本發(fā)明屬于水泥材料，涉及一種微膨脹水泥及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、水泥以強(qiáng)度高、水穩(wěn)性好、抗凍性好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于道路的建設(shè)。當(dāng)普通水泥制成混凝土?xí)r，由于內(nèi)部受到的收縮應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，常常會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，從而影響其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。而微膨脹水泥通過(guò)其補(bǔ)償收縮機(jī)制有效改善混凝土因體積收縮而產(chǎn)生裂縫的問(wèn)題。
2、有許多文獻(xiàn)針對(duì)水泥的抗裂性能進(jìn)行研究，中國(guó)專利cn113024141a提供一種改性碳纖維及其制法和改性碳纖維增強(qiáng)水泥基材料，該專利摻入碳纖維，通過(guò)氧化碳纖維表面將納米二氧化硅和碳納米管同時(shí)原位生長(zhǎng)在碳纖維表面，摻入水泥基材料中，有效改善了水泥基材料的早期收縮性能，制備改性碳纖維的步驟較繁瑣，且對(duì)二氧化硅的生長(zhǎng)不好控制；中國(guó)專利cn116789424ag公開(kāi)一種碳纖維水泥復(fù)合材料的制備方法，該發(fā)明以水泥、碳纖維、硅粉、分散劑為原料，其中分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、羥乙基纖維素、六偏磷酸鈉或甲基纖維素，分散劑的加入解決碳纖維在水泥中產(chǎn)生團(tuán)聚的問(wèn)題，但是分散劑還具有增稠作用，對(duì)水泥砂漿的膨脹率及強(qiáng)度均有不同程度影響。也有研究通過(guò)加入聚丙烯纖維，其屬于高延性纖維，加入聚丙烯纖維后，抗壓強(qiáng)度在早期影響不大而長(zhǎng)期則會(huì)提高，抗折強(qiáng)度則顯著提高。但隨著纖維摻量的提高，抗折、抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，較小的強(qiáng)度甚至比不加纖維的試塊強(qiáng)度更低。這主要是因?yàn)?，?dāng)摻量大時(shí)，纖維在基體中的分散度變差，糾結(jié)成團(tuán)的纖維是破壞的薄弱點(diǎn)，引起強(qiáng)度的降低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明涉及一種微膨脹水泥及其制備方法，屬于水泥材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明公開(kāi)的微膨脹水泥包括以下原料：水泥熟料、低鈣粉煤灰、膨脹劑、改性碳纖維、聚醚酯彈性纖維、石膏。通過(guò)氣相沉淀法將二氧化硅均勻包裹在碳纖維表面，形成穩(wěn)定的核殼結(jié)構(gòu)，能夠均勻穩(wěn)定的分散在水泥漿料中，改性碳纖維的加入限制砂漿膨脹率，減少孔隙率，提高水泥板的緊密性和強(qiáng)度，與較大伸長(zhǎng)率的聚醚酯彈性纖維搭配，獲得具有強(qiáng)抗裂性的微膨脹水泥。
2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、一種微膨脹水泥，所述微膨脹水泥包括以下重量份原料：水泥熟料50-80份、低鈣粉煤灰15-20份、膨脹劑8-12份、改性碳纖維10-12份、聚醚酯彈性纖維5-7份、石膏8-10份。
4、進(jìn)一步地，所述膨脹劑為硫鋁酸鈣膨脹劑，所述低鈣粉煤灰中的氧化鈣含量為2.5-3.5%。
5、進(jìn)一步地，所述改性碳纖維的制備方法包括以下步驟：
6、(1)將濃硝酸倒入碳纖維中，使碳纖維完全被浸沒(méi)，隨后加熱并攪拌，然后過(guò)濾，固體使用無(wú)水乙醇洗滌，干燥后形成預(yù)處理碳纖維，備用；
7、(2)預(yù)處理碳纖維置于反應(yīng)室中，通入氬氣將氧氣排除后加熱，接著以氬氣為載氣混入硅烷，關(guān)閉硅烷氣體通道，隨后通入氧氣，然后降溫至常溫，獲得改性碳纖維。
8、進(jìn)一步地，所述步驟(1)中濃硝酸與碳纖維的質(zhì)量比為5-8:3，其中濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65-68%，所述加熱的溫度為100-120℃，所述攪拌的時(shí)間為2-3h，所述干燥的溫度和時(shí)間分別為60-80℃、2-3h。
9、進(jìn)一步地，所述步驟(2)中加熱的溫度為600-700℃，所述混入硅烷的氣流量和時(shí)間分別為10-30sccm、20-30min，其中硅烷由等體積的甲硅烷和乙硅烷組成，所述通入氧氣的氣流量和時(shí)間分別為8-10sccm、40-60min。
10、進(jìn)一步地，所述聚醚酯彈性纖維的制備方法為：
11、將對(duì)苯二甲酸酯、1,4丁二醇、催化劑和抗氧化劑放進(jìn)酯化釜中升溫?cái)嚢瑁淠亓?，釜底獲得的物料經(jīng)過(guò)擠壓機(jī)擠出，卷繞，粉碎后即為聚醚酯彈性纖維。
12、進(jìn)一步地，所述對(duì)苯二甲酸酯、1,4丁二醇、催化劑和抗氧化劑之間的質(zhì)量比為3-5:1-2:0.05:0.01-0.02，其中催化劑由質(zhì)量比為1:1的醋酸鈷和鈦酸丁酯組成，所述升溫?cái)嚢璧臏囟群蜁r(shí)間分別為210-220℃、1-2h，所述擠出機(jī)的溫度和壓力分別為210-230℃、7-10mpa，所述卷繞的速度為200-400m/min，所述聚醚酯彈性纖維的細(xì)度和長(zhǎng)度分別為1-1.5d、1-3mm。
13、進(jìn)一步地，所述微膨脹水泥的制備方法為：將所有原料按照重量份混合而成，其中熟料水泥和低鈣粉煤灰在110-120℃下經(jīng)過(guò)2h烘干，石膏研磨成目數(shù)為200-300目的粉末。
14、本發(fā)明的有益效果：
15、1.本發(fā)明通過(guò)氣相沉淀法將二氧化硅均勻包裹在碳纖維表面，通過(guò)氧氣氣流量來(lái)控制二氧化硅的成長(zhǎng)，形成穩(wěn)定、緊密的核殼結(jié)構(gòu)，能夠均勻穩(wěn)定的分散在水泥漿料中；同時(shí)改性碳纖維的加入改善砂漿的流動(dòng)性，限制砂漿膨脹率，減少孔隙率，提高水泥板的緊密性和強(qiáng)度，從而有效提高水泥的抗裂性；
16、2.聚醚酯彈性纖維中的硬鏈段聚酯和軟鏈段聚醚，使材料在高溫和低溫下都具備優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度，并且在堿性條件下纖維表面負(fù)電荷增加，相互排斥作用增強(qiáng)了纖維在水中的分散性，與聚丙烯纖維相比，更具有優(yōu)異的力學(xué)性能和分散性。
1.一種微膨脹水泥，其特征在于，所述微膨脹水泥包括以下重量份原料：水泥熟料50-80份、低鈣粉煤灰15-20份、膨脹劑8-12份、改性碳纖維10-12份、聚醚酯彈性纖維5-7份、石膏8-10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微膨脹水泥，其特征在于，所述膨脹劑為硫鋁酸鈣膨脹劑，所述低鈣粉煤灰中的氧化鈣含量為2.5-3.5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微膨脹水泥，其特征在于，所述改性碳纖維的制備方法包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微膨脹水泥，其特征在于，所述步驟(1)中濃硝酸與碳纖維的質(zhì)量比為5-8:3，其中濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65-68%，所述加熱的溫度為100-120℃，所述攪拌的時(shí)間為2-3h，所述干燥的溫度和時(shí)間分別為60-80℃、2-3h。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微膨脹水泥，其特征在于，所述步驟(2)中加熱的溫度為600-700℃，所述混入硅烷的氣流量和時(shí)間分別為10-30sccm、20-30min，其中硅烷由等體積的甲硅烷和乙硅烷組成，所述通入氧氣的氣流量和時(shí)間分別為8-10sccm、40-60min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微膨脹水泥，其特征在于，所述聚醚酯彈性纖維的制備方法為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種微膨脹水泥，其特征在于，所述對(duì)苯二甲酸酯、1,4丁二醇、催化劑和抗氧化劑之間的質(zhì)量比為3-5:1-2:0.05:0.01-0.02，其中催化劑由質(zhì)量比為1:1的醋酸鈷和鈦酸丁酯組成，所述升溫?cái)嚢璧臏囟群蜁r(shí)間分別為210-220℃、1-2h，所述擠出機(jī)的溫度和壓力分別為210-230℃、7-10mpa，所述卷繞的速度為200-400m/min，所述聚醚酯彈性纖維的細(xì)度和長(zhǎng)度分別為1-1.5d、1-3mm。
8.一種如權(quán)利要求1所述的微膨脹水泥的制備方法，其特征在于，所述微膨脹水泥的制備方法為：將所有原料按照重量份混合而成，其中熟料水泥和低鈣粉煤灰在110-120℃下經(jīng)過(guò)2h烘干，石膏研磨成目數(shù)為200-300目的粉末。