰雪旅游方面发挥巨大作用，而且在极地开发方面也具有重要战略价值。将冰作为一种建筑材料，越来越具有受到人们的重视。然而，作为建筑材料，纯冰也会有明显弊端，首先纯冰是一种脆性材料，破坏时发生脆性破坏，这种突然性的破坏会造成很严重的后果；其次，天然冰材料的承载能力偏弱，特别是抗拉能力极弱，使冰材料的应用受到很大的局限；再次，纯冰材料受温度的影响较大，使得冰结构一直被视作是临时性的景观建筑，缺乏对其结构性能的系统深入研究。

发明内容

本发明是要解决纯冰作为建筑材料强度低，脆性大，应用具有局限性的问题，而提供一种高性能竹纤维复合冰材料。

一种高性能竹纤维复合冰材料是以纯冰为基体加入增强材料制备而成的；所述增强材料的添加量为1～15％；所述增强材料为竹纤维。

本发明高性能竹纤维复合冰材料的制备方法是按以下步骤进行：

一、根据实际工程确定加工的形状，以竹纤维作为增强材料并计算所需用量；

二、将加强材料与水在搅拌的条件下混合成浆料，然后注入到模具中，在加强材料的冻结温度下冻结为一个整体；即完成高性能复合冰材料的制备；所述高性能复合冰材料中增强材料的质量为1～15％。

本发明的有益效果是：

本发明中复合冰材料相比于纯冰材料，抗压强度和抗弯强度等力学性能大大提高，同时复合冰材料改善了纯冰材料较强的脆性并具有了较好的延性与抗开裂能力，同时自重降低、凝固时间缩短，更能满足实际工程的需求，从而使冰材料得到更为广泛的应用。复合冰材料的抗压强度约为纯冰抗压强度的2～3倍以上。复合冰材料的抗弯强度约为纯冰抗弯强度的2～4倍以上。

附图说明

图1为实施例一得到的四组高性能复合冰材料在5mm/min的加载速率下应力应变曲线；其中1为第一组，2为第二组，3为第三组，4为第四组；

图2为实施例一得到的四组高性能复合冰材料在10mm/min的加载速率下应力应变曲线；其中1为第二组，2为第三组，3为第四组；

图3为实施例二得到的四组高性能复合冰材料在5mm/min的加载速率下应力应变曲线；其中1为第一组，2为第二组，3为第三组，4为第四组；

图4为实施例二得到的四组高性能复合冰材料对应的竹纤维掺和比与抗弯强度柱状对比图；

具体实施方式

本实施方式一种高性能竹纤维复合冰材料是以纯冰为基体加入增强材料制备而成的；所述增强材料的添加量为1～15％；所述增强材料为竹纤维。

本实施方式中加强材料是通过阻止位错的移动来增强复合材料的强度，基体(冰)仍承载荷载的主要部分。

本实施方式中加入纤维的加强原理为基体将纤维结合在一起作为介质，通过该介质将外部施加的应力传递并分布到吸收应力的纤维上，同时纤维也可通过阻止位错来控制基体冰裂缝的产生，进而达到增强的目的。纤维根据长短可分为长纤维与短纤维，根据取向可分为连续定向、不连续与对齐、不连续和随机取向纤维。通过纤维的不同取向可得到各向同性或者各向异性的复合冰材料。