[發明專利]一種改善PVA纖維和納米二氧化硅水泥基復合材料流變性能的方法

在審

• 申請號: 202110701791.0
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113200727A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 張鵬;王珂珣;王娟;郭進軍;鄭元勛;高真;袁鵬;李晨迪
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;B33Y10/00;B33Y70/10
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張換君

本發明公開了一種改善PVA纖維和納米二氧化硅水泥基復合材料流變性能的方法，屬于水泥制備技術領域，所述改善方法為加入長徑比為100～300的PVA纖維，通過調整PVA纖維的長徑比改善PVA纖維和納米SiO₂水泥基復合材料流變性能，可有效的提高水泥強度，具有吸附、引氣、分散、潤濕、增溶的功能，可以最大化地提高水泥的使用效率，保證了良好的水泥流動性。

技術領域

本發明涉及水泥制備技術領域，特別是涉及一種改善PVA纖維和納米二氧化硅水泥基復合材料流變性能的方法。

背景技術

為了改善傳統水泥基材料的延性和韌性，提高其力學性能和耐久性能，添加纖維是最有效的方法之一。以水泥基材料為基體，由不連續的纖維均勻地分散于基體中形成的一種新型的建筑材料，被稱為纖維增強水泥基復合材料(Fiber Reinforced CementitiousComposites，FRCC)。目前，工程中最常用的纖維主要包括鋼纖維、聚乙烯醇纖維(PolyvinylAlcohol Fiber，PVA)、玄武巖纖維、碳纖維、聚丙烯纖維、玻璃纖維等。其中，PVA纖維的分散性較好，能均勻的分布在水泥基材料中，且具有高強、高彈性模量、無毒、親水性好、耐酸堿性優異等優異特性，因此常被用作增強材料來制備纖維增強水泥基復合材料(PVA纖維增強水泥基復合材料，簡稱為PVA-FRCC)。以往研究表明PVA-FRCC不僅具有較高的抗壓強度、延性和韌性，而且耐久性能優異。同時PVA-FRCC不僅可以滿足建筑結構大跨度、輕量化和長壽命的要求，而且作為水工建筑物的結構材料使用時，可以大幅提高結構的服役壽命并降低結構在服役期間的維修成本，能實現對資源的合理利用和保護生態環境。

由于粒徑小、比表面積大等特點，納米材料具有宏觀量子隧道效應、表面效應和小尺寸效應等特有效應，納米材料的優異特性使其在建筑工程材料方面得到了眾多學者和工程師的青睞，并顯示出了光明的發展前景。現今常用于改善水泥基復合材料性能的納米顆粒主要包括納米SiO₂、納米TiO₂、納米Fe₂O₃和納米CaCO₃等。相比于其它顆粒，納米SiO₂不單單能發揮充填作用，而且納米SiO₂摻入到水泥基復合材料后，能與水泥中Ca(OH)₂反應生成水化硅酸鈣凝膠(C-S-H)，且兩者的反應是放熱反應，進一步加快了水化反應的進行。另外納米SiO₂在基體中能起到晶核的作用，使C-S-H凝膠在其表面鍵合，構成三維網絡結構，顯著改善水泥基材料的微觀結構，提高水泥基材料的力學強度和耐久性。因此將納米SiO₂加入到水泥基復合材料已成為改善建筑材料性能的重要手段之一。

雖然，添加PVA纖維和納米SiO₂在水泥基材料中能夠發揮橋接裂縫、轉移荷載的作用，使得添加PVA纖維和納米SiO₂的水泥基材料相比傳統水泥基材料而言具有更高的延性、韌性以及彎曲強度。但是，為了追求纖維水泥基材料的超高力學性能，近些年來纖維的使用摻量被逐漸提高，且纖維混雜的方式也不盡相同，這些行為使纖維在基體中無法均勻分散，流變性能不佳，拌合物成型困難，導致纖維水泥基復合材料的應用受限，因此，有必要提供一種改善PVA纖維和納米SiO₂水泥基復合材料流變性能的方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種改善PVA纖維和納米SiO₂水泥基復合材料流變性能的方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種改善PVA纖維和納米二氧化硅水泥基復合材料流變性能的方法，加入長徑比為100～300的PVA纖維。

優選地，加入長徑比為200～300的PVA纖維。

優選地，所述PVA纖維的體積摻量為0.3％～1％。

優選地，所述PVA纖維的體積摻量為0.3％～0.8％。