一種新型建筑材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及新型建材領(lǐng)域，具體涉及一種新型建筑材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國現(xiàn)有高速公路和城鎮(zhèn)交通公路路面結(jié)構(gòu)一般分為兩層：下層為土基層，上層 為瀝青混凝土保護面層，主要起到了保護土基和使路面平整的作用，從而滿足來往車輛交 通運輸?shù)男枨?。通常，我們正在使用道路的瀝青混凝土保護面層與土基層相容性良好，結(jié)合 強度高，但是當(dāng)路面達到設(shè)計使用年限要求或未到使用年限而由于超負(fù)載貨車使用使得路 面保護層出現(xiàn)破損性裂縫，進而會對正常的交通運輸造成阻礙，因此修復(fù)破損路面，同時采 取相應(yīng)措施改善現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)，增加緩沖防裂層，并最終改善路面的使用性能和強度，增加 道路的使用年限非常必要。
[0003] 現(xiàn)有增加路面使用壽命以及修補破損路面的方法是采用玻纖土工格柵和滌綸土 工布，如中國專利CN00220609. 9公開了一種路基增強用的玻纖土工格柵，它由增強網(wǎng)布、 涂層組成，增強網(wǎng)布由相同或不相同組數(shù)的經(jīng)線、煒線、絞線的玻纖絲經(jīng)經(jīng)編機編織而成， 由于增強網(wǎng)布表面涂有涂層，從而大大提高了網(wǎng)布的強度；中國專利CN99229518. 1公開 了一種巖石工程和土木工程中作增強用的機織玻纖土工格柵，它由網(wǎng)布和涂層組成，網(wǎng)布 采用玻璃纖維經(jīng)織機織造而成，網(wǎng)布的結(jié)構(gòu)可以設(shè)計成平織、紗羅、平織+紗羅等的形式， 從而可根據(jù)不同工程要求進行增強。上述專利均采用玻纖土工格柵作為增強材料，玻纖土 工格柵雖然具有非常好的輕度和隔離性能，能延緩?fù)粱芽p向路面延伸，提高路面保護層 的防裂能力，但玻纖的耐堿性能有待提高，并且其與下層土基的相容性不好，粘結(jié)強度不高 容易與路面之間產(chǎn)生滑移而移位。
[0004] 中國專利CN200610134138. 6提供了一種紡粘滌綸厚型針刺非織造布的生產(chǎn)方 法，是將聚酯切片干燥后直接紡絲牽伸成網(wǎng)，經(jīng)針刺固結(jié)和熱定型后完成的紡粘滌綸針刺 土工布；中國專利CN201320278277. 1公開一種滌綸無紡針刺復(fù)合土工布，將依次上下疊層 的機織土工布層、滌綸無紡布層、玻璃纖維層、滌綸無紡布層、玻璃纖維層、以及機織土工布 層通過針刺復(fù)合成一整體。上述專利制備的土工布采用了滌綸短纖或長絲經(jīng)針刺加固制 成，滌綸纖維與土基層和路面保護層有非常好的相容性和粘結(jié)強度，但滌綸纖維自身的強 度有限，特別是在采用針刺加固過程中由于鋼針上下穿刺纖維網(wǎng)，會在一定程度上損傷滌 綸纖維，造成了滌綸纖維土工布的強度并不能完全滿足高速公路大流量、高負(fù)載的長期承 重要求。
[0005] 玄武巖纖維是以天然的火山噴出巖作為原料，將其破碎后加入熔窯中，在1 450~I 500°C熔融后，通過鉑銠合金拉絲漏板制成的連續(xù)纖維。它與碳纖維、芳綸、超 高相對分子質(zhì)量聚乙烯纖維（UHMwPE)等其它高科技纖維相比，具有很多獨特的優(yōu)點，如 力學(xué)性能佳，耐高溫性能好，可在-269~700°C范圍內(nèi)連續(xù)工作，耐酸耐堿，抗紫外線性 能強，吸濕性低，有更好的耐環(huán)境性能[胡顯奇，申屠年.連續(xù)玄武巖纖維在軍工及民 用領(lǐng)域的應(yīng)用[J].高科技纖維與應(yīng)用，2005, 30(6) :7-13.]。玄武巖礦石是經(jīng)過富集、 化學(xué)組份均質(zhì)化并在地球深部進行熔化等過程，因此它具有天然的化學(xué)穩(wěn)定性，與玻纖 相比，玄武巖纖維的生產(chǎn)原料是天然且現(xiàn)成，其生產(chǎn)過程對環(huán)境無任何污染和排放，且纖 維本身對人體無任何刺激，玄武巖纖維的價格是所有高性能纖維中最低的，它可成為其 他高性能纖維低成本、高性價比的替代品，尤其是碳纖維的低價替代品[鐘智麗，劉華 武.玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)用紡織品研發(fā)進展[C].//2009中國國際產(chǎn)業(yè)用紡織品及非織造布高 端論壇論文集.2009:230-239.]。由于我國玄武巖纖維正式批量化生產(chǎn)及形成良好的市 場推廣能力比較晚[劉長雷.我國玄武巖纖維發(fā)展現(xiàn)狀及存在的主要問題[J].中國纖 檢，2011，（15) :76-77.]，其在建筑土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用報道較少： 專利CN201420106788.X公開了一種玄武巖纖維土工格柵，包括有多股橫向平行排列 的玄武巖纖維束，以及多股豎向平行排列并與橫向玄武巖纖維束垂直交叉設(shè)置的縱向玄武 巖纖維束，橫向玄武巖纖維束為未加捻的玄武巖纖維，縱向玄武巖纖維束由兩股加捻的玄 武巖纖維纏繞構(gòu)成，橫向玄武巖纖維束與縱向玄武巖纖維束之間圍成的多個空隙形成柵 格。由于玄武巖纖維表面非常光滑，與其他材料的相容性較差，當(dāng)用作路面增強材料時，容 易與下面土基層發(fā)生移位而導(dǎo)致上層路面出現(xiàn)裂縫的危險。
[0006] 專利CN201010567001. 6公開了一種聚酯玄武巖纖維布，由玄武巖纖維和聚酯纖 維混紡后織成無紡布經(jīng)噴膠形成，雖然同時采用了玄武巖纖維和聚酯纖維通過機械梳理的 方法制作無紡?fù)凉げ迹捎谛鋷r纖維屬于一種脆性纖維，在梳理過程中，梳理機針布上的 鋼針會對纖維造成損害，使玄武巖纖維發(fā)生斷裂而最終影響土工布的使用強度。
[0007] 為了克服傳統(tǒng)玻纖格柵相容性差、韌性不好、耐堿性能有待提高以及滌綸纖維土 工布強度不高等不足，更好的利用玄武巖纖維，使其生產(chǎn)土木工程材料的方法更方便、更環(huán) 保，本發(fā)明提供一種新型建筑材料及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種新型建筑材料及其制備方法。所述技術(shù)方案 如下： 根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，提供了一種新型建筑材料的制備方法，所述方法包 括： 使用玄武巖纖維無捻粗紗作為編織紗線，對所述玄武巖纖維無捻粗紗的經(jīng)紗進行整 經(jīng)，所述玄武巖纖維無捻粗紗的單絲纖維直徑為6-9 μ m，紗支細(xì)度為200-600tex ; 對所述玄武巖纖維無捻粗紗的經(jīng)紗進行上漿； 將所述玄武巖纖維無捻粗紗進行編織，得到玄武巖纖維機織布，所述玄武巖纖維機織 布的克重為100-220 g/m2,厚度為0. 08-0. 25mm，編織所用的織造組織結(jié)構(gòu)為2/2方平組織， 織造經(jīng)向密度為25-45根/10cm，織造煒向密度為30-50根/IOcm ; 將滌綸纖維進行喂入、開松、混合和梳理工序后，經(jīng)剝棉得到三層滌綸纖維網(wǎng)； 將所述玄武巖纖維機織布放在所述三層滌綸纖維網(wǎng)的第一層和第二層中間，得到所 述三層滌綸纖維網(wǎng)與所述玄武巖纖維機織布的復(fù)合結(jié)構(gòu)層，所述復(fù)合結(jié)構(gòu)層從上到下依次 為：滌綸纖維網(wǎng)、玄武巖纖維機織布、滌綸纖維網(wǎng)、滌綸纖維網(wǎng)； 采用九道水刺對所述復(fù)合結(jié)構(gòu)層進行水刺復(fù)合，得到克重為180-320 g/m2,厚度 為0. 35-1. 2mm的整體材料，所述九道水刺的壓力從第一道至第九道分別為：0. 4-lMPa， 4-6MPa，5-7MPa，8-10MPa，11-13MPa，13-15MPa，10-13MPa，9-1lMPa，7-9MPa ; 將所述整體材料卷繞成卷，得到新型建筑材料。
[0009] 可選的，所述對所述玄武巖纖維無捻粗紗的經(jīng)紗進行上漿所用的上漿整理液中， 各成分的質(zhì)量百分比分別為：磷酸酯淀粉用量為3-4%，PVA用量為1-2%，非離子抗靜電劑用 量為 0. 4-0. 6%，滲透劑 JFC 用量為 0. 5-0. 8%，水 92. 6-95. 1%。
[0010] 可選的，所述方法，還包括： 在水刺復(fù)合時所用的工藝用水中，加入質(zhì)量百分比為0. 3%的退漿助劑。
[0011] 可選的，所述滌綸纖維為高強低伸型異形截面纖維，所述滌綸纖維的纖維截面 形狀為扁平型，所述滌綸纖維的纖維平均直徑為15-30 μπι，所述滌綸纖維的纖維長度 為51-65mm，所述滌綸纖維的纖維強度為6. 8-9cN/dtex，所述滌綸纖維的斷裂伸長率為 15. 8-25%，所述滌綸纖維在180°C的干熱收縮率為5. 1-6. 5%。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明實施例的第二方面，提供了一種新型建筑材料，所述新型建筑材料由 所述新型建筑材料的制備方法制備，所述新型建筑材料由滌綸纖維網(wǎng)和玄武巖纖維機織布 組成。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的新型建筑材料具有以下優(yōu)點： 1)本發(fā)明充分利用了玄武巖纖維的高強度、高抗形變能力、耐高低溫、抗堿性能好的 優(yōu)點，另一方面配合以高強低伸的異形截面滌綸纖維的高韌性和與路面結(jié)合的良好相容 性，增強了不同季節(jié)條件下道路的綜合適應(yīng)性，特別是能夠增強路面在高負(fù)載貨車通過條 件下的低蠕變性和抗裂性，進而能夠增加道路的使用壽命，延長道路的保養(yǎng)周期。
[0014] 2)本發(fā)明將非常細(xì)的異形截面滌綸纖維復(fù)合在松組織結(jié)構(gòu)的玄武巖機織布的纖 維中，其中滌綸纖維起到與道路的面層和土基層產(chǎn)生良好結(jié)合的媒介，增加路面嚴(yán)重負(fù)載 和超長時間使用時的彈性緩沖作用，另一方面通過滌綸纖維網(wǎng)和玄武巖機織布的復(fù)合結(jié)構(gòu) 層中底層為兩層滌綸纖維網(wǎng)疊加在一起，通過滌綸纖維用量和厚度的加大能夠進一步增加 復(fù)合結(jié)構(gòu)層與土基層的結(jié)合牢度，消除和緩解重負(fù)載時的局部應(yīng)力集中現(xiàn)象；而復(fù)合結(jié)構(gòu) 層的上層滌綸纖維之間有諸多細(xì)小的孔隙，在被瀝青面層填實后能夠形成一道非常密實的 防水防滲層，有效阻擋雨水下滲，保護土基層的安全和穩(wěn)固。
[0015] 3)由于玄武巖纖維是一種脆性較大的纖維，本發(fā)明采用高壓水刺的方法將無數(shù)根 非常細(xì)的滌綸纖維與玄武巖無捻粗紗中的纖維纏結(jié)在一起，通過采用"低水壓，多道水刺" 的工藝方法，同時利用異形截面細(xì)度很小的滌綸纖維以及玄武巖機織布2/2的松組織結(jié)構(gòu) 和極低的經(jīng)、煒紗密度，使滌綸纖維與玄武巖纖維在發(fā)生良好的柔性纏結(jié)的同時而不損壞 玄武巖纖維，避免了針刺復(fù)合的方法或機械梳理的方法對玄武巖纖維的損傷。
[0016] 4)本發(fā)明中玄武巖纖維機織物在制備時，對經(jīng)紗進行了淀粉漿輕上漿處理，以保 護對玄武巖無捻粗紗的磨損；其后采用高壓射流方法的沖擊，同時配合以退漿助劑的作用， 使玄武巖無捻粗紗表面的薄漿在復(fù)合加工的過程中退掉，不用單獨采用退漿工藝，既沒有 對玄武巖纖維造成損害，又降低了生產(chǎn)成本。
[0017] 5)本發(fā)明采用了高壓水刺的方法將滌綸纖維與玄武巖纖維機織布復(fù)合在一起， 制成品密度大，強度高，厚度僅為0. 35-1. 2mm，在修補破損路面路基增高有限的條件下，采 用本發(fā)明制備的極薄材料鋪放在清理后的破損路面上面，然后再鋪放一層瀝青混凝土，可 以使修補好的路面與原有路面高度相持平，因而本發(fā)明也非常適合翻新路面和破損路面的 修復(fù)工程。
[0018] 本發(fā)明通過玄武巖纖維機織布制備、高強低伸異形截面滌綸纖維的選擇、復(fù)合結(jié) 構(gòu)層和水刺復(fù)合方法及其制備工藝的獨特選用，使所制備的玄武巖纖維土工建筑材料具有 良好強度和韌性、與整體道路的相容性好、緩沖性好、防滲不透水、使用壽命長、保養(yǎng)周期長 等性能，屬于一種新型的土木工程建筑材料，具有非常好的市場推廣和應(yīng)用前景。
【具體實施方式】
[0019] 這里將詳細(xì)地對示例性實施例進行說明，以下示例性實施例中所描述的實施方式 并不代表與本發(fā)明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述 的、本發(fā)明的一些方面相一致的方法的例子。
[0020] 下面結(jié)合具體實施例（但不限于所舉實施例）對本發(fā)明作進一步說明，其中發(fā)明 中涉及到的化工助劑來源：滲透劑脂肪醇聚氧乙烯醚J