一种高性能NCF纤维水泥基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能NCF纤维水泥基复合材料及其制备方法，包括以下组成成分：硅酸盐水泥，标准砂，硅灰，碎石，聚羧酸型减水剂，水，纳米纤维素，所述硅酸盐水泥和硅灰构成胶凝材料，各组分的配合比设计为：按质量份数：水泥：315份，标准砂：1350份，硅灰：135份，减水剂：1.5份，水：225份，纳米纤维素：1.35份。本发明专利技术提供的配合比制作的高性能NCF纤维水泥基复合材料具有密实度较高、微观结构桥接紧密、物理力学性能良好的优点，同时本发明专利技术制作的水泥基复合材料28d抗压强度大于62MPa，抗折强度大于11MPa，都要高于普通混凝土。都要高于普通混凝土。都要高于普通混凝土。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能NCF纤维水泥基复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水泥复合材料
，具体为一种高性能NCF纤维水泥基复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]水泥是当前土木工程中应用最广泛的建筑材料之一，普通水泥基材料具有抗压强度较高、成本低廉等优点，但作为一种脆性材料，其抗折和抗拉强度低、易开裂，常导致结构承载力和耐久性降低。随着纳米科技的发展，越来越多的纳米材料被应用于水泥基材料。其中纳米纤维素因此环境友好特性和优良物理性能受到了广泛关注。
[0003]虽然在水泥基材料中掺入纳米纤维素，可以促进水泥水化，起到桥接作用，改善水泥基体微观结构，起到阻裂、改善物理性能的作用。但是纳米纤维素在碱性水泥基体中存在性能退化的缺点，且掺入植物纳米纤维的混凝土试块抗压强度、劈裂抗拉强度提升明显，抗折强度提升不大；而矿物掺和料(如硅灰、偏高岭土)可以有效改善水泥基材料抗折性能，能通过与水泥水化产物氢氧化钙发生火山灰反应起到降低水泥基体碱性的作用，可以有效的补足单掺纳米纤维素的不足之处。因此，综合考虑矿物掺和料、纳米纤维素二者对水泥基材料的影响，探索合适的配合比，研究二者协同作用机理，得到综合二者优点的水泥基材料，使其能够更广泛的应用于工程建筑领域，表现出更加优秀的物理性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高性能NCF纤维水泥基复合材料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高性能NCF纤维水泥基复合材料，包括以下组成成分，硅酸盐水泥，标准砂，硅灰，碎石，聚羧酸型减水剂，水，纳米纤维素，所述硅酸盐水泥和硅灰构成胶凝材料，各组分的配合比设计为：按质量份数：水泥：315份，标准砂：1350份，硅灰：135份，减水剂：1.5份，水：225份，纳米纤维素：1.35份。
[0006]优选的，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
[0007]优选的，所述标准砂为中国ISO标准石英砂执行标准为(GSB08
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2001)。
[0008]优选的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率大于25％。
[0009]优选的，所述纳米纤维为NC阴离子型改性纳米纤维素，外观呈透明水凝胶状，纤维长度≤50nm，长径比≥300，Zeta电位为
‑
63mV，固含量≥2％。
[0010]优选的，所述纳米纤维为NC阴离子型改性纳米纤维素，外观呈透明水凝胶状，纤维长度≤50nm，长径比≥300，Zeta电位为
‑
63mV，固含量≥2％。
[0011]一种高性能NCF纤维水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0012]步骤一：先使用高速均质搅拌机(型号为FJ200
‑
S)高速搅拌30min将纳米纤维素溶于水中制备成纳米纤维素纤维水溶液；
[0013]步骤二：首先按比例加入水、纳米纤维素溶液、矿物掺合料低速搅拌30s；
[0014]步骤三：在第2个30s开始的同时均匀地将标准砂加入，再加入减水剂高速搅拌30s，；
[0015]步骤四：停拌90s，在停拌过程中将搅拌锅内壁和叶片上的浆体刮入锅内，再高速搅拌60s，从而获得高性能NCF纤维水泥基复合材料。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]1、本专利技术制备的高性能NCF纤维水泥基复合材料具有密实度较高、微观结构桥接紧密、物理性能良好的优点。
[0018]2、本专利技术利用其密实度较高、微观结构桥接紧密、物理性能良好的优点可以用于机场道面、建筑等结构的建设与维修，延长工程结构的使用寿命。
[0019]3、本专利技术在制备方法上，采用机械分散方法，及先使用高速均匀搅拌机(型号为FJ200
‑
S)高速搅拌30min将纳米纤维素溶于水中制备成纳米纤维素纤维水溶液，搅拌均匀，使其具有较好的流动性，随后再将纳米纤维素溶液加入到混凝土的制备过程中，使得纳米纤维素分散的更加均匀。
附图说明
[0020]图1为本专利技术一种高性能NCF纤维水泥基复合材料的多种材料抗压强度性能对比图；
[0021]图2为本专利技术一种高性能NCF纤维水泥基复合材料的多种材料断裂模数性能对比图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]请参阅图1
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2，本专利技术提供一种技术方案：一种高性能NCF纤维水泥基复合材料，包括以下组成成分，硅酸盐水泥，标准砂，硅灰，碎石，聚羧酸型减水剂，水，纳米纤维素，所述硅酸盐水泥和硅灰构成胶凝材料，各组分的配合比设计为：按质量份数：水泥：315份，标准砂：1350份，硅灰：135份，减水剂：1.5份，水：225份，纳米纤维素：1.35份。
[0024]实施例1
[0025]普通水泥胶砂配比如下表1：
[0026]表1
[0027]水泥标准砂水减水剂45013502251.5
[0028]配制方法
[0029]步骤二：首先按比例加入水、矿物掺合料低速搅拌30s；
[0030]步骤三：在第2个30s开始的同时均匀地将标准砂加入，再加入减水剂高速搅拌30s，；
[0031]步骤四：停拌90s，在停拌过程中将搅拌锅内壁和叶片上的浆体刮入锅内，再高速
搅拌60s。
[0032]按上述步骤可得到普通水泥胶砂。
[0033]实施例2
[0034]NCF纤维的水泥基复合材料配比如下表2(NCF掺量：0.3％胶凝材料质量)：
[0035]表2
[0036]水泥标准砂纳米纤维素水减水剂45013501.352251.5
[0037]配制方法
[0038]步骤一：先使用高速均质搅拌机(型号为FJ200
‑
S)高速搅拌30min将纳米纤维素溶于水中制备成纳米纤维素纤维水溶液；
[0039]步骤二：首先按比例加入水、纳米纤维素溶液，低速搅拌30s；
[0040]步骤三：在第2个30s开始的同时均匀地将标准砂加入，再加入减水剂高速搅拌30s，；
[0041]步骤四：停拌90s，在停拌过程中将搅拌锅内壁和叶片上的浆体刮入锅内，再高速搅拌60s。
[0042]按上述步骤可得到NCF纤维水泥基复合材料。
[0043]实施例3
[0044]高性能NCF纤维水泥基复合材料配比如下表3(硅灰掺量：10％胶凝材料质量，NCF掺量：0.3％胶凝材料质量)：
[0045]表3
[0046]水泥硅灰标准砂纳米纤维素水减水剂45045135本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能NCF纤维水泥基复合材料，其特征在于：包括以下组成成分，硅酸盐水泥，标准砂，硅灰，碎石，聚羧酸型减水剂，水，纳米纤维素，所述硅酸盐水泥和硅灰构成胶凝材料，各组分的配合比设计为：按质量份数：水泥：315份，标准砂：1350份，硅灰：135份，减水剂：1.5份，水：225份，纳米纤维素：1.35份。2.根据权利要求1所述的一种高性能NCF纤维水泥基复合材料，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的一种高性能NCF纤维水泥基复合材料，其特征在于：所述标准砂为中国ISO标准石英砂执行标准为(GSB 08
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2001)。4.根据权利要求1所述的一种高性能NCF纤维水泥基复合材料，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率大于25％。5.根据权利要求1所述的一种高性能NCF纤维水泥基复合材料，其特征在于：所述纳米纤维为NC阴离子型改性纳米纤维素，外观呈透明水...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长辉，杨放，张怡然，徐晖，张俊豪，肖志涵，陆瑶佳，于凯任，齐麟，黄信，吴堃，陈宇，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：