[发明专利]一种改性玄武岩纤维增强火山渣轻集料混凝土及制备方法

说明书

技术领域：

本发明公开一种改性玄武岩纤维增强火山渣轻集料混凝土，同时还提供了其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术：

轻集料混凝土具有自重轻、保温隔热和耐火性能好等特点。与同标号的普通混凝土相比，可减轻自重20～30%以上，轻集料混凝土的变形性能良好。轻质高强的轻集料混凝土备受人们关注，制备轻集料混凝土常见的骨料有陶粒、油页岩、炉渣、火山渣等，我国火山渣资源较丰富，火山渣是一种纯天然的轻骨料，它是在岩浆喷发遇到较低的压强和温度等外界环境冷却形成的，故在其内部形成大量孔隙。从而使得火山渣自身具有轻质多孔的特点。利用火山渣制备的轻集料混凝土具有强度高，质量轻、抗冻性能好等特点，但火山渣轻集料混凝土还存在易开裂、脆性大、收缩和徐变较大等问题，玄武岩纤维可改善上述缺点。

玄武岩纤维具有较高的弹性模量，优异的力学性能，良好的化学稳定性，成为了二十一世纪的绿色新能源材料。玄武岩纤维是一种无机纤维材料，它是由玄武岩在1450-1500℃的高温熔融时快速拉制形成的连续性纤维，外观为金褐色。火山渣轻集料混凝土的性能不仅与玄武岩纤维和基体本身特性有关，且与两相界面间的粘合状况密切相关。界面性能直接影响着火山渣轻集料混凝土的力学性能，如抗弯曲、层间剪切、抗折等。玄武岩纤维表面光滑且呈现化学惰性，不利于与胶凝材料有效粘合，在火山渣轻集料混凝土中很难发挥出玄武岩纤维优异的力学性能。常见的改性处理主要有偶联剂处理法、酸碱处理法、表面涂层法、低温等离子处理法等，酸碱处理法是刻蚀使纤维的纤维表面产生沟槽或者凹陷，沟槽和凹陷可以起到锚固的作用，但单纯的酸碱处理使得玄武岩纤维本身的结构发生改变，刻蚀后纤维不同部位的承受外部载荷的能力不同，不能保证纤维增强作用的连续性，且酸碱刻蚀的程度及位置很难去固定。

发明内容：

本发明提供了一种改性玄武岩纤维增强火山渣轻集料混凝土，对玄武岩纤维表面加以改进，调控玄武岩纤维与基体界面微结构和化学成分，进而有效的提高玄武岩纤维与水泥基体的物理粘合和化学键合，在提高与基体粘合性能的同时，还要保持玄武岩纤维自身的强度。

本发明提供了一种改性玄武岩纤维增强火山渣轻集料混凝土的制备方法，获得一种强度、抗冻性都非常优良的新型火山渣轻集料混凝土材料。

本发明提供了一种新型的玄武岩纤维表面的改性方法，具体步骤如下：

1）分别称取浓度为0.1-3mol/L 氢氧化钠溶液5-100重量份，模数为1-3的水玻璃5-100重量份，玄武岩纤维10-50重量份；

2）将氢氧化钠溶液与水玻璃溶液混合均匀；

3）将玄武岩纤维加入到步骤2）的混合溶液中，控制温度为10-100℃，处理时间为0.1-5h；滤净溶液得到处理的玄武岩纤维；

4）将步骤3）处理后的玄武岩纤维与硅灰按照1:1-10的重量份数进行拌和，实现表面包裹，将其置于105℃的干燥箱内进行烘干处理，制备出改性玄武岩纤维。

本发明所述的一种新型改性玄武岩纤维增强火山渣轻集料混凝土的制备方法，具体步骤为：

本发明所述的一种改性玄武岩纤维增强火山渣轻集料混凝土，其特征在于是由以下重量份数比的原料制成的：

水泥：100、1-15mm火山渣：300~60、矿渣：20~5、粉煤灰：10~30、硅灰：5~15、改性玄武岩纤维：0.05-5、减水剂：0.5-1.0、水：70。

本发明所述的一种新型改性玄武岩纤维增强火山渣轻集料混凝土的制备方法，其特征在于：

按比例将水泥、矿渣、硅灰、粉煤灰、减水剂倒入搅拌锅内进行机械搅拌至均匀，然后加入改性玄武岩纤维，再加入45份水后搅拌均匀；在低速搅拌的过程中加入火山渣，再加入25份的水，低速搅拌120s后停办15s，再高速搅拌60s，即得。

本发明采用不同温度，不同处理时间，不同浓度的碱与水玻璃综合改性玄武岩纤维， 制备高性能的火山渣轻集料混凝土。本发明在利用碱（NaOH）和玄武岩纤维作用时，加入水玻璃进行“修复”处理，再用硅灰在处理后的玄武岩纤维进行涂覆，使得在被碱蚀后的玄武岩纤维表面形成一种沸石结构的包裹层，从而解决了玄武岩纤维和水泥基体界面粘结问题。此发明主要优势在于玄武岩纤维被氢氧化钠处理形成产生沟槽或者凹陷时，引进水玻璃去“修复”缺陷部位，由于水玻璃的添加引入了活性官能团，再与硅灰通过物理及化学键合结合，形成了一种综合性的处理方法。