1.本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及纳米材料附着纤维及其制备方法。
背景技术：2.超高性能混凝土（uhpc）从上世纪九十年代问世以来，以其优异的力学性能和耐久性能成为备受关注的新型水泥基建筑材料，并越来越多地应用于工程实践中。近年来，随着重大基础设施如大跨度桥梁、高铁等兴建，具有更高强度和耐久性的超高性能混凝土得到越来越多的研究和应用。超高性能混凝土一般通过添加纤维，利用纤维的桥联作用有效改善了传统混凝土抗折强度低、易开裂、易疲劳破坏的缺点。
3.高性能混凝土的抗拉、抗折强度以及拉伸与弯曲韧性与纤维强度及掺量、纤维与混凝土基体的粘接例等密切相关，尤其是钢纤维的拔出对高性能混凝土的延性有较大影响。试验发现，尽管纤维极限抗拉强度很高，但因为纤维与混凝土基体之间的摩擦力较小，导致纤维在高性能混凝土破坏时产生纤维拔出现象，虽有较大延性，但纤维应力不大，远没有充分发挥其强度，进而抗拉强度和抗折强度仍有较大的发挥潜力。如何平衡高性能混凝土强度与延性的关系至关重要。因此，如果能增大纤维与混凝土基体之间的摩擦力，那么高性能混凝土的强度及韧性将会进一步同步提升。现阶段增大纤维与基体之间摩擦力的方法很多，如把纤维改成螺旋结构，在纤维端部设置弯钩，在纤维表面刻痕，等等，研究表明，这些方法都在一定程度上提升了纤维与基体之间的摩擦力，进而增加了混凝土的韧性，但是这种方法也提高纤维的造价，对工程大规模应用带来不利因素。并且，对于大量的纤维来说，在纤维上刻痕或者做端钩是不容易现实的。
技术实现要素：4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纳米材料附着纤维，已解决现有技术中纤维造价较高或者纤维制作困难的技术问题；另外，本发明还提供了一种纳米材料附着纤维的制备方法。
5.为实现上述目的，本发明的一种纳米材料附着纤维的制备方法所采用的技术方案是：一种纳米材料附着纤维的制备方法，包括以下步骤：s1：制备碱激发溶液，碱激发溶液ph=8-10，碱激发溶液的温度为60-80℃；s2：将纤维浸入到碱激发溶液中进行碱激发水化反应，激发溶液中生成c-s-h水化产物，c-s-h水化产物附着在纤维表面；s3:使纤维在碱激发溶液中反应30-60天，维持碱激发溶液的温度在60-80℃，等到纤维表面生成致密饱满的c-s-h水化产物时停止碱激发水化反应，然后捞出纤维；s4：在惰性气体保护下对纤维进行干燥并保存。
6.有益效果：本发明将纤维浸入碱激发溶液中，碱激发溶液中产生c-s-h水化产物，并且c-s-h水化产物将会附着在纤维表面，并且形成表面为致密饱满的c-s-h水化产物的纤
维，水化产物附着在纤维表面后能够增加纤维表面的粗糙程度，如此，当制备超高性能混凝土时，将经过处理后的纤维加入到超高性能混凝土的基体中以后，能够增大纤维与基体之间摩擦力，进而增加了超高性能混凝土的韧性。
7.进一步的，所述碱激发溶液在制备时，将纳米二氧化硅制成一定浓度的溶液，然后加入固态naoh，调节ph=10。
8.有益效果：碱激发溶液制备简单。
9.进一步的，所述纤维为钢纤维，纤维浸入碱激发溶液前，先对钢纤维加热至与碱激发溶液相当的温度。
10.有益效果：将钢纤维放置在碱激发溶液前对钢纤维进行加热，能够使钢纤维与碱激发溶液温度相当，从而避免将钢纤维放入碱激发溶液中以后，影响碱激发溶液的温度，从而影响c-s-h水化产物的生成；另一方面，使钢纤维与碱激发溶液温度相当，能够使生成的c-s-h水化产物更加容易附着在纤维表面。
11.所述碱激发溶液在制备时，将纳米二氧化硅制成一定浓度的溶液，然后加入固态ca(oh)2，调节碱激发溶液的ph=10，在将纳米二氧化硅与碱性物质制成碱激发溶液时，用超声波对碱激发溶液进行震荡。
12.有益效果：震荡能够促进纳米二氧化硅与碱性物质在溶液中充分混合，进而促进了c-s-h水化产物的生成。
13.进一步的，所述纤维为聚丙烯纤维、硅酸铝纤维、聚苯乙烯纤维中的一种或几种。
14.有益效果：增加了纤维的可选择范围。
15.一种根据纳米材料附着纤维的制备方法制备的纳米材料附着纤维，包括纤维和附着在纤维表面的c-s-h水化产物。
16.有益效果: c-s-h水化产物将会附着在纤维表面，并且形成表面为致密饱满的c-s-h水化产物的纤维，水化产物附着在纤维表面后能够增加纤维表面的粗糙程度，如此，当制备超高性能混凝土时，将经过处理后的纤维加入到超高性能混凝土的基体中以后，能够增大纤维与基体之间摩擦力，进而增加了超高性能混凝土的韧性。
17.进一步的，所述纤维为钢纤维、聚丙烯纤维、硅酸铝纤维、聚苯乙烯纤维中的一种或几种。
18.有益效果：保证了各种能够用在超高性能混凝土中的纤维的表面均能够附着c-s-h水化产物，也即使各种用在超高性能混凝土中的纤维均能够增大与超高性能混凝土的基体之间的摩擦力。
具体实施方式
19.下面结合具体实施方式对本发明的一种纳米材料附着纤维的制备方法作进一步详细描述：具体实施例1：一种纳米材料附着纤维的制备方法，包括以下步骤：s1：制备碱激发溶液，碱激发溶液ph=8-10，碱激发溶液的温度为60-80℃。
20.本实施例中，碱激发溶液在制备时，将纳米二氧化硅制成一定浓度的溶液，然后加入固态naoh，调节碱激发溶液的ph=10，制成碱激发溶液。本实施例中，纳米二氧化硅溶液的溶度适中即可，并不做具体要求，只要能够通过加入固态naoh使水玻璃溶液的ph满足要求，
且能够满足c-s-h水化产物的生成即可。具体的，碱激发溶液的温度为70℃。
21.s2：将纤维浸入到碱激发溶液中进行碱激发水化反应，激发溶液中生成c-s-h水化产物，c-s-h水化产物附着在纤维表面。
22.本实施例中，纤维为钢纤维，钢纤维一般长度为13mm，直径0.2mm左右，抗拉强度能达到2000mpa以上，是uhpc中常用的钢纤维。
23.钢纤维浸入碱激发溶液前，先对钢纤维加热至与碱激发溶液相当的温度，具体的，对钢纤维进行加热时，将钢纤维放置在烘箱中，直至钢纤维为的温度烘至70℃为止。
24.s3:使纤维在碱激发溶液中反应30-60天，维持碱激发溶液的温度在60-80℃，等到纤维表面生成致密饱满的c-s-h水化产物时停止碱激发水化反应，然后捞出纤维。
25.当纤维浸在碱激发溶液中时，应通过恒温水槽将碱激发溶液维持在70℃，从而能够促进c-s-h水化产物的生成，缩短反应时间；温度太低则水化程度不够且反应时间长，温度太高则会生成结构疏松的低强度水化产物。
26.本实施例中，在观察钢纤维表面的c-s-h水化产物时，采用扫描电子显微镜(sem)技术或者x射线衍射（xrd）技术观察c-s-h水化产物的形貌和化学成分，本实施例中，扫描电子显微镜(sem)技术或者x射线衍射（xrd）技术为现有技术，在此不再赘述。
27.s4：在惰性气体保护下对纤维进行干燥并保存。
28.在将钢纤维进行干燥时，可以选择在惰性气体保护下105℃烘干1-2小时并干燥保存。
29.本实施例中，将钢纤维浸入碱激发溶液中，碱激发溶液中能够产生c-s-h水化产物，并且c-s-h水化产物将会附着在钢纤维表面，并且形成表面为致密饱满的c-s-h水化产物的纤维，水化产物附着在纤维表面后能够增加钢纤维表面的粗糙程度，如此，当制备超高性能混凝土时，将经过处理后的钢纤维加入到超高性能混凝土的基体中以后，能够增大钢纤维与基体之间摩擦力，进而增加了超高性能混凝土的韧性，避免混凝土构筑物脆性破坏的产生。
30.不仅如此，本发明中的纳米材料附着纤维的制备方法成本较低，方式简便，能带来十分有利的经济效益和工程效益。
31.具体实施例2：一种纳米材料附着纤维的制备方法，包括以下步骤：s1：制备碱激发溶液，碱激发溶液ph=8-10，碱激发溶液的温度为60-80℃。
32.本实施例中，将纳米二氧化硅制成一定浓度的溶液，然后加入固态ca(oh)2，调节碱激发溶液的ph=10，制成碱激发溶液。在将纳米二氧化硅与固态ca(oh)2制成碱激发溶液时，用超声波对碱激发溶液进行震荡；能够促进纳米二氧化硅与碱性物质在溶液中充分混合，进而促进了c-s-h水化产物的生成。本实施例中，超声波振东时间为0.5-1小时，超声功率为10-60khz。
33.具体的，碱激发溶液的温度为70℃。
34.s2：将纤维浸入到碱激发溶液中进行碱激发水化反应，激发溶液中生成c-s-h水化产物，c-s-h水化产物附着在纤维表面。
35.本实施例中，纤维为合成纤维，具体为聚丙烯纤维、硅酸铝纤维、聚苯乙烯纤维中的一种或几种。当纤维为合成纤维时，在将合成纤维浸入碱激发溶液前，无需对合成纤维进行烘干加热。
36.s3:使纤维在碱激发溶液中反应30-60天，维持碱激发溶液的温度在60-80℃，等到纤维表面生成致密饱满的c-s-h水化产物时停止碱激发水化反应，然后捞出纤维。
37.当纤维浸在碱激发溶液中时，应通过恒温水槽将碱激发溶液维持在70℃，从而能够促进c-s-h水化产物的生成，缩短反应时间；温度太低则水化程度不够且反应时间长，温度太高则会生成结构疏松的低强度水化产物。
38.本实施例中，在观察钢纤维表面的c-s-h水化产物时，采用扫描电子显微镜(sem)技术或者x射线衍射（xrd）技术观察c-s-h水化产物的形貌和化学成分，本实施例中，扫描电子显微镜(sem)技术或者x射线衍射（xrd）技术为现有技术，在此不再赘述。
39.s4：在惰性气体保护下对纤维进行干燥并保存。
40.在将钢纤维进行干燥时，可以选择在惰性气体保护下烘干1-2小时并干燥保存。
41.本实施例中，将合成纤维（聚丙烯纤维、硅酸铝纤维、聚苯乙烯纤维中的一种或几种）浸入碱激发溶液中，碱激发溶液中能够产生c-s-h水化产物，并且c-s-h水化产物将会附着在合成纤维表面，并且形成表面为致密饱满的c-s-h水化产物的合成纤维，水化产物附着在合成纤维表面后能够增加合成纤维表面的粗糙程度，如此，当制备超高性能混凝土时，将经过处理后的合成纤维加入到超高性能混凝土的基体中以后，能够增大合成纤维与基体之间摩擦力，进而增加了超高性能混凝土的韧性，避免混凝土构筑物脆性破坏的产生。
42.不仅如此，本发明中的纳米材料附着纤维的制备方法成本较低，方式简便，能带来十分有利的经济效益和工程效益。
43.本发明还保护了一种根据上述纳米材料附着纤维的制备方法制备的纳米材料附着纤维，包括纤维和附着在纤维表面的c-s-h水化产物，纤维为钢纤维、聚丙烯纤维、硅酸铝纤维、聚苯乙烯纤维中的一种或几种。
44.上述实施例中，纳米材料为纳米二氧化硅，其他实施例中，纳米材料还可以为纳米粒化矿渣粉。
45.上述实施例中，碱性物质为固态ca(oh)2，其他实施例中，碱性物质还可以为硫酸钠或者碳酸钠。
技术特征：1.一种纳米材料附着纤维的制备方法，其特征是，包括以下步骤：s1：制备碱激发溶液，碱激发溶液ph=8-10，碱激发溶液的温度为60-80℃；s2：将纤维浸入到碱激发溶液中进行碱激发水化反应，激发溶液中生成c-s-h水化产物，c-s-h水化产物附着在纤维表面；s3:使纤维在碱激发溶液中反应30-60天，维持碱激发溶液的温度在60-80℃，等到纤维表面生成致密饱满的c-s-h水化产物时停止碱激发水化反应，然后捞出纤维；s4：在惰性气体保护下对纤维进行干燥并保存。2.根据权利要求1所述的一种纳米材料附着纤维的制备方法，其特征是，所述碱激发溶液在制备时，将纳米二氧化硅制成一定浓度的溶液，然后加入固态naoh，调节碱激发溶液的ph=10。3.根据权利要求2所述的一种纳米材料附着纤维的制备方法，其特征是，所述纤维为钢纤维，钢纤维浸入碱激发溶液前，先对钢纤维加热至与碱激发溶液相当的温度。4.根据权利要求1所述的一种纳米材料附着纤维的制备方法，其特征是，所述碱激发溶液在制备时，将纳米二氧化硅制成一定浓度的溶液，然后加入固态ca(oh)2，调节碱激发溶液的ph=10，在将纳米二氧化硅与碱性物质制成碱激发溶液时，用超声波对碱激发溶液进行震荡。5.根据权利要求4所述的一种纳米材料附着纤维的制备方法，其特征是，所述纤维为聚丙烯纤维、硅酸铝纤维、聚苯乙烯纤维中的一种或几种。6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的纳米材料附着纤维的制备方法制备的纳米材料附着纤维，其特征是：包括纤维和附着在纤维表面的c-s-h水化产物。7.根据权利要求6所述的纳米材料附着纤维，其特征是：所述纤维为钢纤维、聚丙烯纤维、硅酸铝纤维、聚苯乙烯纤维中的一种或几种。
技术总结本发明涉及一种纳米材料附着纤维及其制备方法，包括以下步骤，S1：制备碱激发溶液，碱激发溶液pH=8-10，碱激发溶液的温度为60-80℃；S2：将纤维浸入到碱激发溶液中进行碱激发水化反应，激发溶液中生成C-S-H水化产物，C-S-H水化产物附着在纤维表面；S3:使纤维在碱激发溶液中反应30-60天，维持碱激发溶液的温度在60-80℃，等到纤维表面生成致密饱满的C-S-H水化产物时停止碱激发水化反应，然后捞出纤维；S4：在惰性气体保护下对纤维进行干燥并保存；表面为致密饱满的C-S-H水化产物的纤维，水化产物附着在纤维表面后能够增加纤维表面的粗糙程度，如此，将经过处理后的纤维加入到超高性能混凝土的基体中以后，能够增大纤维与基体之间摩擦力，进而增加了超高性能混凝土的韧性。性。
技术研发人员：王永好 冯大阔 程晟钊 朱海堂 王尚伟 孟庆鑫 陈刚 张铟
受保护的技术使用者：河南工程学院 郑州大学
技术研发日：2022.06.07
技术公布日：2022/11/1
