一种高延性纤维增强硫氧镁水泥基复合材料及其制备方法与流程

1.本发明属于建筑行业施工领域，特别涉及一种高延性纤维增强硫氧镁水泥基复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.硫氧镁水泥是菱镁水泥的一种，1957年由比利时学者提出，它是活性mgo和一定浓度的mgso4溶液组成的一种mgo-mgso
4-h2o三元胶凝体系。硫氧镁胶凝材料具有质轻、快凝、早强、体积稳定性好、耐火、保温隔热、抗碳化和对钢筋无锈蚀等优点。其在菱镁防火门芯板、外墙保温板、硅质改性板、防火板等诸多领域均有应用。相对于氯氧镁水泥而言硫氧镁水泥的研究较少，主要是传统的硫氧镁水泥存在强度低、耐水性差、收缩大等缺点，限制了其应用推广。
3.专利cn201811422388.9提供一种超强钢纤维硫氧镁复合材料及其制备方法，所制备的超强钢纤维硫氧镁复合材料成本低，具有优良的强度和耐水耐火性能，适用于装配式建筑。经过纤维增强后，材料转变为准脆性复合材料，延性依旧较低。cn201811072079.3提供了一种综合性能好的纤维改性硫氧镁基保温隔热材料，通过纤维对硫氧镁基保温隔热材料进行改性，掺加纤维后，硫氧镁基保温隔热材料的抗裂性能得到有效改善，同时包括其抗压强度、抗折强度、耐水性等在内的综合性能均得到有效提高。但是没有对拉伸力学性能和变形能力进行检验。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种高延性纤维增强硫氧镁水泥基复合材料及其制备方法，克服硫氧镁水泥本身脆性、耐水性差的缺陷。
5.本发明提供了一种高延性纤维增强硫氧镁水泥基复合材料，按重量份数，包括轻质氧化镁70-75份，硫酸镁25-30份；以及物料总重量0.2-0.5％的柠檬酸、物料总重量0.8-1％的聚乙烯纤维、物料总重量0-0.05％的憎水剂以及物料总重量0.25-0.35倍的水。
6.所述轻质氧化镁的mgo含量为95
±
1％。
7.所述憎水剂为p-2s。
8.本发明还提供了一种高延性纤维增强硫氧镁水泥基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
9.(1)按配比，将各配料置入搅拌机中并进行搅拌并得到干粉物料，搅拌的时间不少于3分钟；
10.(2)将得到的物料中分两次加入水并均匀搅拌，第一次加入水用量的三分之二，第二次加入剩余水量，搅拌的时间不少于3分钟，得到高延性纤维增强硫氧镁水泥基复合材料。
11.本发明还提供了一种高延性纤维增强硫氧镁水泥基复合材料的应用，将所述纤维增强硫氧镁水泥基复合材料通过喷射设备进行喷涂或压抹施工，并同步进行标准养护后检
测性能。
12.有益效果
13.(1)本发明提出以轻质氧化镁、硫酸镁、聚乙烯纤维等为主要原料制备纤维增强硫氧镁水泥基复合材料，其中轻质氧化镁和硫酸镁作为胶凝材料反应物，聚乙烯纤维作为增强材料使得材料力学性能优化，控制裂缝宽度。憎水剂作为增加材料耐水性外加剂，提高硫氧镁水泥耐水性，同时将硫氧镁水泥脆性材料转变为超高延性材料。
14.(2)在极限拉伸应力状态下，本发明的纤维增强硫氧镁水泥基复合材料裂缝开展平均宽度在60微米左右，配合憎水剂协同降低材料渗透性，增强材料耐水性、克服材料由于收缩大而产生的单一收缩大裂缝对材料耐水性的影响。
15.(3)本发明通过纤维增强后，材料本身脆性转变为超高延性，抗折强度与抗拉强度大大增加。
16.(4)本发明的硫氧镁水泥为绿色建材，对环境污染小，且对钢筋温和不含氯离子。
附图说明
17.图1为实施例1-4复合材料的拉伸荷载-位移曲线。
具体实施方式
18.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
19.实施例中采用的原料如下：
20.轻质氧化镁，mgo含量大约95％，河北力天化工有限责任公司提供。
21.硫酸镁为七水硫酸镁，mgso4·
7h2o含量大于等于99％，上海市闵行申隆轻化工有限公司提供。
22.聚乙烯纤维，山东中泰碳纤维制品有限公司提供。
23.柠檬酸为无色柱状结晶颗粒，柠檬酸含量大于等于99.5％，天津市登峰化学试剂厂提供。
24.憎水剂型号为p-2s，shanghai sensure chemical co.,ltd提供。
25.水是市政管道中的自来水。
26.实施例1-4原料配比
27.编号轻质氧化镁硫酸镁柠檬酸憎水剂聚乙烯纤维水170300.50.05130270300.50.050.830370300.50.050.630470300.50130
28.其中轻质氧化镁、硫酸镁为重量份数，柠檬酸、憎水剂、聚乙烯纤维和水为相对于物料总重量的比例。
29.将氧化镁、硫酸镁、柠檬酸、憎水剂等分别计量；各配料置入搅拌机中并进行搅拌
并得到干粉物料，搅拌的时间不少于3分钟；得到的物料中分两次加入水并均匀搅拌，第一次加入水用量的三分之二，第二次加入剩余水量。搅拌的时间不少于3分钟，得到纤维增强硫氧镁水泥基复合材料，将得到纤维增强硫氧镁水泥基复合材料通过喷射设备进行喷涂或压抹施工，并同步进行标准养护后检测性能。
30.采用《jc/t2461-2018高延性纤维增强水泥基复合材料力学性能试验方法》测定材料拉伸强度、极限拉伸应变、平均裂缝宽度。
31.采用《jc/t 698-2010石膏砌块》测定材料软化系数。
32.序号拉伸强度/mpa极限拉伸应变/％平均裂缝宽度/μm软化系数15.905.5162.40.9824.912.1489.50.9134.880.2373.40.8345.625.2562.70.90
33.由图1和上表数据可知，当聚乙烯纤维的添加量少于0.8％时，材料的力学性能达不到使用要求。当不使用憎水剂时，材料的力学性能会稍有降低。
34.最后需要说明的是：以上实施例不以任何形式限制本发明。对本领域技术人员来说，在本发明基础上，可以对其作一些修改和改进。因此，凡在不偏离本发明精神的基础上所做的任何修改或改进，均属于本发明要求保护的范围之内。


技术特征：
1.一种高延性纤维增强硫氧镁水泥基复合材料，其特征在于：按重量份数，包括轻质氧化镁70-75份，硫酸镁25-30份；以及物料总重量0.2-0.5％的柠檬酸、物料总重量0.8-1％的聚乙烯纤维、物料总重量0-0.05％的憎水剂以及物料总重量0.25-0.35倍的水。2.根据权利要求1所述的高延性纤维增强硫氧镁水泥基复合材料，其特征在于：所述轻质氧化镁的mgo含量为95
±
1％。3.根据权利要求1所述的高延性纤维增强硫氧镁水泥基复合材料，其特征在于：所述憎水剂为p-2s。4.一种如权利要求1所述的高延性纤维增强硫氧镁水泥基复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按配比，将各配料置入搅拌机中并进行搅拌并得到干粉物料，搅拌的时间不少于3分钟；(2)将得到的物料中分两次加入水并均匀搅拌，第一次加入水用量的三分之二，第二次加入剩余水量，搅拌的时间不少于3分钟，得到高延性纤维增强硫氧镁水泥基复合材料。5.一种如权利要求1所述的高延性纤维增强硫氧镁水泥基复合材料的应用，其特征在于：将所述纤维增强硫氧镁水泥基复合材料通过喷射设备进行喷涂或压抹施工，并同步进行标准养护后检测性能。

技术总结
本发明涉及一种高延性纤维增强硫氧镁水泥基复合材料及其制备方法，按重量份数，包括轻质氧化镁70-75份，硫酸镁25-30份；以及物料总重量0.2-0.5％的柠檬酸、物料总重量0.8-1％的聚乙烯纤维、物料总重量0.05％的憎水剂以及物料总重量0.25-0.35倍的水。本发明以轻质氧化镁和硫酸镁作为胶凝材料反应物，聚乙烯纤维作为增强材料使得材料力学性能优化，并控制裂缝宽度，配合憎水剂提高硫氧镁水泥耐水性，同时将硫氧镁水泥脆性材料转变为超高延性材料。时将硫氧镁水泥脆性材料转变为超高延性材料。时将硫氧镁水泥脆性材料转变为超高延性材料。


技术研发人员：陈汉彝 武猛 韩甲兴 石启冬 贾亚平 李磊 王力超 高国锋
受保护的技术使用者：上海星欣科技发展有限公司 中国二十冶集团有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/6