1.本发明涉及一种水泥基复合材料用碳酸钙纤维的制备方法，具体属于碳酸钙制备技术领。


背景技术：

2.当前用于增强水泥基复合材料的普通纤维如石棉纤维、纤维素纤维、钢纤维、各种有机纤维、玻璃纤维以及碳纤维等，因其工艺性、耐久性、环保及价格等因素制约纤维类水泥基复合材料的发展。
3.碳酸钙纤维作为一种以价格低廉的碳酸钙为原材料，通过人为控制、以纤维形式生长的形状类似于短纤维、而尺寸远小于短纤维的须状单晶体。其强度和模量接近于完整晶体材料键位强度的理论值，具有高强度、高模量、优良的耐热与隔热性能，同时兼具纤维和矿物微细粉的双重复合作用，显示出优异的物理化学性质和机械性能，成为水泥基复合材料的理想增强材料。
4.目前碳酸钙纤维的制备方法主要有：可溶性钙盐与可溶性碳酸盐反应法、尿素水解法、碳酸氢钙加热分解法、ca(oh)
2-co2气液反应合成法、超重力反应法等。这些方法各有其优点，但也存在一些缺点。可溶性钙盐与可溶性碳酸盐反应法往往需要向反应体系中添加各种晶型控制剂，且由于溶液浓度、温度的不均一而影响碳酸钙晶须的纯度和均匀性；尿素水解法需在恒定的高温(110℃)高压条件下进行，能耗大、危险性高；碳酸氢钙加热分解法需要通入co2气体，且所得碳酸钙晶须的长径比不理想；ca(oh)
2-co2气液反应合成法大都需要添加晶种以诱导成核，或需要添加晶型控制剂来控制晶体的有序生长，且过程较复杂；而超重力场合成法在特定的超重力反应装置中进行，长径比也不够理想。溶胶-凝胶法是一种可以制备从零维到三维材料的湿化学制备方法，它具有许多优点，如工艺简单、设备价格低廉、反应过程易于控制、产品组分均匀。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是当前用于增强水泥基复合材料的普通纤维，因其工艺性、耐久性、环保及价格等因素制约纤维类水泥基复合材料的发展，目的在于提供一种改善水泥基复合材料性能用碳酸钙纤维的制备方法，解决上述的问题。
6.本发明通过下述技术方案实现：
7.一种改善水泥基复合材料性能用碳酸钙纤维的制备方法，所述方法包括如下步骤：
8.s1：按照碳酸钙和无水乙醇的重量比为1：2的比例混合，对碳酸钙粉体进行清洗、过滤、干燥；
9.s2：按照碳酸钙和乙酸的重量比为5：10的比例混合，在100-120r/min下搅拌20min混合均匀，得到混合物，并静置2h得到混合物溶液a((ch
3-coo)2ca溶液)；
10.s3：按照乙酸和柠檬酸的重量比为1:1的比例加入40份质量的柠檬酸与混合物溶
液a((ch
3-coo)2ca溶液)中，并在100-120r/min下搅拌30min混合均匀，使ph值趋于稳定得到混合物b；
11.s4：将混合物b在70℃恒温水浴中100-120r/min机械搅拌10min中，加入重量比为0.5％～1％的十二烷基苯磺酸钠继续搅拌30min，得到乳白色液体c，100℃恒温干燥箱干燥，得到干凝胶d；
12.s5：将干凝胶d置于600℃马弗炉中煅烧2h，得到碳酸钙纤维。
13.本发明针对改性水泥基复合材料纤维类材料研究的现状，提出一种改善水泥水泥基复合材料用碳酸钙纤维的制备方法，通过碳酸钙纤维粒径控制和表面改性，使碳酸钙纤维粒径分布集中，具有较高的分散性和流动性。
14.本发明涉及一种水泥沙浆用碳酸钙纤维的制备方法，具体方法：采用溶胶-凝胶法制备工艺获得碳酸钙纤维，工艺过程如图1所示。另外，由于碳酸钙纤维尺寸小，易发生团聚效应，与水泥材料作用时，会发生团聚现象，对水泥材料性能产生负面效应。然而，本技术技术利用表面活性剂的分散性能，在制备碳酸钙纤维过程中引入表面活性剂改善碳酸钙纤维在水泥基复合材料中的团聚缺陷，提高碳酸钙晶须在水泥基复合材料中的分散率，降低团聚效应，充分发挥晶须的“桥梁”作用，从而提高水泥基复合材料的性能。
15.进一步地，所述的制备方法中，溶胶-凝胶法制备碳酸钙纤维，工艺简单、反应过程易于控制、产品组分均匀，所用试剂均为化学分析试剂。
16.进一步地，所述步骤s4中，优选为加入重量比为0.5％的十二烷基硫酸钠继续搅拌30min，得到乳白色液体c，100℃恒温干燥箱干燥，得到干凝胶d。
17.进一步地，所述步骤s4中，优选为加入重量比为1％的十二烷基硫酸钠继续搅拌30min，得到乳白色液体c，100℃恒温干燥箱干燥，得到干凝胶d。
18.进一步地，所述步骤s2中，将碳酸钙和无水乙酸的重量比为5：15的比例混合，并在步骤s5中将干凝胶d置于600℃马弗炉中煅烧2h。
19.进一步地，所述步骤s1中，对碳酸钙粉体进行清洗、过滤、洗涤、干燥。
20.进一步地，所述碳酸钙纤维由以下组分及含量组成：碳酸钙5-40重量份，乙酸5-40重量份；柠檬酸5-40重量份，表面活性剂1-3重量份。
21.进一步地，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠的一种或两种的混合物。
22.进一步地，所述的碳酸钙为20-100nm的超细轻质钙。
23.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
24.1、本发明一种改善水泥基复合材料性能用碳酸钙纤维的制备方法，溶胶-凝胶法制备碳酸钙纤维工艺简单、设备价格低廉、反应过程易于控制、产品组分均匀。
25.2、本发明一种改善水泥基复合材料性能用碳酸钙纤维的制备方法，碳酸钙纤维两端与水泥粘结，起到“桥梁”作用，支撑着水泥基体系。由于碳酸钙晶须的高模量、高强度特点，使其在拉应力、压应力、剪应力作用下，碳酸钙晶须在被拉伸、拉断、压缩的过程中吸收了外部荷载传来的能量，从而减少水泥石在荷载作用下的损伤程度，因此碳酸钙晶须掺量在一定范围内时会提高试件的强度；
附图说明
26.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
27.图1为本发明方法流程图。
28.图2为水泥颗粒在水中分散示意图。
29.图3为水泥颗粒吸附在碳酸钙纤维表面示意图。
30.附图中标记及对应的零部件名称：
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
32.实施例1
33.包括如下步骤：
34.步骤1，按照碳酸钙：无水乙醇的重量比为1：2的比例混合，对碳酸钙粉体进行清洗、过滤、干燥；
35.步骤2，按照碳酸钙：乙酸的重量比为5：10的比例混合，于100-120r/min下搅拌20min混合均匀，得到混合物。静置2h得到混合物溶液a((ch
3-coo)2ca溶液)；
36.步骤3，按照乙酸：柠檬酸的重量比为1:1的比例加入40份质量的柠檬酸与ch
3-coo)2ca混合溶液中，于100-120r/min下搅拌30min混合均匀，使ph值趋于稳定(ph≈3.5)得到混合物b；
37.步骤4，将混合物b在70℃恒温水浴中100-120r/min机械搅拌10min中，加入重量比为1％的十二烷基苯磺酸钠继续搅拌30min，得到乳白色液体c，100℃恒温干燥箱干燥，得到干凝胶d。
38.步骤5，将干凝胶d置于600℃马弗炉中煅烧2h，得到碳酸钙纤维。
39.实施例2
40.包括如下步骤：
41.步骤1，按照碳酸钙：无水乙醇的重量比为1：2的比例混合，对碳酸钙粉体进行清洗、过滤、干燥；
42.步骤2，按照碳酸钙：乙酸的重量比为5：10的比例混合，于100-120r/min下搅拌20min混合均匀，得到混合物。静置2h得到混合物溶液a((ch
3-coo)2ca溶液)；
43.步骤3，按照乙酸：柠檬酸的重量比为1:1的比例加入40份质量的柠檬酸与ch
3-coo)2ca混合溶液中，于100-120r/min下搅拌混合物溶液a((ch
3-coo)2ca溶液)30min混合均匀，使ph值趋于稳定(ph≈3.5)得到混合物b；
44.步骤4，将混合物b在70℃恒温水浴中100-120r/min机械搅拌10min中，加入重量比为0.5％的十二烷基硫酸钠继续搅拌30min，得到乳白色液体c，100℃恒温干燥箱干燥，得到干凝胶d。
45.步骤5，将干凝胶d置于600℃马弗炉中煅烧2h，得到碳酸钙纤维。
46.实施例3
47.包括如下步骤：
48.步骤1，按照碳酸钙：无水乙醇的重量比为1：2的比例混合，对碳酸钙粉体进行清洗、过滤、干燥；
49.步骤2，按照碳酸钙：无水乙酸的重量比为5：15的比例混合，于100-120r/min下搅拌20min混合均匀，得到混合物。静置2h得到混合物溶液a((ch
3-coo)2ca溶液)；
50.步骤3，按照无水乙酸：柠檬酸的重量比为1:1的比例加入40份质量的柠檬酸与ch
3-coo)2ca混合溶液中，于100-120r/min下搅拌30min混合均匀，使ph值趋于稳定(ph≈3.5)得到混合物b；
51.步骤4，将混合物b在70℃恒温水浴中100-120r/min机械搅拌10min中，加入重量比为1％的十二烷基苯磺酸钠继续搅拌30min，得到乳白色液体c，100℃恒温干燥箱干燥，得到干凝胶d。
52.步骤5，将干凝胶d置于700℃马弗炉中煅烧2h，得到碳酸钙纤维。
53.实施例4
54.包括如下步骤：
55.步骤1，按照碳酸钙：无水乙醇的重量比为1：2的比例混合，对碳酸钙粉体进行清洗、过滤、洗涤、干燥；
56.步骤2，按照碳酸钙：无水乙酸的重量比为5：15的比例混合，于100-120r/min下搅拌20min混合均匀，得到混合物。静置2h得到混合物溶液a((ch
3-coo)2ca溶液)；
57.步骤3，按照无水乙酸：柠檬酸的重量比为1:1的比例加入40份质量的柠檬酸与ch
3-coo)2ca混合溶液中，于100-120r/min下搅拌30min混合均匀，使ph值趋于稳定(ph≈3.5)得到混合物b；
58.步骤4，将混合物b在70℃恒温水浴中100-120r/min机械搅拌10min中，加入重量比为1％的十二烷基苯磺酸钠继续搅拌30min，得到乳白色液体c，100℃恒温干燥箱干燥，得到干凝胶d；
59.步骤5，将干凝胶d置于600℃马弗炉中煅烧2h，得到碳酸钙纤维。
60.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。