[发明专利]一种大掺量粉煤灰纤维增强水泥基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开一种大掺量粉煤灰纤维增强水泥基复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：(1)将聚乙烯醇切片采用塑料粉磨机磨成粉末后，再向其中加入有机酸铈基蒙脱土、纳米氧化硅环氧树脂，挤出、切粒，制得再生聚乙烯醇母粒，将再生聚乙烯醇母粒进行熔融纺丝，得到改性PVC纤维；(2)将月桂胺、癸二酸、纳米氧化硅醇溶液加入至无水乙醇中，混合均匀后，制得减水剂；(3)将改性PVC纤维、减水剂加入至水中，然后向其中加入胶凝材料和河沙，快速搅拌后，制得水泥基复合材料。本发明提供的方法，操作简单，能有效的降低水泥和PVC纤维的用量，提升粉煤灰的掺杂量，但是能有效的提升制得的水泥基复合材料各项力学性能。

技术领域

本发明属于水泥基复合材料制备技术领域，具体涉及一种大掺量粉煤灰纤维增强水泥基复合材料的制备方法。

背景技术

纤维增强水泥基复合材料是由不连续的纤维均匀地分散于水泥混凝土基材中形成的复合材料，纤维与水泥浆基材的黏结比较牢固，形成了遍布结构全体的纤维网。当基本材料受拉力过高开裂时拉力可逐步转移到横跨裂纹的纤维上，增大了混凝土结构的变形能力。添加了PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料相比普通混凝土存在许多重大突破，具有拉伸韧性高、裂缝控制能力强、损伤容限高等特点，该材料已经广泛的应用于水利、桥梁、隧道和公路工程的建设和维修加固中。

现有技术中，在制备添加PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料时，为了提升超高韧性水泥基复合材料的各项性能，需要加入较多量的水泥和PVC纤维，这样一来，不仅增加了超高韧性水泥基复合材料的制作成本，而且对环境也不友好。

粉煤灰是煤粉在高温(1300～1500℃)中燃烧、冷却而形成，大部分呈球状，表面光滑，微孔较小。部分颗粒因熔融时粘连，表面粗糙、棱角多呈蜂窝状组合粒子。一般指燃料燃烧所产生的烟道气中的任何固体颗粒，有时也包括在水泥生产过程中悬浮在空气中的颗粒状物质。它的化学组成变化很大，与燃料类型、燃烧条件及集灰方式有关。例如：在燃烧煤的发电厂所得的飞灰中，除含有未烧尽的煤粒外，还含有大量硅、铁、铝、钙、镁、钠、钾、硫的氧化物以及各种微量元素。目前，每燃烧1t煤约产生250～300kg粉煤灰，大量粉煤灰进入大气会造成严重的污染。目前粉煤灰已广泛用于制水泥及制各种轻质建材。

现有技术中，有将粉煤灰用于生产超高韧性水泥基复合材料，为了保证超高韧性水泥基复合材料的力学性能，只能添加较少量的粉煤灰，此种工艺对粉煤灰的治理和降低水泥基复合材料的制作成本没有产生足够的有益影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种能提升粉煤灰的添加量、降低水泥用量并能保证水泥基复合材料各项力学性能的一种大掺量粉煤灰纤维增强水泥基复合材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种大掺量粉煤灰纤维增强水泥基复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)将聚乙烯醇切片采用塑料粉磨机磨成粉末后，再向其中加入有机酸铈基蒙脱土、纳米氧化硅环氧树脂，混合均匀后，加入到螺杆挤出机中，挤出、切粒，制得再生聚乙烯醇母粒，然后将再生聚乙烯醇母粒进行熔融纺丝，得到改性PVC纤维；

(2)将月桂胺、癸二酸、纳米氧化硅醇溶液加入至无水乙醇中，混合均匀后，制得减水剂；

(3)将改性PVC纤维、减水剂均分三次等量的加入至水中，每次加料后快速搅拌处理5-10min，然后按照水胶比为0.3-0.4的比例向其中加入胶凝材料，继续快速搅拌处理5-10min后，向其中加入河沙，快速搅拌4-6min后，制得水泥基复合材料；

其中，所述胶凝材料由粉煤灰和水泥组成，所述粉煤灰在胶凝材料中的质量比为86-88％。