[发明专利]回收废旧地毯纤维增强水泥基复合材料及其制法和应用

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种回收废旧地毯纤维增强水泥基复合材料及其制法和应用。

背景技术

水泥基材料在水化和干燥过程中产生收缩，导致水泥基材料产生裂缝，造成其力学性能下降，抗渗漏性能下降。在水泥基材料中加入纤维，可以有效的抑制裂缝的产生和扩张，从而提高水泥基材料的力学性能，如抗裂性能。石棉是最早用于增强水泥基材料的无机矿物纤维，但是其对人体有害，现已被禁止使用。人工合成有机纤维品种丰富、性能优异，被广泛用来增强水泥基材料，常用的合成有机纤维有涤纶、尼龙、腈纶、丙纶等。如聚丙烯纤维(丙纶)因其化学稳定性好、性能优异，特别适用于增强碱性的水泥基材料。CN101274831、CN101891417A和CN1242345分别公开了“碳纳米管纤维水泥基材料及其制备方法”、“一种强韧性聚丙烯纤维增强水泥基复合材料及其制备方法”和“微细聚丙烯纤维增强水泥基复合材料和用途”。碳纳米管、强韧性聚丙烯纤维和微细聚丙烯纤维可以有效的改善和提高水泥基材料的性能，尤其是抗裂、防渗漏性能，但是这些人工合成纤维生产成本高，价格昂贵，造成单位体积水泥基材料成本较高。

地毯中蕴含大量的有机合成纤维，我国每年的地毯消耗量较大，每年产生约5000万平方米废旧地毯，虽然己有一些废旧地毯的回收和利用方法，如CN101845150A公开的“一种废旧地毯再生利用加工方法”，但地毯回收利用率仅为4.5%左右。大量废旧地毯通常采用焚烧和填埋法处理，这样既浪费资源，又产生大量的粉尘和有毒气体，污染环境。废旧地毯来源广泛，对废弃资源进行再次利用，从中回收地毯纤维工艺简单。与其它纤维材料相比，回收的地毯纤维成本低廉，应用于水泥基复合材料中可显著降低其成本，同时具有良好的社会和经济效应。利用我们发明的专利制备的回收废旧地毯纤维增强水泥基复合材料，制成一种抗压强度、抗折强度和抗渗等性能更好的纤维增强水泥基复合材料。本发明的回收废旧地毯纤维增强水泥基复合材料可用于土木建筑工程、农田水利设施、交通领域，尤其适用于防开裂、抗渗漏要求较高的水利设施和储罐。

发明内容

本发明针对上述的问题，提供一种纤维成本低、对加工工艺及操作环境要求较低、力学性能稳定、韧性好的地毯纤维增强水泥基复合材料及其制法和应用。

本发明的组成及重量配比为：水泥：15.2%~50.5%、矿物掺合料：12.1~35.8%、石子：10.2%~31.5%、沙子：18.2%~24.2%、水：6.5%~18.5%、减水剂：1.0%~2.8%、增稠剂：0.1%~0.2%、地毯纤维：1.4%~2.8%。

地毯纤维来自回收的废旧地毯。地毯纤维由废旧地毯经剥离、清洗、脱胶、除杂和干燥处理得到，地毯纤维长度为1~5cm。

矿物掺合料为粉煤灰、矿渣或钢渣。

减水剂为聚羧酸系或萘系减水剂。

增稠剂为羟丙基甲基纤维素和羟乙基纤维素。

本发明的制法为：

将重量配比依次为15.2%~50.5%、12.1~35.8%、10.2%~31.5%、18.2%~24.2%、1.4%~2.8%的水泥、矿物掺合料、石子、沙子、地毯纤维添加到搅拌机的搅拌桶内进行搅拌，直到各基体材料搅拌均匀为止；将重量配比为6.5%~18.5%、1.0%~2.8%、0.1%~0.2%的水、减水剂、增稠剂缓慢加入上述基体材料中，持续进行搅拌，直到形成均匀的流动性较好的糊状浆体为止。

回收废旧的地毯纤维增强水泥基复合材料可用于土木建筑工程、农田水利设施、交通领域，尤其适用于防开裂、抗渗漏要求较高的水利设施和储罐。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1．地毯纤维来源广泛，成本低

一般用于增强水泥基复合材料的有机纤维直接由工业原料生产而来，成本高，价格较高。我国每年产生的废弃地毯总量约5000万平方米，地毯纤维来源广，回收空间大，回收工艺简单，成本低廉。

2. 对工艺要求及操作要求较低

在对回收废旧地毯纤维增强水泥基复合材料进行制备时，在室温下即可进行，对加工工艺以及操作环境要求较低，而且操作简便。

3. 地毯纤维韧性好、耐久性好

地毯纤维本身必须具有优异韧性和耐久性才能满足地毯使用的要求，因此回收地毯纤维具有的优异韧性和耐久性也将适用于水泥基材料。

4. 地毯纤维质量轻

地毯纤维为有机纤维，其要比其它加入水泥基复合材料的合成纤维、钢纤维等都要轻，这样可以有效降低水泥基复合材料的自身重量。