[發明專利]一種多級混雜纖維及其水泥基修補材料、制備方法與應用

有效

• 申請號: 202211596945.5
• 申請日: 2022-12-12
• 公開（公告）號: CN116023059B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 馬秋成;劉金宇;魏永學
• 申請（專利權）人: 辰龍新材料科技發展(山東)有限公司
• 主分類號: C04B24/12
• 分類號: C04B24/12;C04B22/12;C04B28/06;C04B111/72
• 代理公司: 濟南光啟專利代理事務所(普通合伙) 37292
• 代理人: 陳芳

本發明公開一種多級混雜纖維及其水泥基修補材料、制備方法與應用。所述多級混雜纖維包括：毫米級聚丙烯纖維、微米級碳納米管和納米級AlOOH顆粒。其中：所述微米級碳納米管通過AlOOH偶聯結合在毫米級聚丙烯纖維上形成樹枝狀結構，且所述毫米級聚丙烯纖維、微米級碳納米管均負載有所述納米級AlOOH顆粒。所述水泥基修補材料包括硫鋁酸鹽水泥40～50份、粉煤灰10～20份、細骨料45～50份、超細礦粉5～10份、所述多級混雜纖維0.1～0.3份、粘接劑0.05～0.2份和水。本發明通過構建樹枝狀的納米?微米?毫米多級混雜纖維材料，含有該纖維材料的水泥基修補材料具有高韌性、高粘接性和快速硬化等方面的技術優勢。

技術領域

本發明涉及混凝土修補材料領域，具體涉及一種多級混雜纖維及其水泥基修補材料、制備方法與應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

隨著我國經濟的發展，公共交通等基礎設施建設逐年增多。但是，城市間的交通流量和車輛速度的不斷提高給水泥路面帶來了高負荷運輸壓力，此外施工現場技術儲備的不足以及前期養護的不到位，使許多水泥路面出現了開裂等結構性的破壞，或者表現為功能性的缺陷，以致表面起皮、露砂、露石等早期病害提前出現，破嚴重影響了道路設施的正常使用。所以如何修補水泥混凝土路面，延長路面服役壽命和服役質量是當前公共交通領域面臨的最主要問題之一。針對上述問題，目前普遍采用普通水泥基材料進行修補，但現有的水泥基修補材料存在修補混凝土與舊有混凝土粘接差、養護周期長等方面的問題，嚴重制約了水泥基修補材料的推廣應用。

目前，也有采用有機與無機類材料結合形成的修補材料，但由于有機與無機類材料的結合能力較低，再加上水泥基復合材料是典型的脆性材料，這種修補料存在韌性差，易開裂，折壓比較小，變形能力不足等方面的缺陷，尤其對施工效率和耐久性要求較高的工程，修補效果較差，難以滿足要求。纖維改性是在水泥砂漿的成型過程中加入少量纖維，從而改善砂漿的性能，提高使用品質，滿足實際工程的特殊需求，具有廣泛的應用領域和前景。但是現有的纖維改性砂漿存在韌性不足、抗滲性能相對較低和耐腐蝕性能較弱等缺點，難以滿足工程修補的要求。本發明發現：這是由于未能考慮水泥基體中的裂紋的產生機理而導致的，造成添加到水泥砂漿中的纖維并未發揮預期的作用，修補效果不佳。

發明內容

鑒于此，本發明提供一種多級混雜纖維及其水泥基修補材料、制備方法與應用。本發明通過構建樹枝狀的納米-微米-毫米多級混雜纖維材料，含有該纖維材料的水泥基修補材料具有高韌性、高粘接性和快速硬化等方面的技術優勢。為實現上述目的，本發明公開如下所示的技術方案。

第一方面，本發明公開一種多級混雜纖維，包括：毫米級聚丙烯纖維、微米級碳納米管和納米級AlOOH顆粒。其中：所述微米級碳納米管通過AlOOH偶聯結合在毫米級聚丙烯纖維上形成樹枝狀結構，且所述毫米級聚丙烯纖維、微米級碳納米管均負載有所述納米級AlOOH顆粒。

進一步地，所述毫米級纖維的長度為6～15毫米，長徑比為6～50。

進一步地，所述毫米級纖維的材質包括聚丙烯、聚乙烯醇纖維中的至少一種。

進一步地，所述微米級碳納米管的長度為1～5微米。

第二方面，本發明公開所述多級混雜纖維的制備方法，包括如下步驟：

(1)將鋁源、尿素或者氨水、微米級碳納米管、毫米級纖維與水混勻，得混合料，備用。

(2)將所述混合料進行水熱反應，完成后分離出固體產應產物，干燥、即得所述多級混雜纖維。