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、水泥以強度高、水穩(wěn)性好、抗凍性好等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于道路的建設(shè)。當普通水泥制成混凝土時，由于內(nèi)部受到的收縮應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度，常常會導致混凝土產(chǎn)生裂縫，從而影響其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。而微膨脹水泥通過其補償收縮機制有效改善混凝土因體積收縮而產(chǎn)生裂縫的問題。
2、有許多文獻針對水泥的抗裂性能進行研究，中國專利cn113024141a提供一種改性碳纖維及其制法和改性碳纖維增強水泥基材料，該專利摻入碳纖維，通過氧化碳纖維表面將納米二氧化硅和碳納米管同時原位生長在碳纖維表面，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，且對二氧化硅的生長不好控制；中國專利cn116789424ag公開一種碳纖維水泥復(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)生團聚的問題，但是分散劑還具有增稠作用，對水泥砂漿的膨脹率及強度均有不同程度影響。也有研究通過加入聚丙烯纖維，其屬于高延性纖維，加入聚丙烯纖維后，抗壓強度在早期影響不大而長期則會提高，抗折強度則顯著提高。但隨著纖維摻量的提高，抗折、抗壓強度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，較小的強度甚至比不加纖維的試塊強度更低。這主要是因為，當摻量大時，纖維在基體中的分散度變差，糾結(jié)成團的纖維是破壞的薄弱點，引起強度的降低。
技術(shù)實現(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度，與較大伸長率的聚醚酯彈性纖維搭配，獲得具有強抗裂性的微膨脹水泥。
2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(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，隨后加熱并攪拌，然后過濾，固體使用無水乙醇洗滌，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)量分數(shù)為65-68%，所述加熱的溫度為100-120℃，所述攪拌的時間為2-3h，所述干燥的溫度和時間分別為60-80℃、2-3h。
9、進一步地，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間分別為8-10sccm、40-60min。
10、進一步地，所述聚醚酯彈性纖維的制備方法為：
11、將對苯二甲酸酯、1,4丁二醇、催化劑和抗氧化劑放進酯化釜中升溫攪拌，冷凝回流，釜底獲得的物料經(jīng)過擠壓機擠出，卷繞，粉碎后即為聚醚酯彈性纖維。
12、進一步地，所述對苯二甲酸酯、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，所述升溫攪拌的溫度和時間分別為210-220℃、1-2h，所述擠出機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度和長度分別為1-1.5d、1-3mm。
13、進一步地，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)明通過氣相沉淀法將二氧化硅均勻包裹在碳纖維表面，通過氧氣氣流量來控制二氧化硅的成長，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；同時改性碳纖維的加入改善砂漿的流動性，限制砂漿膨脹率，減少孔隙率，提高水泥板的緊密性和強度，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)異的拉伸強度，并且在堿性條件下纖維表面負電荷增加，相互排斥作用增強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)量分數(shù)為65-68%，所述加熱的溫度為100-120℃，所述攪拌的時間為2-3h，所述干燥的溫度和時間分別為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，所述升溫攪拌的溫度和時間分別為210-220℃、1-2h，所述擠出機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度和長度分別為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2h烘干，石膏研磨成目數(shù)為200-300目的粉末。