改善纤维丝与水泥基体界面力学性能的织物增强水泥基复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改善纤维丝与水泥基体界面性能的织物增强水泥基复合材料制备方法，以及基于该方法制备的复合材料。将逐根平行排布的连续纤维细丝浸入水泥浆液中，然后加捻形成细纤维束，再将细纤维束浸入水泥砂浆中，再加捻形成粗纤维束，最后由粗纤维束制备成各样的织物增强水泥基复合材料。本发明专利技术提供的水泥基复合材料制备方法可有效提升纤维丝与水泥的粘接效果，提高纤维丝与水泥基体界面性能，从而显著提升制备出的水泥基复合材料的整体力学性能。力学性能。力学性能。

【技术实现步骤摘要】
改善纤维丝与水泥基体界面力学性能的织物增强水泥基复合材料的制备方法


[0001]本专利技术属于织物增强水泥基复合材料制备
，具体涉及改善纤维丝与水泥基体界面性能的制备方法及采用该方法制备的复合材料。

技术介绍

[0002]本专利技术所涉及水泥、水泥基体、水泥浆液/砂浆等名词包含单纯由水泥粉体与水混合形成的水泥，以及包含不同尺寸的沙石、粉煤灰、矿渣等常见增强骨料形成的水泥混凝土。近年来，纤维织物增强水泥基复合材料以其优异的力学性能和便捷的施工方法，被广泛应用于结构建造、修复等工程，取得了显著的经济效益。然而，由于渗透性等原因，液态水泥难以有效浸润纤维束，尤其是纤维束内部的纤维丝与水泥基体之间存在大量空隙等缺陷，导致纤维丝与水泥基体界面性能过于薄弱，大大降低了纤维丝之间的协同作用，从而无法有效发挥纤维织物网的优异力学性能。为提升纤维丝间的协同作用效果，目前主要存在以下两种技术方案：
[0003](1)纤维丝或纤维束直接加捻形成纤维束然后与水泥基体混合形成复合材料。该方法可在一定程度上提升纤维丝间的协同作用效果。然而，该方法依然存在水泥基体无法有效浸润纤维束内部纤维丝的问题，纤维丝协同作用的提升主要依靠纤维丝间的摩擦效应来实现，而纤维丝间的摩擦力与纤维束的张紧状态直接相关，且纤维丝之间表面较为光滑，难以形成足够的摩擦力。此外，纤维丝协同作用提升然而纤维束内部含有大量纤维丝，各纤维丝的张紧程度不一，加捻过程中，张紧程度较高的纤维丝之间有一定的协同作用，而较为松弛的纤维丝难以有效发挥其协同作用。因此该方法对织物增强水泥基复合材料力学性能，尤其是纤维丝与水泥基体之间的界面性能提升效果有限，无法有效解决问题。
[0004](2)纤维束与树脂浸润固化，形成纤维增强树脂基复合材料织物网格，然后该网格与水泥基体混合形成织物增强水泥基复合材料。该方法利用了树脂基体优良的浸润性和优异的力学性能，能够显著提升纤维束内纤维丝的协同作用，进一步显著提升织物增强水泥基复合材料的力学性能。然而，该方法主要存在两方面的缺陷。一方面，树脂基体相比于水泥基体，成本明显较高，且树脂固化需要专门的设备和工艺条件，采用该方法制备材料，成本显著升高，不适用于民用建筑结构等成本敏感的工程应用。另一方面，纤维束与树脂浸润固化后形成的织物网格具有较强的刚性，难以与较复杂表面贴合，而建筑结构中存在大量的转角、曲面等结构，该方法工程应用范围有限。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的第一目的是针对织物增强水泥基复合材料中纤维束内部纤维丝与水泥基体界面力学性能较弱这一关键问题，以及现有技术方案存在的缺陷，提供一种改善纤维丝与水泥基体界面性能的织物增强水泥基复合材料制备方法，从而有效提升织物增强水泥基复合材料的力学性能，并将材料制备成本及应用领域保持在合理范围。
[0006]本专利技术的第二目的是提供一种基于所述改善纤维丝与水泥基体界面性能的织物增强水泥基复合材料制备方法制备出的水泥基体的复合材料、及其结构。
[0007]技术方案：本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种改善纤维丝与水泥基体界面性能的织物增强水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤一：将连续纤维丝逐根平行排布，纤维丝间保持一定间隙；
[0010]步骤二：将逐根平行排布的连续纤维丝浸入预先调配好的1#水泥浆液中；
[0011]步骤三：采用1#纤维加捻设备将数根相邻的浸渍水泥浆液的连续纤维丝加捻形成细纤维束；
[0012]步骤四：将加捻后的细纤维束再次浸入预先调配好的2#水泥砂浆中；
[0013]步骤五：采用2#纤维加捻设备将再次浸渍水泥砂浆后的细纤维束加捻形成粗纤维束；
[0014]步骤六：将粗纤维束按照实际工程需求制备成为纤维织物网；
[0015]步骤七：按照实际工程需求，将纤维织物网按照设计的取向和层数与水泥或混凝土混合制备成织物增强水泥基复合材料。
[0016]进一步的，步骤一中，纤维丝平行排布方式可以为单层平行排布或多层平行排布，具体排布方式需与加捻设备加捻端口数量和位置相协调。
[0017]进一步的，步骤二中，预先调配好的1#水泥浆液要有足够低的黏度和足够细的颗粒度，以保证1#水泥浆液能有效浸润纤维丝，并在纤维丝加捻过程中有效保留在加捻后的细纤维束内部。
[0018]进一步的，步骤四中，预先2#调配好的水泥砂浆中可添加一定比例的细沙等骨料以增强水泥砂浆固化后力学性能。水泥砂浆中的骨料尺寸需保证能良好浸润细纤维束表面，并有效保留在加捻后的粗纤维束内部。
[0019]进一步的，步骤四中，若实际工程需求对水泥砂浆固化后的力学性能无特殊要求，则1#水泥砂浆可采用与2#水泥浆液相同的材料配比。进一步，步骤四和步骤五可以省略，只需在步骤二中直接将一定数量的相邻平行连续纤维丝浸渍水泥浆液后直接加捻制备成粗纤维束。
[0020]进一步的，步骤六中，纤维织物网中的粗纤维束可相互垂直或有一定夹角，不同方向的粗纤维束尺寸可一致或不一致，可根据实际工程需要确定。
[0021]一种根据所述方法制备的水泥基体的织物预浸料、织物增强水泥基复合材料及其结构。
[0022]本专利技术的有益效果:
[0023]本专利技术首先将纤维丝平行排布，纤维丝间保持一定间隙，然后将纤维丝与水泥浆体浸润后加捻形成细纤维束。该操作可保证纤维丝与水泥浆体充分浸润接触，提升纤维丝与水泥界面粘接效果，并通过纤维丝加捻操作显著降低了纤维丝界面在后续制备过程中出现脱粘的可能，有助于保持纤维丝界面粘接质量，本专利技术进一步将细纤维束再次与水泥浆体浸润然后加捻形成粗纤维束。该操作可使得细纤维束表面充分与水泥浆体浸润，并在后续制备过程中降低细纤维束见界面脱粘概率，进一步提升纤维间协同作用。综上，本专利技术通过改善纤维丝及细纤维束与水泥基体间的界面性能，可显著提升织物增强水泥基复合材料
整体力学性能。此外，本专利技术仅增加了两次浸润及加捻步骤，成本增加较少，且适用于各种复杂结构表面，适用范围较广。
附图说明
[0024]图1是本专利技术的界面性能改善的织物增强水泥基复合材料制备方法示意图，其中,(1)为原始纤维纱线，(2)为纤维分丝机，(3)为平行排布的连续纤维丝，(4)预先调配好的1#水泥浆液，(5)为1#纤维加捻设备，(6)为加捻后的细纤维束，(7)为预先调配好的2#水泥砂浆，(8)为2#纤维加捻设备，(9)为加捻后的粗纤维束，(10)为纤维织物网，(11)为织物增强水泥基复合材料。
具体实施方式
[0025]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本专利技术的优点和特征，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚的界定。本专利技术所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]实施例
[0027]一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善纤维丝与水泥基体界面性能的织物增强水泥基复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：通过纤维分丝机(2)将原始纤维纱线(1)分成逐根平行排布的连续纤维丝(3)，纤维丝间保持一定间隙；步骤二：将逐根平行排布的连续纤维丝(3)浸入预先调配好的1#水泥浆液(4)中；步骤三：采用1#纤维加捻设备(5)将数根相邻的浸渍水泥浆液的连续纤维丝加捻形成细纤维束(6)；步骤四：将加捻后的细纤维束(6)再次浸入预先调配好的2#水泥砂浆(7)中；步骤五：采用2#纤维加捻设备(8)将再次浸渍水泥砂浆后的细纤维束加捻形成粗纤维束(9)；步骤六：将粗纤维束(9)按照实际工程需求制备成为纤维织物网(10)；步骤七：按照实际工程需求，将纤维织物网(9)按照设计的取向和层数与水泥或混凝土混合制备成织物增强水泥基复合材料(11)。2.根据权利要求1所述的改善纤维丝与水泥基体界面性能的织物增强水泥基复合材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤一中，纤维丝平行排布方式可以为单层平行排布或多层平行排布，具体排布方式需与加捻设备加捻端口数量和位置相协调。3.根据权利要求1所述的改善纤维丝与水泥基体界面性能的织物增强水泥基复合材料制备方法，其特征在于：所述的步骤二中，预先调配好的1#水泥浆液(4)要有足够低的黏度和足够细的颗粒度，以保证1#水泥浆液(4)能有效浸润纤维丝，并在纤维丝加捻过程中有效保留在加捻后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳超，金江，曹小建，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：