[发明专利]一种混凝土用玄武岩纤维纳米复合材料及其生产工艺

说明书

本发明提供了一种混凝土用玄武岩纤维纳米复合材料及其制备方法。该玄武岩纤维纳米复合材料由下列组分按质量比配制而成：玄武岩纤维8～15％，纳米二氧化硅10～20％，纳米碳酸钙20～38％，超细矿物掺合料40～62％。本发明还提供了该玄武岩纤维纳米复合材料的制备方法，该方法通过对工艺设备进行改进，仅通过物理混合的方法对玄武岩纤维进行改性，使得操作简单，原料投料计量精确，并且能实现大批量的玄武岩纤维与改性材料均匀混合，提高玄武岩纤维纳米复合材料的分散性，避免玄武岩纤维在改性的过程中发生团聚，同时还能减少人工操作。

技术领域

本发明涉及一种混凝土用玄武岩纤维纳米复合材料及其生产工艺，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

在混凝土使用过程中，开裂问题一直是混凝土质量的短板。2014年7月，中国建筑防水协会发布《2013年全国建筑渗漏状况调查项目报告》指出：在抽查的地下建筑样本中，有1022个出现不同程度渗漏，渗漏率高达近60％；个别地区如重庆、无锡等地，地下结构渗漏率甚至达到了100％。在国外，美国已将混凝土的早期收缩开裂趋势的研究列入ACBM(Advanced Cement based Materials)新千年水泥混凝土的研究计划。可见混凝土开裂问题之难以解决的程度及在混凝土科学中的关注度。混凝土本身是一种脆性材料，其硬化水泥浆强度来源于纤维状水化产物之间的范德华类力，与离子键、共价键和金属键相比，其粒子间的连接强度非常低，故水泥基材料的抗裂性能先天不足。此外，混凝土中的缺陷型孔隙是造成强度和耐久性不足的重要原因。

目前，为了解决混凝土的开裂和有害孔隙问题，工程中通常采用加纤维、膨胀剂等方式。纤维常用的有有机合成纤维和钢纤维，但有机合成纤维力学性能较差，抗拉强度一般不超过1000MPa，解决早期塑性收缩有一定作用，但后期硬化阶段很难对开裂有所限制。钢纤维在因其使用工艺不方便，在普通工程中的使用受到限制。膨胀剂的使用应做到和混凝土的收缩时间曲线相匹配，分阶段、全过程的补偿混凝土收缩变形。并且对于使用膨胀剂的混凝土，应加强养护，保证其在混凝土中建立足够的预压应力，对施工养护的要求较高。

CN201610414707.6中公开了一种玄武岩纤维混凝土，其中制备玄武岩纤维的方法是：将60-68％wt的玄武岩、7-11％wt的焦炭、10-12％wt的白云石和11-19％wt的矿渣，通过粉碎、混合后送入冲天炉中进行高温熔融，熔融温度在1470℃以上，熔融液通过导流槽导流至制纤设备中进行制纤，制纤设备的出丝温度为1450-1455℃，喷吹压力为0.5MPa，在制成的玄武岩纤维中选取长度在3-20mm的玄武岩纤维。该方法是先将原料都粉碎、混合后再在高温下制备成改性玄武岩纤维，操作过程繁琐，需要消耗的能量太高，对设备要求也太严格。

CN201410481965.7中公开了一种玄武岩纤维滤料的改性聚苯硫醚/聚四氯乙烯分层涂覆方法，该方法将玄武岩纤维制成滤料基布，将改性聚苯硫醚乳液、聚四氟乙烯乳液和含氟硅烷偶联剂混合制成底层涂料；将所述滤料基布浸渍在所述底层涂料中，高温固化、随炉冷却、制成底层的步骤；用喷枪将面层涂料喷涂在底层表面，高温塑化后，得到成品。通过该方法制备的玄武岩纤维复合滤料能提高成品纤维的分散性，适合大规模工业生产。但是该方法是通过化学方法对玄武岩纤维进行改性，在工业规模生产中需要使用大量的化学物质，对操作人员的人身安全和环境都不友好，并且处理步骤较多，增加了操作难度和安全风险。

发明内容

为了解决混凝土容易开裂的问题，本发明提供了一种混凝土用玄武岩纤维纳米复合材料。同时，为了解决玄武岩纤维纳米复合材料分散性的问题，本发明还提供了所述玄武岩纤维纳米复合材料的制备方法。该方法通过对工艺设备进行改进，仅通过物理混合的方法对玄武岩纤维进行改性，使得操作简单，原料投料计量精确，并且能实现大批量的玄武岩纤维与改性材料均匀混合，提高玄武岩纤维纳米复合材料的分散性，避免玄武岩纤维在改性的过程中发生团聚，同时还能减少人工操作。