[發明專利]一種用于水泥基材料自養護的廢紙纖維及其制備方法有效

申請號：	201410339314.4	申請日：	2014-07-16
公開（公告）號：	CN104098285B	公開（公告）日：	2017-01-18
發明（設計）人：	蔣正武;郭秀艷	申請（專利權）人：	同濟大學
主分類號：	C04B18/24	分類號：	C04B18/24
代理公司：	上海科盛知識產權代理有限公司31225	代理人：	林君如
地址：	200092 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種用于水泥基材養護廢紙纖維及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，尤其是涉及一種用于水泥基材料自養護的廢紙纖維及其制備方法。

背景技術

水泥基材料一直是最大宗的建筑材料，在建筑行業得到普遍應用，但因其是非均質相，尤其近年研究的低水膠比的高強混凝土，因收縮引起的微裂紋直接影響水泥基材料的力學性能和耐久性能。受環境和水泥水化進程的影響，當外部環境濕度低于內部濕度或內部孔隙水無法正常滿足水泥水化用水量，而外部水分不能及時補給的情況下，水泥基材料將產生干燥收縮和自收縮，這直接影響著水泥基材料體積的穩定性，并伴隨著微孔的形成，導致水泥基材料微孔比表面積和孔體積增大，收縮開裂率上升，并以微裂紋的形式體現出來，纖維的摻入在很大程度上解決了這一問題。

鋼纖維具有較高的模量，在水泥基材料宏觀裂紋的擴展上具有一定的效用，但對早期阻縮的控制效果并不明顯。聚丙烯纖維可以改善和抑制水泥基材料早期硬化所產生的裂縫，但它幾乎不吸水的特性使其對水泥基體毛細孔內水分無法進行實時補償。纖維素纖維擁有相互貫通的多孔結構，使其具有天然的親水性能。除了與聚丙烯纖維類似的搭橋作用外，其獨特的親水性能使水泥基材料早期養護過程中毛細管孔內壓力維持在較高水平。干燥蒸發和水泥水化過程中消耗掉一部分自由水，當毛細管孔內水壓低于纖維素纖維所含水產生的壓力時，纖維素纖維將及時釋放出水分來補償毛細管孔負壓，從而使水泥基材料實現內部自養護的功效，加速水泥水化進程。材料的致密度得以增加，微孔比表面積和孔體積下降，阻裂率上升，進而緩解了水泥基材料早期收縮裂紋的產生。但目前研究的纖維素纖維大多來源于原木纖維，制備纖維素纖維過程中需經過造紙工藝去除半纖維素和木質素，增加了生產成本，浪費了木質資源，同時纖維素提煉過程需要大量的酸堿參與，廢水的排放也造成了嚴重的水土污染。

廢紙的主要成分是纖維素，處理后的廢紙含70％以上的纖維素纖維，具備上述提到的纖維素纖維可以使水泥基材料中實現自養護的優點。原則上，它可以替代原木加工的纖維素纖維并應用于水泥基材料。更重要的是，用于這一領域的廢紙纖維處理工藝簡單，無需抽提半纖維素和木質素，亦不需要脫墨漂白處理工藝，生產成本大大降低，而且廢水的排放量和有機物含量也大大減少，排放的廢水不會造成環境污染，同時又實現了廢紙纖維的再循環利用，但是如何真正實現廢物利用現在仍然是亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的一個目的是緊緊圍繞資源可持續發展而提出一種用于水泥基材料自養護的廢紙纖維，意在補償水泥基材料早期收縮過程中毛細孔負壓產生水分的缺失，提高水泥水化程度，降低水泥基材料硬化階段的收縮開裂。

本發明的另一個目的是提供上述用于水泥基材料自養護的廢紙纖維的制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用于水泥基材料自養護的廢紙纖維，其特征在于，采用以下組分及重量份含量的原料制備得到：

作為優選的實施方式，采用以下原料：廢紙二次纖維70～90；分散劑8～20；烷基表面活性劑0.3～0.6；抗堿涂料5～10。

所述的廢紙二次纖維由造紙廠丟棄的邊角料、廢舊書刊紙、包裝紙、城市生活廢紙經疏解得到，廢紙二次纖維長度范圍為1.5～2.1mm，標稱直徑為20～32μm，纖維素含量大于70％，吸水率大于自身重力的8倍。

所述的分散劑為細度大于5000目的高嶺土或膨潤土。

所述的表面活性劑為十六烷基溴化銨或十六烷基氯化銨。

所述的抗堿涂料為納米TiO₂水溶膠。

用于水泥基材料自養護的廢紙纖維的制備方法，采用以下步驟：

(1)將廢紙浸泡完全浸泡水中一段時間，倒入水力碎漿機中，控制碎漿濃度為5～15wt％，碎漿溫度為20～70℃，碎漿機轉速200～850r/min，碎漿20～60min，對廢紙進行疏解；