一种水泥基复合材料及其制备方法

本发明涉及建筑材料，具体为一种水泥基复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、水泥基材料是一种多孔性材料，主要是以水泥与水发生水化、硬化后形成的硬化水泥浆为基体，以不连续的短纤维或连续的长纤维作为增强材料组合而成的一种纤维增强水泥基复合材料。然而，由于水泥吸水率大，在拌制时的加水量要多于水泥水化所需要的水。水泥凝结硬化后，多余水分从水泥基材料中流失，进而在水泥基材料中留下孔隙，这种孔隙会导致材料的强度降低。此外，由于水泥基材料中主要原料为水泥，而水泥基为碱性环境，玻璃纤维在碱性环境下会被腐蚀，进而影响水泥基材料的抗压强度。

2、玻璃纤维增强塑料，即gfrp，是指在塑料基础上加入玻璃纤维和助剂得到的一种材料，被大量广泛应用在建筑、国防、电子、交通和风能领域。然而随着玻璃纤维增强塑料的持续生产和消费，导致大量生产次品及报废产品的堆积。由于纤维不易与树脂分离，树脂本身也不易分解、回收，因此，目前主要通过填埋和焚烧的方式来对玻璃纤维增强塑料废弃物进行处理。然而填埋与焚烧不仅对环境有严重伤害，同时还造成大量玻璃纤维增强塑料废弃物的浪费。

3、硅铁厂在生产硅铁时，会大量排放出固体废弃物硅灰，由于硅灰存在质轻、蓬松易飞扬等特性，将其直接堆放会对环境和人们的健康带来了巨大的威胁。

4、因此，需要提供一种能够对玻璃纤维增强塑料废弃物和硅灰再利用，同时还能够得到抗压强度高的水泥基材料。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中玻璃纤维增强塑料废弃物和硅灰堆积对环境污染，以及水泥基材料抗压强度低的问题，本发明提供了一种水泥基复合材料及其制备方法。

2、本发明通过玻璃纤维增强塑料粉末与硅灰不仅减少了孔隙的形成，还能够防止纤维被腐蚀，进而有效提高了水泥基材料的抗压强度，实现了对玻璃纤维增强塑料废弃物和硅灰的充分利用。

3、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

4、本发明第一方面提供了一种水泥基复合材料，所述水泥基复合材料，按照质量百分比计由以下原料组成：

5、玻璃纤维增强塑料粉末0.83～4.17％，硅灰8.33％，水泥29.17～32.50％，石英砂41.67％，水16.67％。

6、本发明中的玻璃纤维增强塑料粉末能够改善砂浆的流动性，进而减少水泥基复合材料孔隙的形成，硅灰不仅能够提高水泥基材料的密度，同时还能够降低砂浆基体的碱性，有效防止纤维被腐蚀，从而提高水泥基材料的抗压强度。

7、在另一个优选实施例中，所述玻璃纤维增强塑料粉末是由玻璃纤维增强塑料废弃物经过细化处理、筛分得；通过细化和筛分后，能够提高纤维含量。

8、在另一个优选实施例中，所述筛分采用75μm的网筛。

9、在另一个优选实施例中，所述水泥为硅酸盐水泥。

10、在另一个优选实施例中，所述硅灰为96级硅灰，其颗粒细小的特征可以显著细化砂浆孔隙，提高了水泥基体的密实度。

11、在另一个优选实施例中，所述石英砂的粒径为40～60目。

12、本发明第二方面提供了一种水泥基复合材料的制备方法，所述水泥基复合材料为本发明第一方面提供的水泥基复合材料，包括以下步骤：

13、按照本发明第一方面中的重量份数称取各原料；

14、将玻璃纤维增强塑料粉末、硅灰、水泥、进行干混，再将石英砂加入干混，得到混合料；

15、将水与混合料混合，搅拌，得到再生玻璃纤维增强塑料粉末基低碳砂浆。

16、在另一个优选实施例中，所述干混的时间为2～5min。

17、在另一个优选实施例中，所述搅拌的时间为3～5min。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、(1)本发明主要通过硅灰与玻璃纤维增强塑料粉末与其他成分配合，能够有效提高水泥基复合材料的抗压强度以及稳定性。本发明中的水泥基复合材料其固化7～90天的抗压强度均高于同水胶比的水泥砂浆。其中，硅灰的加入，一方面能够提高水泥基材料的密度，另一方面能够降低砂浆基体的碱性，有效防止纤维被腐蚀，从而提高水泥基材料的抗压强度。水泥基复合材料具有多孔、吸水的特点，而回收玻璃纤维增强塑料粉末的加入能够改善砂浆的流动性，进而减少水泥基复合材料孔隙的形成，进一步提高水泥基材料的抗压强度。

20、(2)本发明将回收玻璃纤维增强塑料粉末、硅灰两种废弃物进行充分利用，得到的水泥基复合材料有效减少了碳排放量，杜绝了传统的焚烧、填埋带来的经济损失和环境污染，有效解决了玻璃纤维增强塑料废料和硅灰难处理的问题。

21、(3)本发明的制备工艺流程简单，成本较低，碳排放量低，性能较好，可有效的节约资源和能源，具有极高的经济效益和社会效益。

技术特征：

1.一种水泥基复合材料，其特征在于，按照质量百分比计由以下原料制得：

2.根据权利要求1所述的水泥基复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维增强塑料粉末是由玻璃纤维增强塑料废弃物经过细化处理和筛分得到。

3.根据权利要求2所述的水泥基复合材料，其特征在于，所述筛分采用的网筛孔径为75μm。

4.根据权利要求1所述的水泥基复合材料，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥。

5.根据权利要求1所述的水泥基复合材料，其特征在于，所述硅灰为96级硅灰。

6.根据权利要求1所述的水泥基复合材料，其特征在于，所述石英砂的粒径为40～60目。

7.一种权利要求1所述的水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述干混的时间为2～5min。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为3～5min。

技术总结本发明提供了一种水泥基复合材料及其制备方法，涉及建筑材料技术领域，所述水泥基复合材料，按照质量百分比计由以下原料组成：0.83～4.17％回收玻璃纤维增强塑料粉末，8.33％硅灰，29.17～32.50％水泥，41.67％石英砂，16.67％水。本发明中的水泥基复合材料具有更好的抗压强度，90天抗压强度超过60MPa，并且还充分利用了玻璃纤维增强塑料和硅灰废弃物，有效降低了碳排放量。技术研发人员：辛勤,李泽汉,陆士雄受保护的技术使用者：河北大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29