一种高强度抗老化混凝土纤维毯及其加工工艺的制作方法

本发明涉及复合材料毯技术领域，具体为一种高强度抗老化混凝土纤维毯及其加工工艺。

背景技术：

随着经济行业的飞速发展，中国已成为基建大国。因此，对于施工质量的要求也越来越高，混凝土纤维毯是一种复合组成物，遇水后可凝固成固体状，解决了施工地点恶劣、施工进度慢，施工难等问题，施工和应用起来也非常灵活。

而在目前的基建中，大部分存在重力作业，因此对混凝土纤维毯的强度和韧性有着较高的要求，而混凝土纤维毯，因为增加了聚合物纤维，有效地控制混凝土/砂浆塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂纹，防止及抑制混凝土原生裂缝的形成和发展。但混凝土纤维毯目前存在抗折度低，重力作业时易因重压过大而产生裂缝，强度弱等问题；另外，混凝土纤维毯与混凝土界面粘结力较弱，严重影响混凝土纤维毯耐久性，同时，市面上的混凝土纤维毯一般没有寿命指示功能，当混凝土纤维毯损坏时，仍然继续施工作业，会降低施工质量，增加工作成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高强度抗老化混凝土纤维毯及其加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高强度抗老化混凝土纤维毯，包括表层的3d纤维织物网、底层的防水膜以及设置在3d纤维织物网和防水膜之间的混凝土层。

本发明中，提供了一种高强度抗老化混凝土纤维毯。目前混凝土纤维毯工艺中一般将混凝土中加入纤维材料或者将混凝土灌入立体织物中来提升混凝土的抗裂性和抗拉性，但如此会导致混凝土流动性减弱。因此，本发明将混凝土层置于3d纤维织物网和防水膜中间，形成三明治结构的混凝土纤维毯，在不减弱混凝土流动性的前提下，利用3d纤维织物网的韧性，提高混凝土纤维毯的强度和抗折性。同时，在底层设置防水膜，提高纤维毯的隔水性，以此增加混凝土纤维毯的使用范围。

较优化地，所述混凝土层，原料包括以下成分，以重量计，沙子67.86～71.25份、水泥22.56～25.78份、矿粉1.19～1.36份、元明粉2～4份、dmf微胶囊1～3份。

本技术方案中，包括沙子、水泥、矿粉、元明粉、dmf微胶囊，沙子为基本骨料，水泥具有胶凝作用与沙子形成混凝土，加水固化，若以此作为混凝土层的话，存在凝结时间长，流动性差、强度低等缺点。因此，加入矿粉改善流动性，可有效改善混凝土硬化后的结构，提高抗渗能力以及强度；加入元明粉可以有效提高矿粉的活性，辅助改善混凝土的强度；同时加入dmf微胶囊，利用其囊壳的聚乙烯石蜡，填充在混凝土空隙，可以释放更多的自由水，增加混凝土的抗压强度，协同矿粉提高混凝土纤维毯的抗渗性能。

另外，dmf微胶囊对混凝土纤维毯的寿命起到指示作用，解决混凝土纤维毯的强度极限和寿命终点不确定性的问题，防止因不及时更换混凝土纤维毯而造成施工质量缺陷或时间延长。具体原理：当混凝土层因为温度应力或外力作用产生裂缝，dmf微胶囊掉落，囊壁产生破裂，里面的dmf流入底层的防水膜，当防水膜中的聚苯胺物质接触到dmf时，产生白色转为蓝色的变化。

较优化地，所述dmf微胶囊，原料包括以下成分：聚乙烯石蜡100～110份、dmf1～50份。

本技术方案中，采用熔化分散冷凝法制备dmf微胶囊，以聚乙烯石蜡为囊壁，dmf为囊芯。

较优化地，所述3d纤维织物网中负载二芳烯微胶囊。

本技术方案中，3d纤维织物网设置在混凝土层上方，既可以有效避免混凝土的光照时间以及腐蚀性物体的接触，增强混凝土纤维毯的抗老化能力；又可以利用网面均匀的空隙，在注水凝固混凝土时可利用均匀的孔道均匀渗水，有效防止混凝土凝固因凝固速率不同而产生间隙，提高整体强度。

其中，在注水浇筑混凝土凝结时，3d纤维织物网和混凝土层混由于极性水分子影响，使得粘结力减弱，分离形成间隙或空隙，影响混凝土纤维毯的强度和使用寿命。因此嵌入二芳烯微胶囊来优化互补这一缺点。具体原理：其一，囊壳是水溶性红薯淀粉和水溶性交联剂通过交联反应形成的脂类凝胶，在注水时破裂流入混凝土层，增加混凝土层的凝聚性和稳定性；其二，微胶囊破裂，囊芯也流向混凝土层，当流遇两层粘结界面的卡宾时，通过光催化产生光致变色反应，异构开关环变化时，伴随着物理变形以及局部加热，驱动卡宾带着亲水性的混凝土和疏水性的3d纤维织物网间产生纳米级别的分子间作用力，增强两层的粘结力，有效阻碍间隙的产生，从而提高混凝土纤维毯的强度和使用寿命。

较优化地，所述二芳烯微胶囊，原料包括以下成分：以重量计，红薯淀粉20～30份、水溶性交联剂5～10份、二芳烯类化合物10～20份、蒸馏水40～65份、pvp1～3份。

本技术方案中，采用喷雾法制备二芳烯微胶囊，使用水溶性红薯淀粉和水溶性交联剂通过交联反应生成囊壁，将囊芯二芳烯类化合物包覆，pvp的加入是为了分散二芳烯类化合物，得到大小均一的二芳烯微胶囊。

较优化地，所述防水膜下表面设置波浪形防滑硅胶。

本技术方案中，防水膜采用疏水性材料制备，具有防水功能，有效防止注水浇筑混凝土时水往下渗漏，保护地面的清洁；同时，防水膜的下表面与设置的波浪形硅胶纹路，有利于固定混凝土纤维毯的位置，避免移动，防止施工作业时因混凝土纤维毯的不固定而产生问题。

较优化地，所述3d纤维织物网为“8”字型镂空结构。

本技术方案中，3d纤维织物网“8”字型镂空结构的设定，其一，便于二芳烯微胶囊的负载；其二，在重力作业时起缓冲作用，减少中间混凝土层多次挤压、压覆造成断裂或塌陷，有效提高混凝土纤维毯的强度；其三，当给混凝土注水浇筑时，有利于水流均匀的流入混凝土，增加浇筑均匀性；其四，增加混凝土纤维毯的抗震能力，有利于施工作业。

较优化地，所述3d纤维织物网、混凝土层、防水膜三层之间通过卡宾热交联辅助粘结。

本技术方案中，为了增加混凝土纤维毯的粘结力，在每两层之间涂覆卡宾，增加粘结性从而提高混凝土纤维毯的强度。

较优化地，一种高强度抗老化混凝土纤维毯的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(1)3d纤维织物网制备；

(2)dmf微胶囊制备；

(3)防水膜制备；

(4)热轧工艺制备混凝土纤维毯。

较优化地，包括以下步骤：

(1)3d纤维织物网制备：

a.将称取的玻璃纤维和聚氨酯纤维充分干燥，通过挤拉成型形成纤维植物网骨架，并涂上树脂，热固成主体骨架，备用；将红薯淀粉和水溶性交联剂先于蒸馏水中超声分散10～30min，再加入pvp和二芳烯类化合物，使用高速分散机分散30～40min，得到乳化液，备用；将主体骨架直接置于喷雾干燥器中，喷雾头直接对准主体骨架，乳化液加入喷雾干燥器内，控制干燥温度为80～100℃，控制喷射头上雾化器的转速为20000～30000r/min，让乳化液直接喷射在主体骨架上并干燥，得到二芳烯微胶囊负载的主体骨架；

b.将称取的玻璃纤维、聚氨酯纤维分别通过开松、梳理、除杂、混合、牵伸、并合、加捻形成纱线，作为经纱和垂直纱，备用；

c.将步骤a中二芳烯微胶囊负载的主体骨架置于纺织机上；然后以步骤b中制备的经纱和垂直纱围绕骨架共同交织，形成单丝以“8”字型竖向排列的3d纤维织物网；

(2)dmf微胶囊制备：

a.将聚乙烯石蜡放入反应釜中，设置循环温度控制仪工作温度为110～120℃，将聚乙烯石蜡熔融；

b.将dmf通过喷射头喷入步骤a中熔融的聚乙烯石蜡液体中，喷头孔径为0.1～0.2mm；

c.将固化剂加入反应釜中，设置循环温度控制仪为20～30℃，循环冷却；后将剪切机的剪切头加入，剪切成粗料c；

d.将步骤c的粗料c放入冷冻干燥机中，控制冷冻干燥温度为-20～-30℃，干燥时间为24～30h，最后研磨，得到dmf微胶囊；

(3)防水膜制备：

a.将聚苯胺、聚乳酸、聚酰胺混合，通过螺杆挤压、熔融、喷丝、冷却、拉伸成网、辊压形成防水基膜；

b.将液体硅胶涂覆在防水基膜的下表面，通过波浪形辊压板，热轧加固形成具有防滑硅胶的防水膜；

(4)热轧工艺制备混凝土纤维毯：

a.混凝土层的制备：将沙子、水泥、矿粉、元明粉、dmf微胶囊高速混合成混凝土料，备用；

b.热轧工艺制备混凝土纤维毯：将步骤(3)制备的防水膜放在基板上，具有防滑硅胶的下表面与基板接触；先将卡宾均匀喷覆在防水膜上表面，再将步骤a中混合好的混凝土料纵横交错喷射在防水膜上表面表面，通过花辊热辊加固，控制工作温度为60～80℃，控制辊压时间为30～60min，此为第一次热辊；然后再一次将卡宾均匀喷射在混凝土料的上面，将步骤(2)的3d纤维织物网覆盖混凝土料上面，通过花辊热辊加固，控制工作温度为80～100℃，控制辊压时间为30～60min，此为第二次热辊，得混凝土纤维毯。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中提供了一种高强度抗老化混凝土纤维毯及其加工工艺，本发明将混凝土层置于3d纤维织物网和防水膜中间，形成三明治结构的混凝土纤维毯。在不减弱混凝土流动性的前提下，利用3d纤维织物网的结构和本身特性，有效提高了混凝土纤维毯的抗老化能力和抗折、抗压、抗震能力；在底层设置防水膜，提高纤维毯的隔水性，以此增加混凝土纤维毯的使用范围；引入二芳烯微胶囊，利用其光致变色原理，优化互补注水凝固混凝土时带来的界面粘结力减弱缺陷，减少缝隙产生，从而增强混凝土纤维毯的强度和使用寿命；引入dmf微胶囊对混凝土纤维毯的寿命起到指示作用，解决混凝土纤维毯的强度极限和寿命终点不确定性的问题。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

步骤s1：3d纤维织物网制备：

步骤s11：将称取的玻璃纤维和聚氨酯纤维充分干燥，通过挤拉成型形成纤维植物网骨架，并涂上树脂，热固成主体骨架，备用；将红薯淀粉和水溶性交联剂先于蒸馏水中超声分散10min，再加入pvp和二芳烯类化合物，使用高速分散机分散30min，得到乳化液，备用；将主体骨架直接置于喷雾干燥器中，喷雾头直接对准主体骨架，乳化液加入喷雾干燥器内，控制干燥温度为80℃，控制喷射头上雾化器的转速为20000r/min，让乳化液直接喷射在主体骨架上并干燥，得到二芳烯微胶囊负载的主体骨架；

步骤s12：将称取的玻璃纤维、聚氨酯纤维分别通过开松、梳理、除杂、混合、牵伸、并合、加捻形成纱线，作为经纱和垂直纱，备用；

步骤s13：将二芳烯微胶囊负载的主体骨架置于纺织机上；然后以制备的经纱和垂直纱围绕骨架共同交织，形成单丝以“8”字型竖向排列的3d纤维织物网；

步骤s2：dmf微胶囊制备：将聚乙烯石蜡放入反应釜中，设置循环温度控制仪工作温度为110℃，将聚乙烯石蜡熔融；将dmf通过喷射头喷入熔融的聚乙烯石蜡液体中，喷头孔径为0.1mm；将固化剂加入反应釜中，设置循环温度控制仪为20℃，循环冷却；后将剪切机的剪切头加入，剪切成粗料放入冷冻干燥机中，控制冷冻干燥温度为-20℃，干燥时间为24h，最后研磨，得到dmf微胶囊；

步骤s3：防水膜制备：将聚苯胺、聚乳酸、聚酰胺混合，通过螺杆挤压、熔融、喷丝、冷却、拉伸成网、辊压形成防水基膜；将液体硅胶涂覆在防水基膜的下表面，通过波浪形辊压板，热轧加固形成具有防滑硅胶的防水膜；

步骤s4：热轧工艺制备混凝土纤维毯：

步骤s41：混凝土层的制备：将沙子、水泥、矿粉、元明粉、dmf微胶囊高速混合成混凝土料，备用；

步骤s42：热轧工艺制备混凝土纤维毯：将制备的防水膜放在基板上，具有防滑硅胶的下表面与基板接触；先将卡宾均匀喷覆在防水膜上表面，再将混合好的混凝土料纵横交错喷射在防水膜上表面，通过花辊热辊加固，控制工作温度为60℃，控制辊压时间为30min，此为第一次热辊；然后再一次将卡宾均匀喷射在混凝土料的上面，将3d纤维织物网覆盖混凝土料上面，通过花辊热辊加固，控制工作温度为80℃，控制辊压时间为30min，此为第二次热辊，得混凝土纤维毯。

本实施例中，所述混凝土的成分为：以重量计，沙子71.25份、水泥22.56份、矿粉1.19份、元明粉4份、dmf微胶囊1份。

实施例2：

步骤s1：3d纤维织物网制备：

步骤s11：将称取的玻璃纤维和聚氨酯纤维充分干燥，通过挤拉成型形成纤维植物网骨架，并涂上树脂，热固成主体骨架，备用；将红薯淀粉和水溶性交联剂先于蒸馏水中超声分散30min，再加入pvp和二芳烯类化合物，使用高速分散机分散40min，得到乳化液，备用；将主体骨架直接置于喷雾干燥器中，喷雾头直接对准主体骨架，乳化液加入喷雾干燥器内，控制干燥温度为100℃，控制喷射头上雾化器的转速为30000r/min，让乳化液直接喷射在主体骨架上并干燥，得到二芳烯微胶囊负载的主体骨架；

步骤s12：将称取的玻璃纤维、聚氨酯纤维分别通过开松、梳理、除杂、混合、牵伸、并合、加捻形成纱线，作为经纱和垂直纱，备用；

步骤s13：将二芳烯微胶囊负载的主体骨架置于纺织机上；然后以制备的经纱和垂直纱围绕骨架共同交织，形成单丝以“8”字型竖向排列的3d纤维织物网；

步骤s2：dmf微胶囊制备：将聚乙烯石蜡放入反应釜中，设置循环温度控制仪工作温度为120℃，将聚乙烯石蜡熔融；将dmf通过喷射头喷入熔融的聚乙烯石蜡液体中，喷头孔径为0.2mm；将固化剂加入反应釜中，设置循环温度控制仪为30℃，循环冷却；后将剪切机的剪切头加入，剪切成粗料放入冷冻干燥机中，控制冷冻干燥温度为-30℃，干燥时间为30h，最后研磨，得到dmf微胶囊；

步骤s3：防水膜制备：将聚苯胺、聚乳酸、聚酰胺混合，通过螺杆挤压、熔融、喷丝、冷却、拉伸成网、辊压形成防水基膜；将液体硅胶涂覆在防水基膜的下表面，通过波浪形辊压板，热轧加固形成具有防滑硅胶的防水膜；

步骤s4：热轧工艺制备混凝土纤维毯：

步骤s41：混凝土层的制备：将沙子、水泥、矿粉、元明粉、dmf微胶囊高速混合成混凝土料，备用；

步骤s42：热轧工艺制备混凝土纤维毯：将制备的防水膜放在基板上，具有防滑硅胶的下表面与基板接触；先将卡宾均匀喷覆在防水膜上表面，再将混合好的混凝土料纵横交错喷射在防水膜上表面，通过花辊热辊加固，控制工作温度为80℃，控制辊压时间为60min，此为第一次热辊；然后再一次将卡宾均匀喷射在混凝土料的上面，将3d纤维织物网覆盖混凝土料上面，通过花辊热辊加固，控制工作温度为100℃，控制辊压时间为60min，此为第二次热辊，得混凝土纤维毯。

本实施例中，所述混凝土的成分为：以重量计，沙子67.86份、水泥25.78份、矿粉1.36份、元明粉2份、dmf微胶囊3份。

实施例3：

步骤s1：3d纤维织物网制备：

步骤s11：将称取的玻璃纤维和聚氨酯纤维充分干燥，通过挤拉成型形成纤维植物网骨架，并涂上树脂，热固成主体骨架，备用；将红薯淀粉和水溶性交联剂先于蒸馏水中超声分散20min，再加入pvp和二芳烯类化合物，使用高速分散机分散35min，得到乳化液，备用；将主体骨架直接置于喷雾干燥器中，喷雾头直接对准主体骨架，乳化液加入喷雾干燥器内，控制干燥温度为90℃，控制喷射头上雾化器的转速为25000r/min，让乳化液直接喷射在主体骨架上并干燥，得到二芳烯微胶囊负载的主体骨架；

步骤s12：将称取的玻璃纤维、聚氨酯纤维分别通过开松、梳理、除杂、混合、牵伸、并合、加捻形成纱线，作为经纱和垂直纱，备用；

步骤s13：将二芳烯微胶囊负载的主体骨架置于纺织机上；然后以制备的经纱和垂直纱围绕骨架共同交织，形成单丝以“8”字型竖向排列的3d纤维织物网；

步骤s2：dmf微胶囊制备：将聚乙烯石蜡放入反应釜中，设置循环温度控制仪工作温度为115℃，将聚乙烯石蜡熔融；将dmf通过喷射头喷入熔融的聚乙烯石蜡液体中，喷头孔径为0.15mm；将固化剂加入反应釜中，设置循环温度控制仪为25℃，循环冷却；后将剪切机的剪切头加入，剪切成粗料放入冷冻干燥机中，控制冷冻干燥温度为-25℃，干燥时间为27h，最后研磨，得到dmf微胶囊；

步骤s3：防水膜制备：将聚苯胺、聚乳酸、聚酰胺混合，通过螺杆挤压、熔融、喷丝、冷却、拉伸成网、辊压形成防水基膜；将液体硅胶涂覆在防水基膜的下表面，通过波浪形辊压板，热轧加固形成具有防滑硅胶的防水膜；

步骤s4：热轧工艺制备混凝土纤维毯：

步骤s41：混凝土层的制备：将沙子、水泥、矿粉、元明粉、dmf微胶囊高速混合成混凝土料，备用；

步骤s42：热轧工艺制备混凝土纤维毯：将防水膜放在基板上，具有防滑硅胶的下表面与基板接触；先将卡宾均匀喷覆在防水膜上表面，再将混合好的混凝土料纵横交错喷射在防水膜上表面，通过花辊热辊加固，控制工作温度为70℃，控制辊压时间为45min，此为第一次热辊；然后再一次将卡宾均匀喷射在混凝土料的上面，将3d纤维织物网覆盖混凝土料上面，通过花辊热辊加固，控制工作温度为90℃，控制辊压时间为45min，此为第二次热辊，得混凝土纤维毯。

本实施例中，所述混凝土的成分为：以重量计，沙子69.55份、水泥24.17份、矿粉1.28份、元明粉3份、dmf微胶囊2份。

实施例4：与实施1相同，不加入二芳烯微胶囊。

实施例1-3中均为本发明技术方案，实施例4中为不加入二芳烯微胶囊、dmf微胶囊的制备过程；同时增加市面购买的混凝土纤维毯作为对比例5。

将上述制备的和购买的混凝土纤维毯，按gb/t17371-1999标准试验方法进行相关强度测试(28d)进行抗压强度、抗折强度，测试记录实验数据表1，同时，参考gb/t18244-2000进行紫外老化实验，使用紫外灯耐气候试验箱，选择波长范围为315～400nm，温度为10-50℃，老化时间为500h，老化后，测试抗拉力程度来判断抗老化程度，记录实验数据为表2具体数据如下所示：

表1

表2

由表1可知，本发明提出的一种高强度抗老化混凝土纤维毯，具有良好的抗压强度、抗折能力，28天抗压强度高达52mpa，由表2可知混凝土纤维毯具有优异的抗老化性能。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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