[发明专利]一种基于硅烷表面处理后钢纤维的水泥基复合材料

权利要求书

1.一种基于硅烷表面处理后钢纤维的水泥基复合材料，其特征在于该水泥基复合材料水所用的钢纤维经过表面改性，表面处理剂由硅烷水解液或硅烷水解液与硝酸锆、氟化钛、氟化锆、六氟锆酸其中的一种或多种材料组成；所述水泥基复合材料由水泥、粉煤灰、硅灰、石英粉、减水剂、细砂、水及所述表面改性的钢纤维为原材料制备而成，各组分含量按质量分数计算，其比例为：水泥1000-1500份、细砂1000-1800份、水180-650份、钢纤维70-230份；粉煤灰不超过350份，硅灰不超过350份；石英粉不超过500份，减水剂不超过50份；

基于硅烷偶联剂对钢纤维进行表面处理的过程，包括以下步骤：

(1)表面处理剂的配置：

将去离子水和醇按一定比例均匀混合，制得醇的水溶液，加入适量硅烷偶联剂，常温下充分搅拌，混合均匀，制得硅烷偶联剂水解液，密封保存； 待硅烷偶联剂水解充分后，按一定比例加入硝酸锆、氟化钛、氟化锆、六氟锆酸，常温下充分搅拌，混合均匀；

(2)钢纤维的预处理：

取钢纤维适量，采用稀盐酸或相应的退镀剂，去除钢纤维表面的氧化层和金属镀层，用清洁液清洗去除金属表面油污杂质，再用去离子水冲洗；

用强碱溶液浸泡，然后将钢纤维取出，用清水冲洗，再浸入无水乙醇中,得到预处理好的钢纤维；

(3)表面处理剂在钢纤维表面的涂覆：

取预处理好的钢纤维，擦干或风干表面附着的无水乙醇，然后浸入到硅烷偶联剂水解液中，待吸附完成后，将钢纤维取出，置于90-120℃环境中，恒温烘干，时间为0.5-2h，得到改性后的钢纤维。

2.根据权利要求1所述的一种基于硅烷表面处理后钢纤维的水泥基复合材料，其特征在于，表面处理剂所采用的硅烷偶联剂为：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的1种硅烷偶联剂或者2-3种混合硅烷偶联剂，所述硅烷水解液为硅烷偶联剂或混合硅烷偶联剂在醇的水溶液中水解得到，醇为甲醇、乙醇中的一种或二者的混合液。

3.根据权利要求1所述的一种基于硅烷表面处理后钢纤维的水泥基复合材料，其特征在于，硅烷水解液由硅烷偶联剂、醇、去离子水组成，其体积比为1：(1-3)：(6-10)；当表面处理剂含有硝酸锆、氟化钛、氟化锆、六氟锆酸其中的一种或多种材料时，在表面处理剂中硝酸锆浓度不超过0.05mol/L，六氟锆酸的质量分数不超过24％，氟化锆和氟化锆和氟化钛的总含量不超过0.05mol/L。

4.根据权利要求1所述的一种基于硅烷表面处理后钢纤维的水泥基复合材料，其特征在于，所述水泥为复合硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥，所述硅灰的比表面积为20-28m²/g，其中SiO₂含量≥90％，粉煤灰的比表面积为0.5-1m²/g，SiO₂含量≥50。

5.根据权利要求1所述的一种基于硅烷表面处理后钢纤维的水泥基复合材料，其特征在于所述细砂粒径范围为0.1mm-0.5mm，石英粉粒径为5-50μm，石英粉的SiO2含量≥99％。

6.根据权利要求1所述的一种基于硅烷表面处理后钢纤维的水泥基复合材料，其特征在于，所述的钢纤维为长直型，直径为0.2mm，长度为6-13mm，长径比≥30，抗拉强度≥2000MPa。