專利名稱：回收廢舊地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料及其制法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種回收廢舊地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料及其制法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
水泥基材料在水化和干燥過程中產(chǎn)生收縮，導(dǎo)致水泥基材料產(chǎn)生裂縫，造成其力學(xué)性能下降，抗?jié)B漏性能下降。在水泥基材料中加入纖維，可以有效的抑制裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)張，從而提高水泥基材料的力學(xué)性能，如抗裂性能。石棉是最早用于增強(qiáng)水泥基材料的無機(jī)礦物纖維，但是其對人體有害，現(xiàn)已被禁止使用。人工合成有機(jī)纖維品種豐富、性能優(yōu)異，被廣泛用來增強(qiáng)水泥基材料，常用的合成有機(jī)纖維有滌綸、尼龍、腈綸、丙綸等。如聚丙烯纖維(丙綸)因其化學(xué)穩(wěn)定性好、性能優(yōu)異，特別適用于增強(qiáng)堿性的水泥基材料。CN101274831、CN101891417A和CN1242345分別公開了 “碳納米管纖維水泥基材料及其制備方法”、“ー種強(qiáng)韌性聚丙烯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料及其制備方法”和“微細(xì)聚丙烯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)·合材料和用途”。碳納米管、強(qiáng)韌性聚丙烯纖維和微細(xì)聚丙烯纖維可以有效的改善和提高水泥基材料的性能，尤其是抗裂、防滲漏性能，但是這些人工合成纖維生產(chǎn)成本高，價格昂貴，造成單位體積水泥基材料成本較高。地毯中蘊(yùn)含大量的有機(jī)合成纖維，我國毎年的地毯消耗量較大，毎年產(chǎn)生約5000萬平方米廢舊地毯，雖然己有ー些廢舊地毯的回收和利用方法，如CN101845150A公開的“ー種廢舊地毯再生利用加工方法”，但地毯回收利用率僅為4. 5%左右。大量廢舊地毯通常采用焚燒和填理法處理，這樣既浪費(fèi)資源，又產(chǎn)生大量的粉塵和有毒氣體，污染環(huán)境。廢舊地毯來源廣泛，對廢棄資源進(jìn)行再次利用，從中回收地毯纖維エ藝簡単。與其它纖維材料相比，回收的地毯纖維成本低廉，應(yīng)用于水泥基復(fù)合材料中可顯著降低其成本，同時具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。利用我們發(fā)明的專利制備的回收廢舊地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，制成一種抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和抗?jié)B等性能更好的纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料。本發(fā)明的回收廢舊地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料可用于土木建筑工程、農(nóng)田水利設(shè)施、交通領(lǐng)域，尤其適用于防開裂、抗?jié)B漏要求較高的水利設(shè)施和儲罐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述的問題，提供一種纖維成本低、對加工エ藝及操作環(huán)境要求較低、力學(xué)性能穩(wěn)定、韌性好的地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料及其制法和應(yīng)用。本發(fā)明的組成及重量配比為水泥15. 29Γ50. 5%、礦物摻合料12. Γ35. 8%、石子10. 2% 31. 5%、沙子18. 2% 24. 2%、水6. 5% 18· 5%、減水劑1. 0% 2. 8%、增稠劑
O.1% 0· 2%、地毯纖維1. 4% 2. 8%ο地毯纖維來自回收的廢舊地毯。地毯纖維由廢舊地毯經(jīng)剝離、清洗、脫膠、除雜和干燥處理得到，地毯纖維長度為f5cm。礦物摻合料為粉煤灰、礦渣或鋼渣。
減水劑為聚羧酸系或萘系減水劑。增稠劑為羥丙基甲基纖維素和羥こ基纖維素。本發(fā)明的制法為
將重量配比依次為 15. 2% 50. 5%、12· Γ35. 8%、10· 2% 31. 5%、18· 2% 24. 2%、1· 4% 2. 8%的水泥、礦物摻合料、石子、沙子、地毯纖維添加到攪拌機(jī)的攪拌桶內(nèi)進(jìn)行攪拌,直到各基體材料攪拌均勻?yàn)橹梗粚⒅亓颗浔葹?. 59Γ18. 5%、1. 0°/Γ2. 8%、0. 1°/Γθ. 2%的水、減水劑、增稠劑緩慢加入上述基體材料中，持續(xù)進(jìn)行攪拌，直到形成均勻的流動性較好的糊狀漿體為止?；厥諒U舊的地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料可用于土木建筑工程、農(nóng)田水利設(shè)施、交通領(lǐng)域，尤其適用于防開裂、抗?jié)B漏要求較高的水利設(shè)施和儲罐。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
I.地毯纖維來源廣泛，成本低
一般用于增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的有機(jī)纖維直接由エ業(yè)原料生產(chǎn)而來，成本高，價格較高。我國每年產(chǎn)生的廢棄地毯總量約5000萬平方米，地毯纖維來源廣，回收空間大，回收エ藝簡單，成本低廉。2.對エ藝要求及操作要求較低
在對回收廢舊地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料進(jìn)行制備時，在室溫下即可進(jìn)行，對加工エ藝以及操作環(huán)境要求較低，而且操作簡便。3.地毯纖維韌性好、耐久性好
地毯纖維本身必須具有優(yōu)異韌性和耐久性才能滿足地毯使用的要求，因此回收地毯纖維具有的優(yōu)異韌性和耐久性也將適用于水泥基材料。4.地毯纖維質(zhì)量輕
地毯纖維為有機(jī)纖維，其要比其它加入水泥基復(fù)合材料的合成纖維、鋼纖維等都要輕，這樣可以有效降低水泥基復(fù)合材料的自身重量。


圖I單根回收地毯纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。結(jié)果表明單根回收地毯維抗拉強(qiáng)度可達(dá)114MPa，彈性模量達(dá)163MPa，地毯纖維具有優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度和極限延伸率。圖2地毯纖維對水泥基復(fù)合材料抗折強(qiáng)度影響。地毯纖維增強(qiáng)水泥基材料的抗折強(qiáng)度隨地毯纖維量的增加而顯著提高；在相同摻量時，地毯纖維長度增加有利于抗折強(qiáng)度的提聞。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :將30. 0% TK泥、13. 0%粉煤灰、17. 0%石子、23. 0%沙子和2. 0%地毯纖維加入攪拌桶進(jìn)行干拌，勻速攪拌25 30min使其攪拌均勻?yàn)橹梗蝗缓笱赝氨诰徛尤?3. 5%水和I. 5%萘系減水劑，加入要緩慢，全部加入后，繼續(xù)攪拌5 15min，使其形成流動性較好的糊狀漿體為止。成型后，24小時后脫模，在2(T25°C下自然養(yǎng)護(hù)，28天材料的抗壓強(qiáng)度和滲透高度分別為40MPa和8cm。實(shí)施例2 :將32. 0%水泥、12. 0%礦物摻合料、22. 0%沙子、16. 0%石子和2. 5%地毯纖維加入攪拌桶進(jìn)行干拌，勻速攪拌25 30min，使基體材料攪拌均勻；然后沿桶壁緩慢加Λ 14. 0%水、I. 4%萘系減水劑和O. 1%羥丙基甲基纖維素，加入要緩慢，全部加入后，繼續(xù)攪拌5 15min，使其形成流動性較好的糊狀漿體。成型后，24小時后脫摸，在2(T25°C下自然養(yǎng)護(hù)，28天材料的抗壓強(qiáng)度和滲透高度分別為45MPa和8. 4cm。實(shí)施例3 :將20. 0%水泥、25. 0%礦物摻合料、21. 0%沙子、14. 5%石子和2. 3%地毯纖維加入攪拌桶進(jìn)行干拌，勻速攪拌25 30min，使基體材料攪拌均勻；然后沿桶壁緩慢加入16. 0%水、I. 0%萘系減水劑和O. 2%羥こ基纖維素，加入要緩慢，全部加入后，繼續(xù)攪拌5 15min，使其形成流動性較好的糊狀漿體。成型后，24小時后脫模，在2(T25°C下自然養(yǎng)護(hù)，28天材料的抗壓強(qiáng)度和滲透高度分別為38MPa和7. 9cm。實(shí)施例4 :將35. 0%水泥、16. 0%礦物摻合料、20. 0%沙子、10. 0%石子和2. 0%地毯纖維加入攪拌桶進(jìn)行干拌，勻速攪拌25 30min，使基體材料攪拌均勻；然后沿桶壁緩慢加入15.0%水、I. 9%萘系減水劑和O. 1%羥こ基纖維素，加入要緩慢，全部加入后，繼續(xù)攪拌 5 15min，使其形成流動性較好的糊狀漿體。成型后，24小時后脫模，在2(T25°C下自然養(yǎng)護(hù)，28天材料的抗壓強(qiáng)度和滲透高度分別為50MPa和9. 8cm。實(shí)施例5 :將35. 0%水泥、12. 0%礦物摻合料、23. 5%沙子、13. 0%石子和2. 5%地毯纖維加入攪拌桶進(jìn)行干拌，勻速攪拌25 30min，使基體材料攪拌均勻；然后沿桶壁緩慢加入12. 0%水和2. 0%萘系減水劑，加入要緩慢，全部加入后，繼續(xù)攪拌5 15min，使其形成流動性較好的糊狀漿體。成型后，24小時后脫模，在2(T25°C下自然養(yǎng)護(hù)，28天材料的抗壓強(qiáng)度和滲透高度分別為55MPa和9. 5cm。實(shí)施例6 :將36. 0%水泥、14. 0%礦物摻合料、23. 0%沙子、12. 5%石子和2. 5%地毯纖維加入攪拌桶進(jìn)行干拌，勻速攪拌25 30min使基體材料攪拌均勻；然后沿桶壁緩慢加入
10.0%水和2. 0%萘系減水劑，加入要緩慢，全部加入后，繼續(xù)攪拌5 15min，使其形成流動性較好的糊狀漿體。成型后，24小時后脫模，在2(T25°C下自然養(yǎng)護(hù)，28天材料的抗壓強(qiáng)度和滲透高度分別為60MPa和9. 9cm。
權(quán)利要求
1.一種回收廢舊的地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，其特征在于本發(fā)明的各種成分組成和重量配比為水泥15. 29Γ50. 5%、礦物摻合料12. Γ35. 8%、石子10. 29Γ31. 5%、沙子18. 2% 24. 2%、地毯纖維1. 4% 2. 8%、水6. 5% 18· 5%、減水劑1. 0% 2. 8%、增稠劑O. 1% 0· 2%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I回收廢舊的地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，其特征在于地毯纖維來自回收的廢舊地毯，地毯纖維長度為f5cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述地毯纖維，其特征在于地毯纖維由廢舊地毯經(jīng)剝離、清洗、脫膠、除雜和干燥處理得到，地毯纖維長度為f5cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I回收廢舊的地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，其特征在于礦物摻合料為粉煤灰、礦渣或鋼渣。1
5.根據(jù)權(quán)利要求I回收廢舊的地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，其特征在于減水劑為聚羧酸系或萘系減水劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求I回收廢舊的地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，其特征在于增稠劑為羥丙基甲基纖維素和羥こ基纖維素。
7.一種回收廢舊的地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于將重量配比依次為 15. 2% 50. 5%、12· Γ35. 8%、10· 2% 31. 5%、18· 2% 24. 2%、1· 4% 2. 8% 的水泥、礦物摻合料、石子、沙子、地毯纖維添加到攪拌機(jī)的攪拌桶內(nèi)進(jìn)行攪拌，直到各基體材料攪拌均勻?yàn)橹?；將重量配比?. 5% 18. 5%、1· 0% 2. 8%、0· 1% O. 2%的水、減水劑、增稠劑緩慢加入上述基體材料中，持續(xù)進(jìn)行攪拌，直到形成均勻的流動性較好的糊狀漿體為止。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述地毯纖維，其特征在于地毯纖維由廢舊地毯經(jīng)剝離、清洗、脫膠、除雜和干燥處理得到，地毯纖維長度為f5cm。
9.一種回收廢舊的地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的應(yīng)用，其特征在于回收廢舊的地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料可用于土木建筑工程、農(nóng)田水利設(shè)施、交通領(lǐng)域，尤其適用于防開裂、抗?jié)B漏要求較高的水利設(shè)施和儲罐。
全文摘要
本發(fā)明是一種回收廢舊地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料及其制法和應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種節(jié)能環(huán)保、工藝簡單的回收地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，其組成及重量配比為水泥15.2%~50.5%、礦物摻合料12.1~35.8%、石子10.2%~31.5%、沙子18.2%~24.2%、水6.5%~18.5%、地毯纖維1.4%~2.8%、減水劑1.0%~2.8%、增稠劑0.1%~0.2%。本發(fā)明的制法為將水泥、礦物摻合料、石子、沙子和地毯纖維攪拌均勻，再加入水、減水劑和增稠劑，攪拌形成均勻流動性的糊狀漿體。本發(fā)明的回收廢舊地毯纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料可用于建筑工程、農(nóng)田水利設(shè)施和交通領(lǐng)域。
文檔編號C04B18/20GK102701650SQ20121017203
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者葉原豐, 林青, 郝凌云 申請人:金陵科技學(xué)院