本发明专利技术公开了复掺碳纤维和纳米二氧化硅的复合砂浆及其制备工艺，取重量比的原材料，在容器中加入水、减水剂、碳纤维和纳米二氧化硅，搅拌均匀，在不高于30℃温度下超声25-35min，得到混合物，然后在水泥胶砂搅拌锅中加入所述混合物、水泥和砂，搅拌均匀，得到拌合物；把所述的拌合物浇注到模具中，再将模具置于振动台上，振动至表面冒浆；根据模具内拌合物的尺寸，插入用于连接外部电路的电极；再次振动；将模具放入养护箱中，在温度为20±1℃，湿度大于95％的条件下养护24小时后拆模，得试件。本发明专利技术结合纳米二氧化硅和碳纤维两者的优点，利用纳米二氧化硅和碳纤维的自身增强机理以及相互协同的促进增强作用，最终制备了抗折和抗压性能良好、电阻率变异系数小的复掺碳纤维和纳米二氧化硅的复合砂浆。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及建筑材料
，特别设及复渗碳纤维和纳米二氧化娃的复合砂浆 及其制备工艺。
技术介绍
碳纤维作为新一代水泥基复合材料的增强纤维，因其具有低密度、较高的抗拉强 度、耐腐蚀性、良好的导电导热性能等优异的特性而成为理想的水泥基增强材料。在水泥基 复合材料中加入短切碳纤维，不仅可W明显提高水泥基复合材料的抗剪强度和弹性模量等 力学性能，而且可W赋予碳纤维水泥基材料某些功能/智能特性，极大的扩展了水泥基材 料的应用范围。 单渗碳纤维的水泥基材料不仅抗折强度、弯曲初性等力学性能有很大程度的提 高，而且具有某些功能特性。碳纤维主要通过桥联、拔出、拔断、抑制裂纹扩展等提高水泥基 材料的力学性能。由于碳纤维具有优良的导电性，水泥基材料渗加碳纤维后电阻率将大大 降低。碳纤维对水泥基材料的增强W及对其导电性能的提升和碳纤维在水泥基体中的分散 W及碳纤维和水泥基体的粘结强度密切相关。 但是由于碳纤维是直径极细的疏水纤维，不容易分散且甲基纤维素等分散剂的使 用会引入大量的空气，运不仅减弱碳纤维的增强效果，甚至会降低水泥基材料的强度。在宏 观上的表现为：碳纤维对水泥基材料抗折强度的提高会在一定程度上降低水泥基材料的抗 压强度。另外，碳纤维分散不均匀还会使碳纤维复合水泥基材料的电阻率即使在相同配比 的情况下离散性也较大。
技术实现思路
为提供一种力学性能优良、电阻率离散性小的水泥基材料，本专利技术制备了复渗碳 纤维和纳米二氧化娃的复合砂浆，技术方案如下： 复渗碳纤维和纳米二氧化娃的复合砂浆，原材料包括水泥、碳纤维、纳米二氧化 娃、水、砂和减水剂。 所述碳纤维优选为聚丙締腊基碳纤维。所述砂为河砂或标准砂（水泥领域通用材 料）。所述的水泥优选为普通娃酸盐水泥。 作为优选的技术方案，复渗碳纤维和纳米二氧化娃的复合砂浆的原材料包括W下 重量比的水泥1份、碳纤维0. 004-0. 04份、纳米二氧化娃0. 01-0. 02份、水0. 35-0. 38份和 砂2-3份。 阳009] 作为优选的技术方案，所述纳米二氧化娃的粒径为12nm-40nm。 作为优选的技术方案，所述碳纤维的长度为3-6mm。 作为优选的技术方案，所述原材料还包括0. 008-0.012份的减水剂。 本专利技术还提供所述复渗碳纤维和纳米二氧化娃的复合砂浆制备工艺，包括W下步 骤：（1)取所述重量比的原材料，在容器中加入：水、减水剂、碳纤维和纳米二氧化娃，揽拌 均匀，在不高于30°C溫度下超声25-35min，得到混合物，然后在水泥胶砂揽拌锅中加入所 述混合物、水泥、砂，揽拌均匀，得到拌合物； (2)把所述的拌合物诱注到模具中，再将模具置于振动台上，振动至表面冒浆； 做根据模具内拌合物的尺寸，插入用于连接外部电路的电极巧稍微振动，确保 电极和拌合物接触良好即可。本专利技术所述的电极为导电的网状电极，优选不诱钢丝网。(4)将模具放入养护箱中，在溫度为20±rc，湿度大于95%的条件下养护24小时 后拆模，得试件。 本专利技术还提供所述复渗碳纤维和纳米二氧化娃的复合砂浆在低溫施工建筑用材 料、发热材料、电磁材料或混凝±结构健康监测材料中的应用。 本专利技术结合纳米二氧化娃和碳纤维两者的优点，利用纳米二氧化娃和碳纤维的自 身增强机理W及相互协同的促进增强作用，最终制备了抗折和抗压性能良好、电阻率离散 性小的复渗碳纤维和纳米二氧化娃的复合砂浆。1、纳米二氧化娃，具有高的比表面积和反应活性，其可W通过火山灰效应、填充效 应和晶核效应等来增加水化产物，使水泥基体更加密实，同时促进水泥水化W及优化界面 过渡区（例如，减小氨氧化巧的尺寸W优化界面过渡区，比较图1和图2可知）。 2、纳米二氧化娃的高火山灰活性可W优化纤维和水泥基体的结合界面（如图3)。 3、纳米二氧化娃和碳纤维还能起到相互促进分散的作用，纳米二氧化娃可W很好 地吸附在碳纤维上，促进碳纤维分散，同时碳纤维也促进了纳米二氧化娃的分散，降低了纳 米二氧化娃结团的概率。 4、复渗碳纤维和纳米二氧化娃的复合砂浆的具有优越力学性能，抗压强度大大提 高，其中3天抗压强度可达46. 6-50. 3MPa(与空白件相比增加60. 1 % -72. 9 % )。 5、本专利技术复渗碳纤维和纳米二氧化娃的复合砂浆的电阻率离散性（变异系数： 0. 012-0. 036)小，同组试件的电阻率更稳定。【附图说明】 阳〇2引本专利技术附图4幅，图1试件1中氨氧化巧的扫描电镜照片；图2试件3中氨氧化巧的扫描电镜照片； 图3试件3中纤维拔出时表面附着水化产物的电镜照片； 图4试件尺寸及电极布置示意图。【具体实施方式】 下述非限制性实施例可W使本领域的普通技术人员更全面地理解本专利技术，但不W 任何方式限制本专利技术。 实施例1-3复渗碳纤维和纳米二氧化娃的复合砂浆 表1原材料重量比配比阳0巧 （1)取表1所述配比的原材料；在容器中加入冰、减水剂、碳纤维和纳米二氧化 娃，揽拌均匀，在25°c下超声30min，得到混合物，冷却至常溫；然后在水泥胶砂揽拌锅中加 入所述混合物、水泥、标准砂，揽拌均匀，得到拌合物； (2)把所述的拌合物诱注到模具（40mmX40mmX160mm)中，再将模具置于振动台 上，振动20秒； (3)根据模具内拌合物的尺寸，插入用于连接外部电路的电极（如图4所示），振 动10秒；[00对 （4)将模具放入养护箱中，在溫度为20 ±rc，湿度大于95 %的条件下养护24小时 后拆模，得试件。 拆模后养护：拆模W后将试件立即放入到2〇±rc的水中养护。 抗折强度：用胶砂抗折仪进行抗折强度测试。 抗压强度：用万能试验机对试件的抗压强度进行测量，位移控制方式，加载速率为 1.2mm/min。 电阻：用万用表进行测试，测试方法为，交流，两电极。 电阻率通过公式P=RS^计算得到。 表2抗折强度、抗压强度及其增长率阳0创 由表2可知，1 %纳米二氧化娃和1. 1 % 3mm碳纤维复合砂浆比空白砂浆的3天和 28天抗折强度分别提高了 34. 8%和25. 9%，而3天和28天抗压强度分别提高了 60. 1%和 21. 2%。1%纳米二氧化娃和1. 1% 6mm碳纤维复合砂浆比空白砂浆的3天和28天抗折强 度分别提高了 24. 6%和18. 5%，而3天和28天抗压强度分别提高了 72. 9%和19. 3%。纳 米二氧化娃和碳纤维复渗不仅提高了砂浆的抗折强度，而且大幅度提高了其抗压强度，尤 其是复合砂浆的早期抗压强度，提高程度高达72. 9%。 表3静态电阻率及其变异系数 由表3可知，碳纤维可W提高砂浆的导电性。其中复渗1. 1% 3mm的碳纤维和1% 的纳米二氧化娃可W使砂浆的28天电阻率降低71 %。复渗1. 1 %6mm的碳纤维和1 %的纳 米二氧化娃可W使砂浆的28天电阻率降低89%。分析试件的变异系数可知，试件2和试件 3的变异系数都小于试件1，运说明纳米二氧化娃促进了碳纤维的分散。【主权项】1. 复掺碳纤维和纳米二氧化硅的复合砂浆，原材料包括：水泥、碳纤维、纳米二氧化 娃、水、砂和减水剂。2. 根据权利要求1所述的复合砂浆，其特征在于，原材料包括以下重量比的水泥1份、 碳纤维0. 004-0. 04份、纳米二氧化硅0. 01-0. 02份、本文档来自技高网...
【技术保护点】
复掺碳纤维和纳米二氧化硅的复合砂浆，原材料包括：水泥、碳纤维、纳米二氧化硅、水、砂和减水剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩宝国，张立卿，王云洋，欧进萍，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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