[發明專利]一種快凝抗沖擊復合薄板及其制備方法

有效

• 申請號: 202010693575.1
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN112062537B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 余睿;周鳳嬌;丁夢茜;宋秋磊
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B28/34
• 分類號: C04B28/34;C04B111/20
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;李欣榮

本發明公開了一種快凝抗沖擊新型復合薄板，通過將磷酸鹽基快硬膠凝粉體填充至多層纖維織物中，并噴水固化而成；其中多層纖維織物包括表層纖維織物、中層纖維織物和底層纖維織物。本發明通過對磷酸鹽基快硬膠凝粉體的配方體系和纖維織物結構進行優化，具有攜帶方便、操作簡單、強度發展迅速、抗沖擊性能優異等優點，且涉及的制備方法簡單，在應急防護、搶險加固以及軍工特殊的防護工程領域具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種快凝抗沖擊復合薄板及其制備方法。

背景技術

眾所周知，快凝、快硬膠凝材料凝結速度快、早期強度高、耐久性良好，因此在橋梁結構加固、路面搶修等工程領域具有廣闊的應用前景。然而，由于硬化的膠凝材料通常表現出明顯的脆性，在沖擊作用下易產生裂紋并迅速擴展，最終導致整體材料/結構的破壞。因此，有效改善快凝、快硬膠凝材料脆性這一固有缺陷，優化材料整體抗裂紋擴展能力，提升材料對沖擊能量的吸收能力，是促進以快凝、快硬膠凝材料為基體制備的復合材料在工程防護和搶修加固領域應用的重要舉措。

目前，諸多研究人員對上述問題進行了較深入的研究和剖析。其中，較為主流的對策是在膠凝粉體種添加不用種類的纖維(鋼纖維、碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維)制備成纖維增強材料；或者在硬化膠凝材料表面粘貼碳纖維、玻璃纖維等方式，用于改善其韌性。纖維材料的加入可以減少裂紋的產生和擴展，使得硬化膠凝材料強度提高的同時也提高了它的延性。但是，由于尺寸和形態效應的限制，短切纖維的加入對于提高快凝、快硬膠凝材料抗高速沖擊(如：彈丸侵徹、爆炸等)的能力比較有限，同時存在纖維難以分散均勻、施工難度大等不足，不能滿足部分工程的特殊需求。所以，針對快凝、快硬膠凝材料的纖維增強模式上急需新思路的引入。

混凝土帆布是一種新型的三維間隔織物增強水泥基復合材料，通過預先在3D纖維織物中填充膠凝粉料而成；使用時，直接在表面加水固化成型進而形成薄的混凝土層。相比于普通的混凝土和纖維增強混凝土材料，混凝土帆布具有韌性好、成型方便、靈活度高等優點。例如：鮑步傳等人探討了不同種類的水泥和紡織纖維組合制備混凝土帆布的可能性；韓方宇等人在此基礎上優化了最適合制備混凝土帆布的水泥基質，以無水硬石膏部分替代硫鋁酸鹽水泥，制備了10d強度為40MPa的樣品；Ansari等人研究了鋁筋混凝土帆板的彎曲性能，加入鋁筋可以顯著提高混凝土帆布的抗彎性能；張方圓通過彈道沖擊試驗研究了混凝土帆布層數、FRP增強和迎彈面對混凝土帆布的抗侵徹性能的影響。

然而，目前針對混凝土帆布基體材料的研究更多局限于硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥，總體上原材料的組分比較單一、針對基體的優化設計還不夠充分、材料的利用率還有待提升；且常規混凝土帆布還存在著凝結速度較慢(約30min以上)、強度等級較低(3小時強度不超過40MPa)、后期性能不穩定等問題(存在后期強度倒縮、收縮開裂等現象)；而現有基于磷酸鹽快硬、快硬膠凝體系的優化方案大多考慮單因素影響，從而造成其早期強度較低(3h強度基本不超過40MPa)，無法滿足快凝、快硬的高要求，且由于三維間隔織物中間隔紗的存在，使得磷酸鹽體系應用到混凝土帆布中還存在噴水之后樣品發生塌陷現象、不宜成型的問題，因此可以考慮從膠凝材料與纖維的結合方式進行改善。

上述混凝土帆布所面臨的技術瓶頸限制了其在相關應急防護和工程搶修中的有效應用，因此，進一步探索和優化兼具快速凝結、快速硬化、抵抗沖擊等性能的新型復合薄板，具有重要的研究和推廣意義。

發明內容

本發明的主要目的在于針對現有技術存在的不足，提供一種基于磷酸鹽膠凝體系和復合纖維織物復合薄板，它具有攜帶方便、操作簡單、強度發展迅速、抗沖擊性能優異等優點，且涉及的制備方法簡單，在應急防護、搶險加固以及軍工特殊的防護工程領域具有良好的應用前景。

為實現上述方案，本發明采用的技術方案為：

一種快凝、抗沖擊復合薄板，通過將磷酸鹽基快硬膠凝粉體填充至多層纖維織物中，并噴水固化而成；其中多層纖維織物包括表層纖維織物、中層纖維織物和底層纖維織物。