CN102092999B

CN102092999B - 一种用于短切纤维增强加气混凝土的工艺方法

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Publication number: CN102092999B
Application number: CN 201010579074
Authority: CN
Inventors: 李敏; 吴智深
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2030-12-09
Also published as: CN102092999A

Abstract

本发明公开一种用于短切纤维增强加气混凝土的工艺方法。采用在纤维表面依次涂敷树脂、无机化合物粒子，并在树脂尚未硬化时，将涂敷处理后的短切纤维和分散剂加入蒸压加气混凝土的混合料浆中的工艺，改善其耐热耐碱性，及短切纤维与基体的结合问题短切纤维的分散问题，使短切纤维在蒸压加气混凝土高温高压养护中，仍能充分发挥其增强功能。采用本发明的方法进行增强的加气混凝土不仅能保持其原来的轻质保温特性，还具有强度高的优点。这种增强方法不需要改变原加气混凝土的配方，简单易行。

Description

一种用于短切纤维增强加气混凝土的工艺方法

技术领域

本发明涉及轻质保温建筑材料技术领域，特别涉及一种增强型蒸压加气混凝土。

背景技术

蒸压加气混凝土是将石灰等钙质原料、硅砂等硅质原料以及水泥等材料为主要原料，以一定的水料比与水混合，再加入发泡剂发泡，待硬化切割后，在高温高压下蒸养所得的制品。蒸压加气混凝土具有一系列的优良性能：质轻、热导率较小、保温隔热性能好，可以减少墙体的厚度及建筑物的自身质量，从而缩小了建筑物的基础尺寸，提高了土地的利用率，节省了材料。同时，蒸压加气混凝土还可以提高建筑施工的效率，降低施工的成本。除此之外，由于整个建筑物的自重下降了，其抗震的能力也就提高了，从而进一步推动住宅现代化的进程。因此，蒸压加气混凝土砌块是国家重点鼓励发展的新型墙体材料产品之一。

但是由于蒸压加气混凝土含有许多气泡，比重小，质量轻，也同时具有脆性大，强度低，韧性和抗冲击性差的缺点。不仅是养护完成的蒸压加气混凝土存在强度低下的问题，蒸养前的发泡成型体由于强度非常低，在切割工序中也非常容易出现缺陷。

在水泥砂浆和混凝土中掺加纤维能改善其抗拉强度、抗弯强度和韧性。一些专利也提供了这样的方法。如：以废纺织品纤维增强混凝土侧面的复合墙板及制造方法（公开号：CN1364968），纤维复合增强混凝土井盖的制作方法（公开号：CN 1401860），高性能混杂纤维增强混凝土（公开号：CN 1686906），用于获得具有高机械强度和低容重的纤维增强混凝土混合物的配方（公开号：CN 101309879），超高强度纤维增强水泥组合物、超高强度纤维增强砂浆或混凝土以及超高强度水泥外加材料（公开号：CN101160268）。这些专利中所采用的纤维有金属纤维、玻璃纤维、废纺织纤维、低弹性模量纤维等。

虽然，已经存在一些短纤维增强普通混凝土的专利，但由于加气混凝土与普通混凝土的制备、成型过程有很大的差异，上述的一些短纤维并不能直接用于蒸压加气混凝土的增强。蒸压加气混凝土的制备是发泡剂与料浆中的碱性成分发生反应，生成氢气的过程。因此，蒸压加气混凝土的料浆碱性较大，远高于混凝土的碱性。另外，蒸压加气混凝土需要高温高压的蒸压养护。例如，将间位芳纶纤维用于蒸压加气混凝土中，由于受热以及碱的作用，芳纶纤维性能劣化，并不能发挥较好的增强效果。而钢纤维即使在使用时经过了防锈处理，在长期使用过程中，也会出现增强效果降低的问题。石棉纤维由于会引发癌症，现在也很难用于增强。因此，在短切纤维增强加气混凝土的工艺过程中，如何解决短切纤维在纤维在加气混凝土制备中的耐碱、耐高温高压的问题很关键。

在采用短切纤维增强混凝土过程中，阻碍短切纤维充分发挥增强效果的主要原因是短切纤维容易成团而分不均，特别是在纤维体积率和短纤维的长度较大的情况下，这种严重程度也随之增大。目前主要通过喷射法等工艺以克服这个缺点。采用短纤维增强蒸压加气混凝土时，纤维的团聚会直接影响发气气泡的形成过程，从而影响气孔的孔径、分布以及蒸压加气混凝土的强度与保温性能，因此短切纤维在蒸压加气混凝土中的分散问题是尤其需要解决的重要问题。

发明内容：

为了解决现有技术存在的短纤维增强蒸压加气混凝土时，纤维分散性不好，以及纤维不适应加气混凝土碱性、高温高压要求的缺点，本发明的提供了一种用于短切纤维增强加气混凝土的工艺方法，可以得到分散性好、耐碱性、耐高温高压性优良的强度增加的蒸压加气混凝土。

本发明的技术方案为：一种用于短切纤维增强加气混凝土的工艺方法，在短切纤维表面依次涂敷树脂、无机化合物粒子，并在树脂尚未硬化时，将涂敷处理后的短切纤维和分散剂加入蒸压加气混凝土的混合料浆中，按常规方法成型、初养硬化和蒸养处理，所述的短切纤维为对位芳纶或玄武岩短切纤维。

所述的树脂为聚丙烯树脂、环氧－酚醛树脂、环氧树脂、呋喃－环氧树脂中的任意一种。

所述的环氧树脂为线性、脂肪族环氧树脂。

所述的具有阳离子交换能力和吸附性的无机化合物为二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、氧化钛、高岭土中的任意一种。

所述的短切纤维的直径为6～12μm,长度3～12mm。

所述的分散剂为十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺中的任意一种。

有益效果

1. 采用对位芳纶或玄武岩短切纤维增强加气混凝土，增强后不影响蒸加气混凝土的保温性能。这是因为芳纶纤维的强度高、韧性大。选择芳纶纤维中强度较高、耐热性好，耐酸耐碱性等性能优异的种类，如对位芳纶纤维。玄武岩纤维的主要成SiO₂、Al₂O₃、Fe₂0₃、CaO、MgO、TiO₂等。玄武岩纤维具有许多独特的优点，如突出的力学性能、耐高温、吸湿性低，且绝缘性好、绝热隔音性能优异等优点，比较适用于蒸压加气混凝土中。而且，对位芳纶纤维和玄武岩纤维的比重小、导热系数小、隔热性好，掺入蒸压加气混凝土中，不会降低蒸压加气混凝土的轻质保温特性。

2. 采用分散剂进行预分散处理或者直接将分散剂加入蒸压加气混凝土的原料配合物中，来提高短切纤维在蒸压加气混凝土料浆中的分散性。

3. 采用纤维表面涂敷树脂，添加界面活性物质解决蒸压加气混凝土制备过程中短切纤维的耐热耐碱问题及短切纤维与基体的结合问题，提高蒸压加气混凝土的强度。采用树脂对短切玄武岩纤维的表面进行涂敷处理，以提高短切纤维的抗碱性。在聚烯烃树脂中，以聚丙烯为主要成分的树脂，由于价格低、物理化学性能优异、增强效率高，可以作为首选。除此之外，也可选择环氧-酚醛树脂，环氧树脂，呋喃环-氧树脂等。环氧树脂可选择线型、脂肪族环氧树脂。所形成的皮膜强度越高越好，这样，树脂与混凝土的结合强度较高，有利于提高纤维对蒸压加气混凝土的增强效果。

4. 将具有阳离子交换能力和吸附性的无机化合物吸附在在纤维表面。无机化合物离子作为短切纤维和蒸压加气混凝土的中间界面，使得短切纤维从蒸压加气混凝土基体中拔出困难，提高短切纤维的增强效果。

5. 本发明主要采用分散剂对短切纤维进行预分散处理的方法或者直接将分散剂加入蒸压加气混凝土的原料配合物中，来提高短切纤维在蒸压加气混凝土料浆中的分散性。

6. 在蒸压加气混凝土制备之前，先将短切纤维用本发明提出的方法进行树脂涂敷处理。调整树脂的硬化时间，在树脂尚未硬化时，将涂覆树脂的短切纤维加入蒸压加气混凝土的混合料浆中。在蒸压加气混凝土不断硬化、生成一系列硅酸水化物的过程中，和蒸压加气混凝土基体逐渐紧密地结合，提高短切纤维的增强效果。

具体实施方式：

一种用于短切纤维增强加气混凝土的工艺方法，能提高短切纤维在蒸压加气混凝土中分散性和耐碱性、耐高温高压的性能，采用树脂和具有阳离子交换能力和吸附性的无机化合物对短切纤维进行依次涂敷处理，在树脂尚未硬化时，将涂敷处理后的短切纤维和分散剂加入蒸压加气混凝土的混合料浆中，按常规方法成型、初养硬化和蒸养处理；

所述的短切纤维为对位芳纶或玄武岩短切纤维。

所述的树脂为聚丙烯树脂、环氧－酚醛树脂、环氧树脂、呋喃－环氧树脂中的任意一种。所述的环氧树脂为线性、脂肪族环氧树脂。环氧树脂可选用巴陵石化生产的CYD-128、E42、E44等牌号的环氧树脂。呋喃-环氧树脂可选用无锡久耐防腐材料有限公司生产的YJ呋喃树脂，HF9200呋喃环-氧树脂。环氧-酚醛树脂可选用无锡久耐防腐材料有限公司生产的F-51酚醛环氧树脂 F-44酚醛环氧树脂，江苏三木公司生产的F-44-80和F-53酚醛-环氧树脂。

在蒸压加气混凝土制备之前，先将短切纤维用本发明提出的方法进行树脂涂敷处理。调整树脂的硬化时间，在树脂尚未硬化时，将涂覆树脂的短切纤维加入蒸压加气混凝土的混合料浆中。在蒸压加气混凝土不断硬化、生成一系列硅酸水化物的过程中，和蒸压加气混凝土基体逐渐紧密地结合。

所述的具有阳离子交换能力和吸附性的无机化合物为二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、氧化钛、高岭土中的任意一种。无机化合物粒子可以和树脂混合形成混合物后再涂附在纤维表面，也可以在树脂涂附纤维表面后尚未硬化时，均匀涂在纤维表面。

所述的短切纤维的直径为6～12μm,长度3～12mm。

用短切玄武岩纤维增强蒸压加气混凝土在制备过程中的关键是尽可能将短切玄武岩纤维均匀分散到蒸压加气混凝土的料浆中。如果短切纤维在蒸压加气混凝土的料浆中不能均匀分散，会直接影响蒸压加气混凝土的力学性能和保温性能。本发明主要采用分散剂对短切纤维进行预分散处理的方法或者直接将分散剂加入蒸压加气混凝土的原料配合物中，来提高短切纤维在蒸压加气混凝土料浆中的分散性。分散剂可选择十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺中的任意一种。

比较例1：

称取粉煤灰544克，水泥96克，石灰128克，石膏32克，外加剂1.92克，水560克，稳泡剂0.064克。搅拌均匀后浇注成型，经过4小时预养护后，再蒸压养护，得到蒸压加气混凝土。测试其抗折强度、抗压强度。

实施例1:

称取直径9μm,长度3mm的短切玄武岩纤维8.08克。依次将聚丙烯树脂和高岭土涂覆在短切玄武岩纤维表面。称取与比较例1同样的蒸压加气混凝土原料，制备蒸压加气混凝土料浆。将树脂尚未固化的短切玄武岩纤维加入料浆中，再加入8克分散剂（十二烷基硫酸钠），搅拌均匀后浇注成型，经过4小时预养护后，再蒸压养护，得到蒸压加气混凝土。测试与比较例1相同的物理力学性能。

实施例2:

称取直径9μm,长度6mm的短切玄武岩纤维8.08克。原料重量、制备方法和工艺均同实施例1，制备蒸压加气混凝土。测试与比较例1相同的物理力学性能。

实施例3：

称取直径9μm,长度12mm的短切玄武岩纤维8.08克。原料重量、制备方法和工艺均同实施例1，制备蒸压加气混凝土。测试与比较例1相同的物理力学性能。

实施例4：

称取直径9μm,长度3mm的短切玄武岩纤维2.02克。原料重量、制备方法和工艺均同实施例1，制备蒸压加气混凝土。测试与比较例1相同的物理力学性能。

实施例5：

称取直径9μm,长度3mm的短切玄武岩纤维4.04克。原料重量、制备方法和工艺均同实施例1，制备蒸压加气混凝土。测试与比较例1相同的物理力学性能。

实施例6：

称取直径9μm,长度3mm的短切玄武岩纤维12.12克。原料重量、制备方法和工艺均同实施例1，制备蒸压加气混凝土。测试与比较例1相同的物理力学性能。

以上实施例的强度的测试结果见表1

表1 发明实施例与强度

Figure 2010105790747100002DEST_PATH_IMAGE001

注：1.D9L3的含义指短切玄武岩纤维的直径为9μm,长度为3mm。其它与此含义类似。

由上表可以看出当短切纤维的长度比较短的时候，分散性相对更好，当纤维的量相对提高时，增强的效果也会更好。

实施例7:

称取直径9μm,长度3mm的短切对位芳纶纤维8.08克。将环氧酚醛树脂涂敷在短切纤维表面，在树脂尚未硬化时，将二氧化硅涂覆在短切对位芳纶纤维表面。加入8克分散剂（甲基戊醇）到蒸压加气混凝土料浆中，将树脂尚未固化的短切对位芳纶纤维加入料浆中搅拌均匀后按常规方法浇注成型，经过4小时与养护后，再蒸压养护，得到蒸压加气混凝土。

实施例8:

称取直径9μm,长度3mm的短切玄武岩纤维8.08克。将呋喃-环氧树脂涂敷在短切玄武岩纤维表面，在树脂尚未硬化时，将三氧化二铝涂覆在短切玄武岩纤维表面。将树脂尚未固化的短切玄武岩纤维和8克分散剂（纤维素钠）一起加入料浆中搅拌均匀后按常规方法浇注成型，经过4小时与养护后，再蒸压养护，得到蒸压加气混凝土。

实施例9:

称取直径9μm,长度3mm的短切玄武岩纤维8.08克。将环氧树脂和氧化锆依次涂敷在短切玄武岩纤维表面，在树脂尚未硬化时，将树脂尚未固化的短切玄武岩纤维和8克分散剂（聚丙烯酰胺）一起加入料浆中搅拌均匀后按常规方法浇注成型，经过4小时与养护后，再蒸压养护，得到蒸压加气混凝土。

Claims

1.一种用于短切纤维增强加气混凝土的工艺方法，其特征在于，在短切纤维表面依次涂敷树脂、无机化合物粒子，并在树脂尚未硬化时，将涂敷处理后的短切纤维和分散剂加入蒸压加气混凝土的混合料浆中，按常规方法成型、初养硬化和蒸养处理；

所述的短切纤维为对位芳纶或玄武岩短切纤维；所述的无机化合物粒子为二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、氧化钛、高岭土中的任意一种。

2.如权利要求1所述的用于短切纤维增强加气混凝土的工艺方法，其特征在于，所述的树脂为聚丙烯树脂、环氧-酚醛树脂、环氧树脂、呋喃-环氧树脂中的任意一种。

3.如权利要求2所述的用于短切纤维增强加气混凝土的工艺方法，其特征在于，所述的环氧树脂为线性、脂肪族环氧树脂。

4.如权利要求1所述的用于短切纤维增强加气混凝土的工艺方法，其特征在于，所述的短切纤维的直径为6～12μm，长度3～12mm。

5.如权利要求1所述的用于短切纤维增强加气混凝土的工艺方法，其特征在于，所述的分散剂为十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺中的任意一种。