CN110606681A - 纤维素纤维混凝土的纤维预分散方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维素纤维混凝土的纤维预分散方法。所述方法先将片状纤维素纤维浸泡在水中使其吸水饱和，然后将纤维与硅烷偶联剂搅拌混合，使硅烷偶联剂与纤维充分接触，再加入人工机制砂和细砂，使纤维在水中呈现初步单丝形态，最后球磨，使纤维最终完全单丝分散。本发明利用纤维素纤维中空亲水的特性，使纤维吸收足够水分发生膨胀，加入的硅烷偶联剂和细砂更容易进入纤维之间的间隙，然后再进行搅拌与球磨，使片状纤维素纤维在水中具有良好的单丝分散性。
Description
技术领域
本发明属于纤维素纤维混凝土的制备技术领域，涉及一种纤维素纤维混凝土的纤维预分散方法。
背景技术
硅酸盐水泥由于具有原材料易得、使用方法简单、性能出众等优势，迅速成为最主流的建筑工程材料。但是素混凝土的抗拉性能、抗弯性能和韧性差，结构破坏具有突然性等缺点在一定程度上限制了其应用场景。在混凝土中掺入纤维能较好地改变这种现象，这些在混凝土中乱向分布的纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，大幅提高素混凝土的抗拉强度、抗变形能力和动载荷的抵抗力，有效提升了混凝土的延性和韧性。而纤维素纤维是第三代混凝土工程纤维，具有内部中空和亲水性好的特点，在水化早期可以吸收水分，水化后期再进行释放，有利于混凝土的内养护效应，可以有效提高混凝土的强度，增强混凝土的耐久性，是纤维混凝土研究领域的重要方向。
根据纤维增强机理的各种理论，诸如纤维间距理论、复合材料理论和微观断裂理论，以及大量的试验数据的分析，可以确定纤维的增强效果主要取决于基体强度，纤维的长径比，纤维的体积率，纤维与基体间的粘结强度，以及纤维在基体中分散性的影响。
对纤维在基体中分散性的研究表明，纤维素纤维在基体中的分散效果对混凝土的强度和韧性有较大影响，由于纤维素纤维是有机纤维，刚度低易粘结，所以需要进行预分散，并对纤维进行表面处理。但是，在实验过程中发现，纤维素纤维产品一般是片状形态，普通水洗方法难以做到完全分散，直接采用球磨方法需球磨3个小时以上，通常球磨机的功率较大，能源消耗较高，且长时间球磨容易对纤维表面造成磨损，破坏了纤维素纤维中空亲水的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便快捷、降低能耗的纤维素纤维混凝土的纤维预分散方法。该方法利用纤维素纤维中空亲水的特性，使硅烷偶联剂与纤维素纤维充分接触，提高纤维在混凝土中的分散性，有效提高混凝土的耐久性。
实现本发明目的的技术解决方案为：
纤维素纤维混凝土的纤维预分散方法，包括以下步骤：
步骤1，纤维素纤维充分吸水：将片状纤维素纤维完全泡入水中，使其充分吸收水分至饱和；
步骤2，纤维素纤维与硅烷偶联剂搅拌：将充分吸收水分的纤维素纤维和硅烷偶联剂混合，高速搅拌，使硅烷偶联剂与纤维充分接触；
步骤3，纤维素纤维与砂石搅拌：将充分接触硅烷偶联剂的纤维素纤维与人工机制砂和细砂混合，高速搅拌，使纤维从片状转为初步的单丝形态；
步骤4，纤维素纤维球磨：将初步单丝形态的纤维素纤维球磨，形成最终的单丝形态。
步骤1中，吸收水分的时间为1天以上。
步骤2中，高速搅拌速度为80～100转/分钟，搅拌时间为40～60分钟。
步骤2中，所述的硅烷偶联剂为KH-550型硅烷偶联剂，硅烷偶联剂浓度为5‰。
步骤3中，高速搅拌速度为80～100转/分钟，搅拌时间为20～30分钟。
步骤4中，球磨时间为20～30分钟。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)采用本发明的预分散方法，使片状纤维素纤维分散为单丝状态，能够在混凝土浆体中均匀分散，可以最大限度的利用纤维素纤维的中空亲水特性，使其内养护效应充分发挥，提高混凝土耐久性。
(2)球磨机的功率大，长时间工作耗能高，且容易对纤维表面造成较大磨损。通过本发明的预分散方法，极大减少了纤维素纤维的球磨时间，并优化了纤维表面磨损问题，利于其后期应用。
附图说明
图1是片状纤维素纤维实物图。
图2是纤维素纤维经过普通水洗方法分散后的实物图。
图3是纤维素纤维分散前的状态图。
图4是纤维素纤维分散后的状态图。
图5是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详述。
纤维素纤维混凝土的纤维预分散方法，主要包括以下步骤：
步骤1、纤维素纤维充分吸水：将片状纤维素纤维完全泡入水中，使其充分吸收水分1天后出现明显的膨胀状态；考虑到纤维素纤维中空亲水的特性，浸泡时水与纤维的质量比为100:1加入，保证水分充分吸收。
纤维素纤维材料：型号为Ultra fiber 500型，主要性能如下：
1)平均长度：12mm；
2)单丝直径：18m；
3)密度：1.10g/cm3；
4)极限抗拉强度：750MPa；
5)弹性模量：35GPa；
6)极限延伸率：3.5％。
步骤2、纤维素纤维与硅烷偶联剂搅拌：将步骤1中充分吸收水分的纤维素纤维加入搅拌机中，再分别加入与纤维质量比为1:8的KH-550型硅烷偶联剂和与纤维质量比为25:1的水，以转速80转/分钟搅拌60分钟，使硅烷偶联剂和纤维表面充分接触，降低纤维之间的界面粘结力，有利于后续分散。
步骤3、纤维素纤维与砂石搅拌：将步骤2中充分接触硅烷偶联剂的纤维素纤维与人工机制砂和细砂一同加入搅拌机中，以转速80转/分钟搅拌30分钟，利用细集料搅拌时的摩擦作用使纤维从片状转为具有初步的单丝形态。
为保证细集料的摩擦作用能充分发挥，细集料具体级配如表1。
表1细集料各粒径范围的筛余
步骤4、纤维素纤维球磨：将步骤3中具有初步单丝形态的纤维素纤维球磨30分钟，出现最终的分散状态。
图1为购买的纤维素纤维产品实物图。从图中可以看出产品为片状，且纤维间接触紧密，难以完全分散。
图2为普通水洗方法分散后的纤维素纤维实物图。从图中可以看出普通水洗方法很难将纤维素纤维完全分散，仍有团聚效应。
图3为纤维素纤维分散前的电镜图。该图可以从微观层面证实产品的纤维间接触较为紧密，且有部分交叉，分散困难。
图4为采用本发明方法将纤维素纤维分散后的电镜图。从图中可以看出该方法将纤维素纤维分散成了明显的单丝状态，且对纤维表面磨损较少。
Claims (6)
1.纤维素纤维混凝土的纤维预分散方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，纤维素纤维充分吸水：将片状纤维素纤维完全泡入水中，使其充分吸收水分至饱和；
步骤2，纤维素纤维与硅烷偶联剂搅拌：将充分吸收水分的纤维素纤维和硅烷偶联剂混合，高速搅拌，使硅烷偶联剂与纤维充分接触；
步骤3，纤维素纤维与砂石搅拌：将充分接触硅烷偶联剂的纤维素纤维与人工机制砂和细砂混合，高速搅拌，使纤维从片状转为初步的单丝形态；
步骤4，纤维素纤维球磨：将初步单丝形态的纤维素纤维球磨，形成最终的单丝形态。
2.根据权利要求1所述的纤维预分散方法，其特征在于，步骤1中，吸收水分的时间为1天以上。
3.根据权利要求1所述的纤维预分散方法，其特征在于，步骤2中，高速搅拌速度为80～100转/分钟，搅拌时间为40～60分钟。
4.根据权利要求1所述的纤维预分散方法，其特征在于，步骤2中，所述的硅烷偶联剂为KH-550型硅烷偶联剂，硅烷偶联剂浓度为5‰。
5.根据权利要求1所述的纤维预分散方法，其特征在于，步骤3中，高速搅拌速度为80～100转/分钟，搅拌时间为20～30分钟。
6.根据权利要求1所述的纤维预分散方法，其特征在于，步骤4中，球磨时间为20～30分钟。
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