一種干壓成型碳纖維水泥基復合材料的養護方法技術

一種干壓成型碳纖維水泥基復合材料的養護方法，在干壓成型制備水泥基復合材料之后，用水將試樣完全浸透并暴露于潮濕環境中進行預養護，隨后浸入水中養護；所述碳纖維水泥基復合材料，主要由PAN基短切碳纖維和硅酸鹽水泥組成，或由PAN基短切碳纖維、硅酸鹽水泥和骨料組成，或由PAN基短切碳纖維和硫鋁酸鹽水泥組成，或由PAN基短切碳纖維、硫鋁酸鹽水泥和骨料組成，本發明專利技術具有所得碳纖維水泥復合材料熱電性能穩定、力學性能優良、成型及養護工藝簡單的特點，避免了使用膨脹石墨帶來的復合材料強度降低的問題，避免了壓強較小時氣孔率高的問題，避免了預養護不充分產生微裂紋的問題，使制備力學和熱電性能優良的碳纖維水泥基復合材料成為可能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于水泥基復合材料的養護
，特別涉及一種干壓成型碳纖維水泥基復合材料的養護方法。
技術介紹
碳纖維水泥基復合材料是土木工程領域研究較廣泛的結構材料，不僅具有優良的力學性能，而且具有顯著的熱電性能等。在土木工程結構的健康監測、道路太陽能熱轉化收集以及道路融雪除冰等方面具有重要的應用前景，是智能水泥基復合材料研究與發展的重要方向之一。碳纖維水泥基復合材料的原材料種類、配合比、成型與養護工藝，以及使用環境等諸多因素對其力學和熱電性能起關鍵作用。在原材料種類及配合比一定、成型工藝、使用環境條件一致的前提下，合理有效的養護工藝對提高材料力學性能、減少收縮開裂以及提高熱電性能等方面至關重要，現已經成為提高碳纖維水泥基復合材料性能的關鍵控制因素。碳纖維水泥基復合材料是一種宏觀密實而微觀多孔的材料。水泥基復合材料硬化過程中微觀孔隙被水溶液填充，當這些水分過快從孔隙中蒸發時，材料表層就會出現開裂，影響其力學及熱電性能。實際工程應用最廣泛的養護工藝包括灑水(噴霧)養護、覆蓋(濕布、塑料薄膜等)養護、噴涂養護劑等，然而上述養護工藝主要針對澆筑成型的水泥基材料，而對于干壓成型的水泥基材料，其養護工藝條件控制顯得更為重要。文獻1(“Sivaraja Muthusamy,Shoukai Wang,D.D.L.Chung,Carbon,2010,48:1457-1464”)公開了一種利用干壓成型制備膨脹石墨-水泥基復合材料的方法及其養護工藝，不僅提高了水泥基復合材料力學性能，而且提高了其電學性能。該方法采用干壓成型，壓強為5.6MPa，由于壓強較小，成型后試樣
氣孔率較大。此養護工藝是將試樣暴露于潮濕環境中2天，然后浸入水中養護26天。當試樣暴露于潮濕環境中時，表面形成一層水泥硬化殼，不利于進一步水化硬化，且不能完全浸透，試樣中心部位未水化的水泥原料在后續水化時，易與外層硬化殼間產生細小裂紋，不能很好的滿足實驗及應用要求。另外，摻膨脹石墨制備的水泥基復合材料強度較低。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種干壓成型碳纖維水泥基復合材料的養護方法，可克服干壓成型制備水泥基復合材料過程中存在的氣孔率高、易開裂及摻膨脹石墨強度較低等問題。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種干壓成型碳纖維水泥基復合材料的養護方法，在干壓成型制備水泥基復合材料之后，用水將試樣完全浸透并暴露于潮濕環境中進行預養護，隨后浸入水中養護。所述碳纖維水泥基復合材料，主要由PAN基短切碳纖維和硅酸鹽水泥組成，或由PAN基短切碳纖維、硅酸鹽水泥和骨料組成，或由PAN基短切碳纖維和硫鋁酸鹽水泥組成，或由PAN基短切碳纖維、硫鋁酸鹽水泥和骨料組成。所述PAN基短切碳纖維長度為5-10mm，預分散成單絲狀后與其它原料干混均勻并直接干壓成型。所述干壓成型的壓強為20-60MPa。將干壓成型后的試樣放在吸水飽和的海綿片上，利用毛細現象使其吸水至完全浸透，然后將試樣暴露于潮濕環境中進行預養護。所述潮濕環境，為相對濕度95％以上的水蒸氣環境。所述預養護的時間為24h。所述預養護和養護的溫度為20-25℃。所述浸入水中養護至完全硬化。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：本專利技術具有所得碳纖維水泥復
合材料熱電性能穩定、力學性能優良、成型及養護工藝簡單的特點。本專利技術使用的PAN基短切碳纖維抗拉強度高、電導率高、熱導率低和化學性能穩定，不僅可以大幅度提高碳纖維水泥基復合材料的力學和熱電性能，而且避免了使用膨脹石墨帶來的復合材料強度降低的問題。本專利技術干壓成型制備碳纖維水泥基復合材料的方法，由于成型壓強較大，避免了壓強較小時氣孔率高的問題。本專利技術的養護工藝，將干壓成型后的試樣放在吸水飽和的海綿片上，利用毛細現象使其吸水至完全浸透，然后將試樣暴露于潮濕環境中進行預養護，可有效避免預養護不充分產生微裂紋的問題，使制備力學和熱電性能優良的碳纖維水泥基復合材料成為可能。附圖說明圖1是本專利技術流程示意圖，圖中標記：1-干壓成型的試樣；2-部分吸水的試樣；3-吸水飽和的試樣；4-吸水飽和的海綿片；5-水；6-相對濕度95％以上的水蒸氣環境。圖2是本專利技術充分養護干壓成型碳纖維水泥基復合材料所得試樣與未充分養護干壓成型試樣和澆筑成型所得試樣的氣孔率的關系圖。圖3是本專利技術充分養護干壓成型碳纖維水泥基復合材料所得試樣與未充分養護干壓成型試樣和澆筑成型所得試樣的抗壓強度的關系圖。圖4是本專利技術充分養護干壓成型碳纖維水泥基復合材料和純水泥所得試樣與澆筑成型所得試樣的抗壓強度的關系圖。圖5是本專利技術充分養護干壓成型碳纖維水泥基復合材料所得試樣與澆筑成型所得試樣在不同溫度下電導率的關系圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例詳細說明本專利技術的實施方式。實施例1：如圖1所示，準備型腔為長方體的鋼制模具，按照質量比為1:100的比例，稱取PAN基短切碳纖維和硫鋁酸鹽水泥。利用碾輪式混砂機使PAN基短切碳纖維均勻分散在水泥基體中，將混合均勻的粉料用鋼制模具干壓成型，成型壓強為20MPa。首先將干壓成型的試樣放在吸水飽和的海綿片上，利用毛細現象使其吸水至完全浸透，隨后將完全浸透的試樣暴露在相對濕度為95％以上的水蒸氣環境中進行預養護，時間為24h，最后將預養護后的試樣浸入水中進一步水化硬化，時間為3天，在整個養護過程中溫度為20℃。實施例2：如圖1所示，準備型腔為長方體的鋼制模具，按照質量比為1:100的比例，稱取PAN基短切碳纖維和硅酸鹽水泥。利用碾輪式混砂機使PAN基短切碳纖維均勻分散在水泥基體中，將混合均勻的粉料用鋼制模具干壓成型，成型壓強為20MPa。首先將干壓成型的試樣放在吸水飽和的海綿片上，利用毛細現象使其吸水至完全浸透，隨后將完全浸透的試樣暴露在相對濕度為95％以上的水蒸氣環境中進行預養護，時間為24h，最后將預養護后的試樣浸入水中進一步水化硬化，時間為28天，在整個養護過程中溫度為20℃。實施例3：如圖1所示，準備型腔為長方體的鋼制模具，按照質量比為1.2:100的比例，取、PAN基短切碳纖維和硫鋁酸鹽水泥。利用碾輪式混砂機使PAN基短切碳纖維均勻分散在水泥基體中，將混合均勻的粉料用鋼制模具干壓成型，成型壓強為60MPa。首先將干壓成型的試樣放在吸水飽和的海綿片上，利用毛細現象使其吸水至完全浸透，隨后將完全浸透的試樣暴露在相對濕度為95％以上的水蒸氣環境中進行預養護，時間為24h，最后將預養護后的試樣浸入水中進一步水化硬化，時間為3天，在整個養護過程中溫度為25℃。實施例4：如圖1所示，準備型腔為長方體的鋼制模具，按照質量比為1.2:100的比例，取、PAN基短切碳纖維和硅酸鹽水泥。利用碾輪式混砂機使PAN基短切碳纖維均勻分散在水泥基體中，將混合均勻的粉料用鋼制模具干壓成型，成型壓強為60MPa。首先將干壓成型的試樣放在吸水飽和的海綿片上，利用毛細現象使其吸水至完全浸透，隨后將完全浸透的試樣暴露在相對濕度為95％以上的水蒸氣環境中進行預養護，時間為24h，最后將預養護后的試樣浸入水中進一步水
化硬化，時間為28天，在整個養護過程中溫度為25℃。參閱圖2所示，本專利技術養護充分時所得碳纖維水泥基復合材料的氣孔率比養護不充分時所得試樣和澆筑成型本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種干壓成型碳纖維水泥基復合材料的養護方法，其特征在于，在干壓成型制備水泥基復合材料之后，用水將試樣完全浸透并暴露于潮濕環境中進行預養護，隨后浸入水中養護。

【技術特征摘要】
1.一種干壓成型碳纖維水泥基復合材料的養護方法，其特征在于，在干壓成型制備水泥基復合材料之后，用水將試樣完全浸透并暴露于潮濕環境中進行預養護，隨后浸入水中養護。2.根據權利要求1所述干壓成型碳纖維水泥基復合材料的養護方法，其特征在于，所述碳纖維水泥基復合材料，主要由PAN基短切碳纖維和硅酸鹽水泥組成，或由PAN基短切碳纖維、硅酸鹽水泥和骨料組成，或由PAN基短切碳纖維和硫鋁酸鹽水泥組成，或由PAN基短切碳纖維、硫鋁酸鹽水泥和骨料組成。3.根據權利要求2所述干壓成型碳纖維水泥基復合材料的養護方法，其特征在于，所述PAN基短切碳纖維長度為5-10mm，預分散成單絲狀后與其它原料干混均勻并直接干壓成型。4.根據權利要求3所述干壓成型碳纖維水泥基復合材料的養護方法，其特征在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏劍，趙莉莉，張倩，聶證博，
申請(專利權)人：西安建筑科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61