一種用于水泥基材料自養(yǎng)護的廢紙纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于水泥基材料自養(yǎng)護的廢紙纖維及其制備方法，采用以下組分及重量份含量的原料制備得到：廢紙二次纖維60～90；分散劑5～30；烷基表面活性劑0.1～1；抗堿涂料3～15。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備得到的自養(yǎng)護的廢紙纖維可以補償水泥基材料早期收縮過程中毛細孔負壓產(chǎn)生水分的缺失，提高水泥水化程度，降低水泥基材料硬化階段的收縮開裂。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于水泥基材料自養(yǎng)護的廢紙纖維及 其制備方法。 一種用于水泥基材料自養(yǎng)護的廢紙纖維及其制備方法

【背景技術(shù)】
[0002] 水泥基材料一直是最大宗的建筑材料，在建筑行業(yè)得到普遍應(yīng)用，但因其是非均 質(zhì)相，尤其近年研究的低水膠比的高強混凝土，因收縮引起的微裂紋直接影響水泥基材料 的力學性能和耐久性能。受環(huán)境和水泥水化進程的影響，當外部環(huán)境濕度低于內(nèi)部濕度或 內(nèi)部孔隙水無法正常滿足水泥水化用水量，而外部水分不能及時補給的情況下，水泥基材 料將產(chǎn)生干燥收縮和自收縮，這直接影響著水泥基材料體積的穩(wěn)定性，并伴隨著微孔的形 成，導(dǎo)致水泥基材料微孔比表面積和孔體積增大，收縮開裂率上升，并以微裂紋的形式體現(xiàn) 出來，纖維的摻入在很大程度上解決了這一問題。
[0003] 鋼纖維具有較高的模量，在水泥基材料宏觀裂紋的擴展上具有一定的效用，但對 早期阻縮的控制效果并不明顯。聚丙烯纖維可以改善和抑制水泥基材料早期硬化所產(chǎn)生的 裂縫，但它幾乎不吸水的特性使其對水泥基體毛細孔內(nèi)水分無法進行實時補償。纖維素纖 維擁有相互貫通的多孔結(jié)構(gòu)，使其具有天然的親水性能。除了與聚丙烯纖維類似的搭橋作 用外，其獨特的親水性能使水泥基材料早期養(yǎng)護過程中毛細管孔內(nèi)壓力維持在較高水平。 干燥蒸發(fā)和水泥水化過程中消耗掉一部分自由水，當毛細管孔內(nèi)水壓低于纖維素纖維所含 水產(chǎn)生的壓力時，纖維素纖維將及時釋放出水分來補償毛細管孔負壓，從而使水泥基材料 實現(xiàn)內(nèi)部自養(yǎng)護的功效，加速水泥水化進程。材料的致密度得以增加，微孔比表面積和孔體 積下降，阻裂率上升，進而緩解了水泥基材料早期收縮裂紋的產(chǎn)生。但目前研究的纖維素纖 維大多來源于原木纖維，制備纖維素纖維過程中需經(jīng)過造紙工藝去除半纖維素和木質(zhì)素， 增加了生產(chǎn)成本，浪費了木質(zhì)資源，同時纖維素提煉過程需要大量的酸堿參與，廢水的排放 也造成了嚴重的水土污染。
[0004] 廢紙的主要成分是纖維素，處理后的廢紙含70%以上的纖維素纖維，具備上述提 到的纖維素纖維可以使水泥基材料中實現(xiàn)自養(yǎng)護的優(yōu)點。原則上，它可以替代原木加工的 纖維素纖維并應(yīng)用于水泥基材料。更重要的是，用于這一領(lǐng)域的廢紙纖維處理工藝簡單，無 需抽提半纖維素和木質(zhì)素，亦不需要脫墨漂白處理工藝，生產(chǎn)成本大大降低，而且廢水的排 放量和有機物含量也大大減少，排放的廢水不會造成環(huán)境污染，同時又實現(xiàn)了廢紙纖維的 再循環(huán)利用，但是如何真正實現(xiàn)廢物利用現(xiàn)在仍然是亟待解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一個目的是緊緊圍繞資源可持續(xù)發(fā)展而提出一種用于水泥基材料自養(yǎng) 護的廢紙纖維，意在補償水泥基材料早期收縮過程中毛細孔負壓產(chǎn)生水分的缺失，提高水 泥水化程度，降低水泥基材料硬化階段的收縮開裂。
[0006] 本發(fā)明的另一個目的是提供上述用于水泥基材料自養(yǎng)護的廢紙纖維的制備方法。
[0007] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0008] -種用于水泥基材料自養(yǎng)護的廢紙纖維，其特征在于，采用以下組分及重量份含 量的原料制備得到：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于水泥基材料自養(yǎng)護的廢紙纖維，其特征在于，采用以下組分及重量份含量 的原料制備得到：
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水泥基材料自養(yǎng)護的廢紙纖維，其特征在于，優(yōu)選 采用以下原料：廢紙二次纖維70?90 ;分散劑8?20 ;烷基表面活性劑0. 3?0. 6 ;抗堿涂 料5?10。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于水泥基材料自養(yǎng)護的廢紙纖維，其特征在于， 所述的廢紙二次纖維由造紙廠丟棄的邊角料、廢舊書刊紙、包裝紙、城市生活廢紙經(jīng)疏解得 至 1J，廢紙二次纖維長度范圍為1. 5?2. 1mm，標稱直徑為20?32 μ m，纖維素含量大于70%， 吸水率大于自身重力的8倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于水泥基材料自養(yǎng)護的廢紙纖維，其特征在于，所 述的分散劑為細度大于5000目的高嶺土或膨潤土。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于水泥基材料自養(yǎng)護的廢紙纖維，其特征在于，所 述的表面活性劑為十六烷基溴化銨或十六烷基氯化銨。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于水泥基材料自養(yǎng)護的廢紙纖維，其特征在于，所 述的抗堿涂料為納米Ti02水溶膠。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的用于水泥基材料自養(yǎng)護的廢紙纖維的制備方法， 其特征在于，該方法采用以下步驟： (1) 將廢紙浸泡完全浸泡水中一段時間，倒入水力碎漿機中，控制碎漿濃度為5? 15wt %，碎漿溫度為20?70°C，碎漿機轉(zhuǎn)速200?850r/min，碎漿20?60min，對廢紙進行 疏解； (2) 將部分疏解后的紙漿浸泡在1?5wt%的NaOH溶液中2小時后進行超聲波預(yù)處理 或直接超聲波處理，控制超聲波功率為100?600W，處理時間為5?30min，超聲紙漿的濃 度為1?5wt% ; (3) 將超聲波預(yù)處理后的紙漿纖維在電熱鼓風干燥箱中烘干； (4) 按照配方準備原料； (5) 將稱量好的廢紙二次纖維配成3?5wt %的漿濃，然后倒入除抗堿涂料的其它組 分，于電動攪拌機中攪拌30?45min至混合均勻，去除水分，烘干至恒重； (6) 將上述紙漿纖維浸在抗堿涂料中，經(jīng)超聲振蕩下30min左右取出紙漿纖維，并在 60°C下緩慢干燥12小時，即制備得到產(chǎn)品。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于水泥基材料自養(yǎng)護的廢紙纖維的制備方法，其特征 在于，步驟（1)中控制碎漿濃度為8?12wt %，碎漿溫度為40?60°C，碎漿機轉(zhuǎn)速300? 500r/min，碎楽30?45min，對廢紙進行疏解。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于水泥基材料自養(yǎng)護的廢紙纖維的制備方法，其特征 在于，步驟（2)中采用的NaOH溶液濃度為1?3wt%，超聲波功率為250?400W，處理時間
【文檔編號】C04B18/24GK104098285SQ201410339314
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】蔣正武, 郭秀艷 申請人:同濟大學