聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土的制備方法，所述方法包括：1)將碳纖維敷設成碳纖維網布的工序；2)將水泥、砂、粉煤灰、聚丙烯酸乙酯和水相混合以制得混凝土漿料的工序；3)將混凝土漿料噴入至模具中接著在混凝土上鋪設碳纖維網布，然后在碳纖維網布上噴設混凝土漿料并在混凝土漿料上方鋪設碳纖維網布以此往復制成混凝土初品的工序；4)將混凝土初品加熱以制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土的工序。該混凝土具有優異的機械強度。
【專利說明】聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及混凝土領域，具體地，涉及一種聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土以及該混凝土的制備方法。
【背景技術】
[0002]混凝土是指由膠凝材料將集料膠結成整體的工程復合材料的統稱。通常講的混凝土一詞是指用水泥作膠凝材料，砂、石作集料與水(可含外加劑和摻合料)按一定比例配合，經攪拌而得的水泥混凝土，也稱普通混凝土，它廣泛應用于土木工程。在地震頻發地區，普通混凝土難以抵抗地震，往往造成建筑物坍塌。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土，該耐火混凝土具有優異的機械強度，同時制備該混凝土的方法步驟簡單，原料易得。
[0004]為了實現上述目的，本發明提供了一種聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土的制備方法，其特征在于，所述方法包括:
[0005]1)將碳纖維敷設成碳纖維網布的工序；
[0006]2)將水泥、砂、粉煤灰、聚丙烯酸乙酯和水相混合以制得混凝土漿料的工序；
[0007]3)將混凝土漿料噴入至模具中接著在混凝土上鋪設碳纖維網布，然后在碳纖維網布上噴設混凝土漿料并在混凝土漿料上方鋪設碳纖維網布以此往復制成混凝土初品的工序;
[0008]4)將混凝土初品加熱以制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土的工序。
[0009]本發明還提供了一種聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土，所述聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土通過上述的方法制備而成。
[0010]通過上述技術方案，本發明通過將水泥、砂、粉煤灰、聚丙烯酸乙酯和水相混合以形成混凝土漿料，然后將混凝土漿料填充至碳纖維網布之間同時加熱使得聚合物融化浸入至混凝土的孔隙中以此使得聚合物與碳纖維在混凝土內部形成三維網格，從而極大地增強了該混凝土的機械強度。同時制備該混凝土的方法步驟簡單，原料易得。
[0011]本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0012]以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0013]本發明提供了一種聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土的制備方法，所述方法包括:
[0014]1)將碳纖維敷設成碳纖維網布的工序；
[0015]2)將水泥、砂、粉煤灰、聚丙烯酸乙酯和水相混合以制得混凝土漿料的工序；
[0016]3)將混凝土漿料噴入至模具中接著在混凝土上鋪設碳纖維網布，然后在碳纖維網布上噴設混凝土漿料并在混凝土漿料上方鋪設碳纖維網布以此往復制成混凝土初品的工序;
[0017]4)將混凝土初品加熱以制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土的工序。
[0018]在本發明中，所述聚丙烯酸乙酯可以為本領域所公知的任何一種聚丙烯酸乙酯，從成本上以及制得的混凝土的機械強度上考慮，優選地，所述聚丙烯酸乙酯的重均分子量為 3000-5000。
[0019]同時，本發明中的碳纖維網布可以有多種具體結構形式，構成碳纖維網布的碳纖維也可以本領域所公知的任何一種，為了使得混凝土具有更優異的機械強度，優選地，所述碳纖維網布的徑向密度為4-5根/cm，緯向密度為2-3根/cm。更優選地，所述碳纖維為的直徑為l-5mm。
[0020]另外，本發明所需的原材料砂子可以是中砂，也可以是細砂，為了進一步提高混凝土的機械強度，優選地，所述砂的粒徑為5-10mm。
[0021]同理，所述水泥可以是牌號大于32.5的任何一種水泥，為了使得混凝土具有更優異的機械強度，優選地，所述水泥為42.5號水泥或52.5號水泥。
[0022]此外，混凝土各原料的配比也可以在寬的范圍內選擇，但為了使得制備的混凝土具有優異的機械強度，優選地，相對于100重量份的水泥，所述水泥的用量為重量份，所述砂的用量為200-300重量份,所述粉煤灰的用量為150-180重量份，所述聚丙烯酸乙酯的用量為20-30重量份，所述水的用量為30-60重量份。
[0023]在本發明中，在制成混凝土初品的工序中，相鄰的兩個碳纖維網布之間的距離可以在寬的范圍內選擇，優選地，相鄰的兩個碳纖維網布之間的距離為10-15cm ；
[0024]在制得混凝土漿料的工序中，所述混合的溫度和時間也可在寬的范圍內選擇，優選地，所述混合的時間為20-30min，所述混合的溫度15_30°C。
[0025]在制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土的工序中，所述加熱的時間和溫度也可在寬的范圍內選擇，優選地，所述加熱的溫度為80-100°C，所述加熱的時間為2-3h。
[0026]本發明還提供了一種聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土，所述聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土通過上述的方法制備而成。
[0027]以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。以下實施例中，抗拉強度、抗彎強度和抗沖擊強度參數通過上海由金儀器有限公司的YE-2000液壓式混凝土壓力試驗機測得。
[0028]碳纖維為廈門金海旭升光電材料有限公司的產品，砂為聞喜縣峻峰天然金剛砂廠的產品，粉煤灰為靈壽縣順佳礦產品加工廠的產品，聚丙烯酸乙酯為杭州拓目科技有限公司的產品，水泥為安徽海螺水泥股份有限公司的產品。
[0029]實施例1
[0030]1)將直徑為3mm的碳纖維敷設成碳纖維網布，其中碳纖維網布的徑向密度為4根/cm,諱向密度為2根/cm ;
[0031]2)將42.5號水泥100kg、粒徑為8mm的砂250kg、粉煤灰160、重均分子量為4000的聚丙烯酸乙酯25kg和水相混合制得混凝土漿料；
[0032]3)將混凝土漿料噴入至模具中接著在混凝土上鋪設碳纖維網布，然后在碳纖維網布上噴設混凝土漿料并在混凝土漿料上方鋪設碳纖維網布以此往復制成混凝土初品，其中相鄰的兩個碳纖維網布之間的距離為13cm ；
[0033]4)在90°C下，將混凝土初品加熱2.5h以制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土的工序。
[0034]該混凝土的初裂抗拉強度為4.9N/mm2,極限抗拉強度為9.lN/mm2,初裂抗彎強度為7.7N/mm2，極限抗彎強度為25N/mm2，抗沖擊強度為31kJ/m2。
[0035]實施例2
[0036]1)將直徑為1mm的碳纖維敷設成碳纖維網布，其中碳纖維網布的徑向密度為4根/cm,諱向密度為2根/cm ;
[0037]2)將42.5號水泥100kg、粒徑為5mm的砂200kg、粉煤灰150、重均分子量為3000的聚丙烯酸乙酯20kg和水相混合制得混凝土漿料；
[0038]3)將混凝土漿料噴入至模具中接著在混凝土上鋪設碳纖維網布，然后在碳纖維網布上噴設混凝土漿料并在混凝土漿料上方鋪設碳纖維網布以此往復制成混凝土初品，其中相鄰的兩個碳纖維網布之間的距離為10cm ；
[0039]4)在80°C下，將混凝土初品加熱2h以制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土的工序。
[0040]該混凝土的初裂抗拉強度為5.2N/mm2,極限抗拉強度為8.7N/mm2,初裂抗彎強度為7.8N/mm2，極限抗彎強度為24.3N/mm2，抗沖擊強度為28kJ/m2。
[0041]實施例3
[0042]1)將直徑為5mm的碳纖維敷設成碳纖維網布，其中碳纖維網布的徑向密度為5根/cm,諱向密度為3根/cm ;
[0043]2)將42.5號水泥100kg、粒徑為10mm的砂300kg、粉煤灰180、重均分子量為5000的聚丙烯酸乙酯30kg和水相混合制得混凝土漿料；
[0044]3)將混凝土漿料噴入至模具中接著在混凝土上鋪設碳纖維網布，然后在碳纖維網布上噴設混凝土漿料并在混凝土漿料上方鋪設碳纖維網布以此往復制成混凝土初品，其中相鄰的兩個碳纖維網布之間的距離為15cm ；
[0045]4)在100°C下，將混凝土初品加熱3h以制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土的工序。
[0046]該混凝土的初裂抗拉強度為5.lN/mm2,極限抗拉強度為8.7N/mm2,初裂抗彎強度為7.6N/mm2，極限抗彎強度為24N/mm2，抗沖擊強度為27kJ/m2。
[0047]實施例4
[0048]按照實施例1的方法進行制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土，所不同的是，所述聚丙烯酸乙酯的重均分子量為2000。
[0049]該混凝土的初裂抗拉強度為4.lN/mm2,極限抗拉強度為7.4N/mm2,初裂抗彎強度為7.lN/mm2，極限抗彎強度為17N/mm2，抗沖擊強度為18kJ/m2。
[0050]實施例5
[0051]按照實施例1的方法進行制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土，所不同的是，所述聚丙烯酸乙酯的重均分子量為8000。
[0052]該混凝土的初裂抗拉強度為4.0N/mm2,極限抗拉強度為7.5N/mm2,初裂抗彎強度為7.2N/mm2，極限抗彎強度為19N/mm2，抗沖擊強度為19kJ/m2。
[0053]實施例6
[0054]按照實施例1的方法進行制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土，所不同的是，所述聚丙烯酸乙酯的重均分子量為8000。
[0055]該混凝土的初裂抗拉強度為4.lN/mm2,極限抗拉強度為7.6N/mm2,初裂抗彎強度為7.2N/mm2，極限抗彎強度為18N/mm2，抗沖擊強度為20kJ/m2。
[0056]實施例7
[0057]按照實施例1的方法進行制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土，所不同的是，所述水泥為52.5號水泥。
[0058]該混凝土的初裂抗拉強度為5.6N/mm2,極限抗拉強度為8.5N/mm2,初裂抗彎強度為8.4N/mm2，極限抗彎強度為25N/mm2，抗沖擊強度為22kJ/m2。
[0059]對比例1
[0060]按照實施例1的方法進行制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土，所不同的是，沒有使用聚丙烯酸乙酯。
[0061]該混凝土的初裂抗拉強度為3.4N/mm2,極限抗拉強度為7.lN/mm2,初裂抗彎強度為6.4N/mm2,極限抗彎強度為13N/mm2,抗沖擊強度為16kJ/m2。
[0062]對比例2
[0063]按照實施例1的方法進行制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土，所不同的是，沒有使用碳纖維。
[0064]該混凝土的初裂抗拉強度為3.5N/mm2,極限抗拉強度為6.9N/mm2,初裂抗彎強度為6.0N/mm2,極限抗彎強度為13N/mm2,抗沖擊強度為16kJ/m2。
[0065]對比例3
[0066]按照實施例1的方法進行制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土，所不同的是，碳纖維未敷設成碳纖維網狀而是凌亂混入混凝土漿料中。
[0067]該混凝土的初裂抗拉強度為3.6N/mm2,極限抗拉強度為8.lN/mm2,初裂抗彎強度為6.5N/mm2，極限抗彎強度為14N/mm2，抗沖擊強度為15kJ/m2。
[0068]對比例4
[0069]按照實施例1的方法進行制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土，所不同的是，混凝土初品未加熱而是直接陰干。
[0070]該混凝土的初裂抗拉強度為3.3N/mm2,極限抗拉強度為8.lN/mm2,初裂抗彎強度為6.5N/mm2,極限抗彎強度為16N/mm2,抗沖擊強度為15kJ/m2。
[0071]通過上述實施例和對比例可知，本發明制備的聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土具有優異的抗拉強度、抗彎強度和抗沖擊強度，從而滿足了高強度混凝土的需要。
[0072]以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
[0073]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0074]此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
【權利要求】
1.一種聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土的制備方法，其特征在于，所述方法包括: 1)將碳纖維敷設成碳纖維網布的工序； 2)將水泥、砂、粉煤灰、聚丙烯酸乙酯和水相混合以制得混凝土漿料的工序；3)將混凝土漿料噴入至模具中接著在混凝土上鋪設碳纖維網布，然后在碳纖維網布上噴設混凝土漿料并在混凝土漿料上方鋪設碳纖維網布以此往復制成混凝土初品的工序； 4)將混凝土初品加熱以制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土的工序。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其中，所述聚丙烯酸乙酯的重均分子量為3000-5000。
3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其中，所述碳纖維網布的徑向密度為4-5根/cm，緯向密度為2-3根/cm。
4.根據權利要求1或2所述的制備方法，其中，所述砂的粒徑為5-10mm。
5.根據權利要求1或2所述的制備方法，其中，所述碳纖維為的直徑為l_5mm。
6.根據權利要求1或2所述的制備方法，其中，所述水泥為42.5號水泥或52.5號水泥。
7.根據權利要求1或2所述的制備方法，其中，相對于100重量份的水泥，所述砂的用量為200-300重量份,所述粉煤灰的用量為150-180重量份,所述聚丙烯酸乙酯的用量為20-30重量份，所述水的用量為30-60重量份。
8.根據權利要求1或2所述的制備方法，其中，相鄰的兩個碳纖維網布之間的距離為10_15cmo
9.根據權利要求1或2所述的制備方法，其中，在制得混凝土漿料的工序中，所述混合的時間為20-30min，所述混合的溫度15_30°C ； 優選地，在制得聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土的工序中，所述加熱的溫度為80-100°C，所述加熱的時間為2-3h。
10.一種聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土，其特征在于，所述聚丙烯酸乙酯-碳纖維水泥混凝土通過權利要求1-9中的任意一項所述的方法制備而成。
【文檔編號】C04B28/00GK104291751SQ201410504646
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】朱琪 申請人:安徽蕪湖飛琪水泥制品有限公司