[發明專利]一種植物原料分拆改性的微納米材料及無機纖維增強混凝土強度韌性的方法

在審

• 申請號: 202210424302.6
• 申請日: 2022-04-21
• 公開（公告）號: CN114589787A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 尹應武;楊晗;趙升云;王玉林;陳學云
• 申請（專利權）人: 廈門大學;武夷學院;北京紫光英力化工技術有限公司
• 主分類號: B28B1/52
• 分類號: B28B1/52;B27L11/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及竹材水體系磺化生產改性纖維束提高混凝土強度和韌性的方法，即將植物材料用酸性亞硫酸氫鈣水溶液在密閉容器中加熱蒸煮磺化改性，過濾烘干粉碎得到長度表面磺化改性的纖維束，可以進一步用木質素鹽浸泡再改性得到更致密、應用效果更好的木質素改性的磺化植物纖維束。本方法得到的磺化植物纖維束不團聚，具有乳化性，可均勻分散到混凝土中，能有效破解混凝土材料的脆性及開裂問題，增強增韌效果顯著，再摻入無機微納米晶須，可進一步提高混凝土強度和韌性。

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，具體地涉及植物材料改性分散提高其混凝土的分散性及強度和韌性的方法，尤其是涉及一種植物材料分拆改性的微納米材料的混凝土增強和增韌的用途，及與無機纖維混合使用增強混凝土強度韌性的方法。

背景技術

自1824年波特蘭水泥問世以來，混凝土技術不斷發展。價格低廉、原料來源廣泛、可塑性強是混凝土的最大優點，但抗拉強度低、易干縮開裂、耐久性不足是混凝土的最大不足，也是混凝土技術攻關的主要方向。全球混凝土材料經歷了鋼筋混凝土、預應力混凝土、混凝土外加劑、礦物摻和料的四次技術變革后，在全球年用量已躍升到了330億噸，成為了最大宗的人造建材。我國混凝土年產量已經連續多年達到全球混凝土總產量的50％以上，雄踞世界第一。

混凝土建筑材料是利用水泥水化縮合反應產生的交鏈型無機網狀聚合物發揮粘結作用。但水量少，會造成混合物流動性和相容性差，施工困難。目前，為滿足施工要求的水量是反應需水量的3倍左右，過量水形成的微孔結構缺陷是導致強度和韌性低的主要原因。為了改善混凝劑的性能，常常采用添加減水劑、纖維和礦物材料來增強混凝劑的強度，但效果有限。

采用減水劑可增加混凝土的和易性，但減水效果有限。即使是效果最好的聚羧酸系減水劑，減水率最高也不到30％，且使用成本高。

20世紀40年代，纖維增強混凝土(FRC)的發明，促進了混凝土材料的發展。1963年，美國的Romualdi首次描述了″纖維抗裂機制″，推動了鋼纖維增強混凝土的發展，并逐漸進入實用階段。此后，美國、英國、日本、德國等國家的學者開發了尼龍纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯醇纖維等，在摻入量為0.05％-0.2％時可顯著降低混凝土的塑性收縮裂縫，有助于提高其耐久性。20世紀50年代末，我國吳中偉院士等研究人員探索利用耐堿玻璃纖維增強普通硅酸鹽水泥，為我國纖維混凝土的研究奠定了基礎。孫偉院士1921年研究了鋼纖維增強混凝土的基本力學性能、疲勞性能、耐磨性能、沖擊特性和耐久性等性能和作用機理，深入研究了鋼纖維與基體界面的過渡區結構。20世紀70年代，我國開始開展了大量的纖維凝結應用研究工作，并逐步在實際工程中應用。目前，應用較廣的有交通工程的路面、機場路面、地下隧道等；港口工程的船塢、防波堤等；水利工程的水庫、薄壁水管等。高抗裂性、高耐久性的纖維混凝土正在逐步取代傳統混凝土在許多領域的建設。加入鋼纖維、合成纖維或植物纖維也是提高混凝土抗裂性能的有效途徑，但使用成本高或分散性差是限制其應用的最大瓶頸。