[發明專利]一種微納米纖維改性水泥基高韌型涂層材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202310037819.4
• 申請日: 2023-01-10
• 公開（公告）號: CN116063043B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 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: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 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

本發明公開一種微納米纖維改性水泥基高韌型涂層材料及其制備方法與應用。以重量份計，所述水泥基高韌型涂層材料包括：水泥15.0～35.0份、聚合物乳液48.0～62.0份、無機填料38.0～55.0份、柱狀鋁鈣石微納米纖維水溶液0.2～1.0份。其中：所述柱狀鋁鈣石微納米纖維水溶液的合成原料包括熟石灰、硫酸鋁、石膏、鋁膠、芒硝、水和pH調節劑。所述柱狀鋁鈣石微納米纖維水溶液由所述硫酸鋁、熟石灰、石膏、鋁膠和芒硝在堿性溶液環境下反應制得，這種微納米纖維水溶液不會出現團聚現象，能夠很好的分散在水泥基涂層材料中，有效減輕了施工前的分散工作，并能夠充分發揮纖維的增韌效果，提高水泥基涂層材料的韌性。

技術領域

本發明涉及噴射混凝土技術領域，具體涉及一種微納米纖維改性水泥基高韌型涂層材料及其制備方法與應用。

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。

在巷道、隧道等地下工程中，工程開挖后一般采用錨網支護方式來緩和及減少圍巖的移動，同時防止已離散和破壞的圍巖冒落。但是由于地下潮濕的環境，錨網等金屬支護材料容易銹蝕，需要對這些金屬材料及時封閉，防止金屬材料銹蝕進而增加錨網支護的服務年限。目前錨網支護后，大多采用噴射混凝土技術來封閉巷道，從而防止金屬支護材料的銹蝕并防止巷道的風化。但是由于傳統噴射混凝土技術存在噴層厚，粘結強度低，脆性大，回彈率高，材料消耗量大，粉塵大，不易施工等問題，所以水泥基涂層材料逐漸興起。水泥基涂層材料大多是以聚合物和水泥為主要成分的有機無機復合材料，具有噴層薄，易施工，粘結強度高，無回彈，無粉塵等優點，但是由于水泥的存在，該材料還存在脆性大、韌性低、易開裂的問題，容易造成有害氣體和水的滲漏，帶來巨大的安全隱患，嚴重制約了水泥基涂層材料的發展與應用。因此水泥基涂層材料的增韌是巷道、隧道等地下工程中的一個關鍵問題。

傳統水泥混凝土材料一般通過摻加纖維的方式來增加韌性，常用于水泥基材料的纖維材料有玻璃纖維、聚丙烯纖維、鋼纖維和碳纖維、碳納米管等。但是，上述纖維材料摻入到水泥基材料時均不易分散，需要耗費大量時間和進行復雜的操作才能分散開，如果分散不均勻，溶于水后易出現團聚現象，所以纖維的分散問題極大的增加了工人施工前的工作強度。玻璃纖維、聚丙烯纖維、鋼纖維等的尺寸為毫米級，尺寸較大，團聚后如同向水泥基材料中引入雜質，對水泥基材料的力學性能和工作性能均有不同程度的負面影響。碳纖維、碳納米管等纖維材料的尺寸為納米級，其分散于水中時纖維之間吸附力大導致其分散難度大，納米材料的分散問題嚴重阻礙了納米纖維材料的廣泛應用。纖維團聚后不僅不會對水泥基材料起到增韌作用，甚至會嚴重影響水泥基材料本身的性能。所以目前常用的纖維材料，無論是毫米級的玻璃纖維、聚丙烯纖維等，還是納米級的碳纖維、碳納米管等，摻入水泥基材中后的增韌效果均不理想。

發明內容

鑒于此，本發明提供一種微納米纖維改性水泥基高韌型涂層材料及其制備方法與應用，有效提高了水泥基涂層材料的韌性。為實現上述目的，具體地，本發明的技術方案如下所示。

首先，本發明公開一種微納米纖維改性水泥基高韌型涂層材料，以重量份計，包括如下組分：水泥15.0～35.0份、聚合物乳液48.0～62.0份、無機填料38.0～55.0份、柱狀鋁鈣石微納米纖維水溶液0.2～1.0份，所述鋁鈣石微納米纖維的成分為鋁酸鈣(3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O)。

進一步地，所述柱狀鋁鈣石微納米纖維水溶液的合成原料包括重量份比為1.5～2.5：2.2～3.5：4.0～5.2：0.6～1.2：0.5～1.0：3.8～6.0的熟石灰、硫酸鋁、石膏、鋁膠、芒硝、水，還包括用于將體系調節為堿性的pH調節劑。

進一步地，所述體系堿性為pH＝9.0～12.0?？蛇x地，所述pH調節劑包括燒堿、苛性鉀中的任意一種。