一种水泥基复合材料的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种水泥基复合材料的制造方法，该水泥基复合材料得制备方法是从纺丝机熔喷出来的有机短纤维热压成有机纤维无纺布，水泥复合材料预制成一定长度、宽度和厚度的水泥基，当水泥基的混净土刚好凝固时，在其表面喷施粘胶剂，将有机纤维无纺布粘结在水泥基表面，这样就完成了水泥基复合材料的制造。本发明专利技术的水泥基复合材料成本低，综合性能优越，使用方便，节约成本，广泛用于护坡、护沟、护渠、护堰等难于施工的地方。

A Manufacturing Method of Cement-based Composites

The invention discloses a manufacturing method of cement-based composite material. The preparation method of the cement-based composite material is that the organic staple fibers melted out from the spinning machine are hot-pressed into organic fibre non-woven cloth, and the cement composite material is prefabricated into a cement-based material with a certain length, width and thickness. When the cement-based soil is just solidified, the organic fibre non-woven cloth is sprayed with adhesive on the surface of the cement-based soil. By bonding to the cement-based surface, the manufacture of cement-based composites is completed. The cement-based composite material of the invention has low cost, superior comprehensive performance, convenient use and cost saving, and is widely used in slope protection, ditch protection, weir protection and other difficult construction places.

【技术实现步骤摘要】
一种水泥基复合材料的制造方法
本专利技术涉及混凝土建筑制造领域，特别涉及一种水泥基复合材料的制造方法。
技术介绍
建筑结构在其服役过程中都不可避免的会遭遇到动荷载的作用，如强震区工程结构的设计需要考虑地震作用；核电厂安全壳的设计要考虑可能发生的飞机撞击作用；国防建筑中防护结构的设计要抵御爆炸作用；桥梁需要考虑车辆、船舶的撞击等。近年来，由于反恐怖袭击的需要和地震频发，结构动态特性研究的重要性更显得突出。普通钢筋混凝土结构被广泛应用于承受地震和冲击荷载，如高层建筑、机场跑道、桥梁和军事掩体等重要建筑物，但由于混凝土材料的抗拉强度、延性、损伤容限和能量吸收能力较低，为了使混凝土结构能满足地震荷载作用下的性能需求，常需要在混凝土结构中配置大量的钢筋，这造成了结构的施工困难、费用高，而且其抗震能力有限，在高速冲击荷载作用下，混凝土材料容易开裂和发生脆性破坏，引起被撞击结构背面碎片高速弹出从而造成掩体内人员伤亡，因此，急需改善普通钢筋混凝土在地震和冲击荷载作用下的材料性能。据资料显示在混凝土内加入短纤维可以显著提高混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、断裂能以及抵抗疲劳和抗冲击的能力。因此，纤维混凝土是解决上述问题的一种有效途径。聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料具有极限拉应变大、拉伸应变硬化和多裂缝开展的特点，应用于承受疲劳荷载、地震荷载和有耐久性要求的结构有很好的效果，而聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料在动力冲击方面的性能还缺乏研究，在动力冲击荷载作用下材料不仅要具有很好的能量耗散能力而且对强度也有一定的要求，聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料加入钢纤维以得到更好的抗冲击性能，采用霍普金森杆装置对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料和PVA/钢混合增强水泥基复合材料进行动态压缩和动态劈拉试验，对比分析了不同纤维含量对动态性能的影响，在此基础上建立了材料的动态模型并进行了二次开发，最后进行了材料的动态响应的数值模拟分析。短纤维增强水泥基复合材料国内称为超高韧性水泥基复合材料或设计水泥基复合材料，在国外有资料显示短纤维增强水泥基复合材料微观力学、统计学和断裂力学设计出纤维掺量不超过总复合材料体积掺量2%，具有应变硬化、极限拉应变超过3%和多裂缝开展特性的一种纤维增强水泥基复合材料。强度是材料最基本的力学性能，国内外研究者对超高性能水泥基复合材料的强度性能进行了大量的研究。抗压强度的测试较为简单，而由于轴拉试验操作起来较为复杂，因此研究者经常采用抗折强度来对超高性能水泥基复合材料的抗拉性能进行表征。文献中在对超高性能水泥基复合材料强度性能进行研究时，主要从胶凝材料组成、纤维掺量、制备工艺以及养护制度等方面进行探索。同时也研究了在一定温度和蒸汽压力条件下，养护一定时间时，矿渣和粉煤灰取代部分水泥后对超高性能水泥基复合材料力学性能的影响。也研究了在掺合料掺量不高于４０％的条件下，材料的力学性能损失很小。此外，研究者对比了预压工艺对材料强度的影响，发现在浇筑后对材料进行８ｈ的预压（３０ＭＰａ）处理后，材料的力学性能大幅提升。研究了纤维掺量对超高性能水泥基复合材料强度性能的影响，抗压强度和抗折强度随纤维掺量的增加而呈现不同的变化规律。当纤维掺量由０％增至１％时，抗压强度增长较为明显，而抗折强度增长十分有限。当继续增加纤维掺量时，抗压强度增长速率放慢，而抗折强度出现大幅增长。此外，该研究还对比了纤维形状对超高性能水泥基复合材料力学性能的影响。设计水泥基复合材料所采用的纤维材料一般为钢纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维，其中采用钢纤维制作ECC材料虽然会出现应变硬化特征，但纤维掺量大，极限拉应变小，而采用聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维则能在纤维掺量比较小的情况下，制作出具有应变硬化、极限拉应变大和多裂缝开展的特点的设计水泥基复合材料，目前由于聚乙烯醇纤维相比聚丙烯纤维具有更好的物理和化学特性，从而被广泛用来制作设计水泥基复合材料。在中国专利申请号码No:201310460907.1中介绍了一种水泥基复合材料毯的制作工艺，在该水泥基复合材料毯中，是由上织物层、底织物层和设置在上织物层和底织物层之间的网状纤维织物层组成，而在上织物层、底织物层和网状纤维织物层却采用纤维丝线针刺连接或缝纫连接而成，在上织物层和底织物层之间设置加水即可固化的水泥基复合材料填充。但是，就该水泥基复合材料来说，在用作护渠时存在可能渗漏或脆裂等缺陷。在中国专利申请号码No：201320614213.4中介绍了一种水泥基复合材料毯的组成结构，受该水泥基复合材料毯的制作工艺工序的限制，使得浇筑水泥基复合材料时存在一定的难度，同时，在该水泥基复合材料用于护坡和护渠时，容易发生渗漏。为此，本专利技术为了克服以上技术存在的不足，在本专利技术的过程中，在水泥基复合材料的表面采用粘结技术，使得水泥基复合材料的制作工艺变得更为简单，同时，也会因采用粘结剂，可以防止水泥基复合材料渗漏等不良现象。
技术实现思路
本专利技术提供了一种水泥基复合材料的制造方法，目的是使得水泥基复合材料的制作工艺变得更为简单，同时防止水泥基复合材料渗漏等不良现象。本专利技术是这样实现的：一种水泥基复合材料的制造方法，该制造方法为纺丝机熔喷出来的有机短纤维热压成有机纤维无纺布、水泥复合材料的预制、水泥基复合材料的制造，具体采用如下工艺：（1）从纺丝机熔融喷出速度为10～20m/s聚乙烯纤维或聚丙烯纤维或聚酯纤维或聚苯硫醚纤维或聚丙烯腈纤维，用1～3MPa的高压氮气的温度为130～160℃，其喷出的角度与有机纤维喷口轴线成10～20°，所得有机短纤维由纺丝机下的传输带输入温度为60～120℃的保温甬道，在保温甬道内安装有可以将熔喷出来的有机短纤维压成无纺布的压机，熔喷聚乙烯纤维或聚丙烯纤维或聚酯纤维或聚苯硫醚纤维或聚丙烯腈短纤维经压机压制成有机纤维无纺布，有机纤维无纺布的透气率为18～38m3/min；（2）将P032.5R水泥、CON-A减水剂、河沙、砾石、长为18～38mm，直径为6～9µm的陶瓷纤维或/和E型玻璃纤维或/和玄武岩纤维、聚丙烯酰胺、水以500～550︰1.0～1.2︰700～900︰1000～1200︰15～30︰6～9︰130～200kg/m3的比例加入混凝土搅拌机中，搅拌均匀，得水泥混凝土浆料；（3）将步骤（2）所述的水泥混凝土浆料浇筑成长为1800～2000mm、宽为800～1200mm、厚为30～80mm的混凝土块；（4）当步骤（3）所述的混凝土块表面刚好凝固时，喷施E-446101环氧树脂粘胶剂或含异氰酸酯基聚氨酯粘胶剂，随即将步骤（1）所述的有机纤维无纺布，粘结在混凝土块的表面，当混凝土达到安定期后，即制成了水泥基复合材料。本专利技术的有益效果：1、本专利技术为了降低水泥基复合材料的制造成本和制造难度，采用熔喷短纤维直接压制成无纺布，其目的是，一方面是利用高压热氮气的温度，另外一方面是熔喷短纤维在没有完全冷却下来的条件下，直接输入保温甬道，在这样的保温甬道中，热压成无纺布，这样节约了无纺布的成本，又缩短了无纺布的制造工艺工序，同时还提高了无纺布纤维之间的粘结，从而提高无纺布的强度。2、本专利技术采用熔喷短纤维直接压制成无纺布的目的是，在无纺布的制造过程中，不使用粘结剂，而是充分利用熔喷纤维可以在一定温度条件下，可以发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥基复合材料的制造方法，所述制造方法为纺丝机熔喷出来的有机短纤维热压成无纺布、水泥复合材料的预制、水泥基复合材料的制造，其特征在于，采用如下工艺：（1）从纺丝机熔融喷出速度为10～20m/s有机纤维，用1～3MPa的高压氮气，温度为130～160℃，其喷出的角度与有机纤维喷口轴线成10～20°，所得有机短纤维由纺丝机下的传输带输入温度为60～120℃的保温甬道，在保温甬道内安装有可以将熔喷出来的有机短纤维压成无纺布的压机，熔喷有机短纤维经压机压制成有机纤维无纺布，有机纤维无纺布的透气率为18～38m3/min；（2）将P032.5R水泥、CON‑A减水剂、河沙、砾石、无机短纤维、聚丙烯酰胺、水以500～550︰1.0～1.2︰700～900︰1000～1200︰15～30︰6～9︰130～200kg/m3的比例加入混凝土搅拌机中，搅拌均匀，得水泥混凝土浆料；（3）将步骤（2）所述的水泥混凝土浆料浇筑成长为1800～2000mm、宽为800～1200mm、厚为30～80mm的混凝土块；（4）当步骤（3）所述的混凝土块表面刚好凝固时，喷施粘胶剂，随即将步骤（1）所述的有机纤维无纺布，粘结在混凝土块的表面，当混凝土达到安定期后，即制成了水泥基复合材料。...

【技术特征摘要】
1.一种水泥基复合材料的制造方法，所述制造方法为纺丝机熔喷出来的有机短纤维热压成无纺布、水泥复合材料的预制、水泥基复合材料的制造，其特征在于，采用如下工艺：（1）从纺丝机熔融喷出速度为10～20m/s有机纤维，用1～3MPa的高压氮气，温度为130～160℃，其喷出的角度与有机纤维喷口轴线成10～20°，所得有机短纤维由纺丝机下的传输带输入温度为60～120℃的保温甬道，在保温甬道内安装有可以将熔喷出来的有机短纤维压成无纺布的压机，熔喷有机短纤维经压机压制成有机纤维无纺布，有机纤维无纺布的透气率为18～38m3/min；（2）将P032.5R水泥、CON-A减水剂、河沙、砾石、无机短纤维、聚丙烯酰胺、水以500～550︰1.0～1.2︰700～900︰1000～1200︰15～30︰6～9︰130～200kg/m3的比例加入混凝土搅拌机中，搅拌均匀，得水泥混凝土...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈逊，
申请(专利权)人：德阳科吉高新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51