本發明涉及一種碳纖維水泥基復合材料的制備方法，具體涉及一種改性的碳纖維水泥基復合材料的制備方法。
背景技術：
在當今的建筑生產中，水泥與水泥基材料是應用量最大、應用范圍最廣的人造材料，具有外形可塑、強度可控、原材料來源廣泛和價格低廉等諸多優點，但其存在抗拉強度低、極限延伸率小、抗裂性能差、脆性顯著等缺點。隨著現代建筑技術的不斷發展及社會對高性能材料需求的不斷增大，水泥基材料的缺點日漸突出。在水泥基材料中摻入抗拉強度高、極限延伸率大、抗堿性好、耐腐蝕性好的纖維作為增強體可以克服上述缺點。在水泥基材料中摻入聚合物可以調節水泥漿體的微觀結構，減小基體的應力集中程度，有效地改善界面層。
纖維增強水泥基復合材料已經發展了較長時間，目前廣泛運用到水泥基材料中的有聚乙烯醇纖維、聚丙烯纖維、鋼纖維、碳纖維等。碳纖維是20世紀60年代發展起來的一種高強纖維，因其高比強度，高比模量，耐腐蝕，耐高溫，質輕，導電和熱膨脹系數小等優異性能，己作為一種新型補強材料成功應用于航空航天領域。隨著復合材料制造技術的發展以及碳纖維生產成本的不斷降低，碳纖維復合材料迎來了新的應用市場即土木建筑領域，碳纖維成為較理想的建筑材料增強纖維。但未經處理的碳纖維表面平滑、活性官能團少、表面能低、表面惰性大，與基體粘結性差，界面結合處存在較多的缺陷，從而限制了碳纖維高性能的發揮。
在碳纖維水泥基復合材料中，碳纖維與水泥水化產物界面粘合力弱，會嚴重影響材料整體優異性能的發揮，所以有必要對碳纖維的表面進行改性處理。改性碳纖維水泥基復合材料對提高水泥基材料性能具有重要的實際意義。
技術實現要素：
為了解決以上的技術問題，本發明提供了一種改性碳纖維水泥基復合材料的合成方法，能夠有效地改善碳纖維水泥基材料的強度。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：
一種改性碳纖維水泥基復合材料的制備方法，制備方法包括兩部分：硝酸氧化處理碳纖維，改性碳纖維水泥基復合材料的制備。
1.硝酸氧化處理碳纖維，包括以下步驟：
a.將質量分數為65%-68％的硝酸和碳纖維混合，置于超聲波清洗器中分別處理1h-4h；
b.真空抽濾，控制真空度低于50Pa，進行抽真空處理，將混合物中多余的硝酸抽濾去掉；
c.用蒸餾水沖洗，沖洗至中性，即pH=7；
d.用丙酮浸泡10-25min；
e.將其置于烘箱中，設置烘箱溫度為60℃，烘干，即得改性碳纖維。
2.改性碳纖維水泥基復合材料的制備，包括以下步驟：
f.按照碳纖維的體積摻量為0.35％的配比，將改性碳纖維和水泥
干混均勻，再加入水攪拌成均勻漿體；
g.將漿體注入涂好油的模具中，帶模在標準條件下養護；
h.24h后脫模繼續養護至規定齡期，即得改性碳纖維水泥基復合材料的制備。
所述步驟a中的硝酸和碳纖維按照質量比5:1混合。
所述步驟a中的超聲處理的最佳時間是2h。
所述步驟a中的碳纖維的長度為6mm
所述步驟f中水泥的水灰比是0.32。
所述步驟g中的標準條件是溫度19℃—21℃，濕度90%—100%。
本發明的有益效果：
本發明采用硝酸氧化處理碳纖維的方法，對碳纖維的表面進行處理，可以使水泥基體與碳纖維粘結更為緊密，從而有效的提高了碳纖維水泥基材料的抗壓強度。
本發明公開的制備方法簡單易操控，且制備的產品各項性能良好。
附圖說明
圖1是本發明一種改性碳纖維水泥基復合材料的制備流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體的實施例對本發明的具體實施技術方案做進一步詳細說明。
實施例一
一種改性碳纖維水泥基復合材料的制備方法，制備方法包括兩部分：硝酸氧化處理碳纖維，改性碳纖維水泥基復合材料的制備。
1.硝酸氧化處理碳纖維，包括以下步驟：
a.將質量分數為65%-68％的硝酸和6mm長的碳纖維按照質量比5:1混合，置于超聲波清洗器中分別處理1h；
b.真空抽濾，控制真空度低于50Pa，進行抽真空處理，將混合物中多余的硝酸抽濾去掉；
c.用蒸餾水沖洗，沖洗至中性，即pH=7；
d.用丙酮浸泡10-25min；
e.將其置于烘箱中，設置烘箱溫度為60℃，烘干，即得改性碳纖維。
2.改性碳纖維水泥基復合材料的制備，包括以下步驟：
f.按照碳纖維的體積摻量為0.35％的配比，將改性碳纖維和水灰比為0.32的水泥干混均勻，再加入水攪拌成均勻漿體；
g.將漿體注入涂好油的模具中，帶模在溫度19℃—21℃，濕度90%—100%的標準條件下養護；
h.24h后脫模繼續養護至規定齡期，即得改性碳纖維水泥基復合材料的制備。
對本實施例制得的改性碳纖維水泥基復合材料的性能進行檢測,結果如下：抗壓強度為R7d=64.0Mpa，R28d=77.2Mpa，而未改性的碳纖維水泥基復合材料的抗壓強度為R7d=64.9Mpa，R28d=85.0Mpa，比未改性碳纖維水泥基材的7d、28d強度分別下降了1.4％和9.2％。
實施例二
一種改性碳纖維水泥基復合材料的制備方法，制備方法包括兩部分：硝酸氧化處理碳纖維，改性碳纖維水泥基復合材料的制備。
1.硝酸氧化處理碳纖維，包括以下步驟：
a.將質量分數為65%-68％的硝酸和6mm長的碳纖維按照質量比5:1混合，置于超聲波清洗器中分別處理2h；
b.真空抽濾，控制真空度低于50Pa，進行抽真空處理，將混合物中多余的硝酸抽濾去掉；
c.用蒸餾水沖洗，沖洗至中性，即pH=7；
d.用丙酮浸泡10-25min；
e.將其置于烘箱中，設置烘箱溫度為60℃，烘干，即得改性碳纖維。
2.改性碳纖維水泥基復合材料的制備，包括以下步驟：
f.按照碳纖維的體積摻量為0.35％的配比，將改性碳纖維和水灰比為0.32的水泥干混均勻，再加入水攪拌成均勻漿體；
g.將漿體注入涂好油的模具中，帶模在溫度19℃—21℃，濕度90%—100%的標準條件下養護；
h.24h后脫模繼續養護至規定齡期，即得改性碳纖維水泥基復合材料的制備。
對本實施例制得的改性碳纖維水泥基復合材料的性能進行檢測,結果如下：抗壓強度為R7d=70.8Mpa，R28d=93.7Mpa，而未改性的碳纖維水泥基復合材料的抗壓強度為R7d=64.9Mpa，R28d=85.0Mpa，比未改性碳纖維水泥基材的7d、28d強度分別提高了9.1％和10.2％。
實施例三
一種改性碳纖維水泥基復合材料的制備方法，制備方法包括兩部分：硝酸氧化處理碳纖維，改性碳纖維水泥基復合材料的制備。
1.硝酸氧化處理碳纖維，包括以下步驟：
a.將質量分數為65%-68％的硝酸和6mm長的碳纖維按照質量比5:1混合，置于超聲波清洗器中分別處理4h；
b.真空抽濾，控制真空度低于50Pa，進行抽真空處理，將混合物中多余的硝酸抽濾去掉；
c.用蒸餾水沖洗，沖洗至中性，即pH=7；
d.用丙酮浸泡10-25min；
e.將其置于烘箱中，設置烘箱溫度為60℃，烘干，即得改性碳纖維。
2.改性碳纖維水泥基復合材料的制備，包括以下步驟：
f.按照碳纖維的體積摻量為0.35％的配比，將改性碳纖維和水灰比為0.32的水泥干混均勻，再加入水攪拌成均勻漿體；
g.將漿體注入涂好油的模具中，帶模在溫度19℃—21℃，濕度90%—100%的標準條件下養護；
h.24h后脫模繼續養護至規定齡期，即得改性碳纖維水泥基復合材料的制備。
對本實施例制得的改性碳纖維水泥基復合材料的性能進行檢測,結果如下：抗壓強度為R7d=66.2Mpa，R28d=86.8Mpa，而未改性的碳纖維水泥基復合材料的抗壓強度為R7d=64.9Mpa，R28d=85.0Mpa，比未改性碳纖維水泥基材的7d、28d強度分別提高了2.0％和2.1％。
以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。