[发明专利]多尺度纤维增强的高性能水泥基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多尺度纤维增强的高性能水泥基复合材料，其特征在于，该纤维增强的水泥基复合材料包括基体和多尺度纤维体系，基体包括水泥和砂，水泥：水：砂的比例为1：0.3~0.5：0.3~0.7。多尺度纤维体系包括钢纤维、聚乙烯醇纤维和碳酸钙晶须，其用量为纤维增强水泥基材料体积百分比的2.4~5.6 vol.%，钢纤维：PVA纤维：碳酸钙晶须的体积比为1：0.1~1.2：0.3~5.3。

2.根据权利要求1所述的纤维增强的水泥基复合材料，其特征在于，所述的水泥采用普通硅酸盐水泥；所述的砂采用中砂或具有相似特征的细骨料。

3.根据权利要求1或2所述的纤维增强的水泥基复合材料，其特征在于，所述的钢纤维为纤维混凝土通用的钢纤维，长度10-35mm，直径0.2-0.55mm，抗拉强度不低于2000MPa；所述的聚乙烯醇短切纤维，长度3-18mm，直径30-40μm，抗拉强度不低于1100MPa，弹性模量不低于41GPa；所述的碳酸钙晶须长度20-30μm，直径0.5-2μm，长径比15-60，抗拉强度3-6GPa，弹性模量410-710GPa。

4.根据权利要求1或2所述的纤维增强的水泥基复合材料，其特征在于，上述的纤维增强的水泥基复合材料还包括减水剂，减水剂与水泥的质量百分比为0.2-0.4%；所述的减水剂是萘系高效减水剂或是聚羧酸系高效减水剂。

5.根据权利要求3所述的纤维增强的水泥基复合材料，其特征在于，上述的纤维增强的水泥基复合材料还包括减水剂，减水剂与水泥的质量百分比为0.2-0.4%；所述的减水剂是萘系高效减水剂或是聚羧酸系高效减水剂。

6.权利要求1或2任一所述的纤维增强的水泥基复合材料的制备方法，其特征包括以下步骤：

（1）将水泥、砂和碳酸钙晶须混合搅拌均匀；

（2）将水加入搅拌机和步骤（1）得到的拌合物一起搅拌均匀；

（3）将聚乙烯醇纤维加入搅拌机中一起搅拌均匀；

（4）将钢纤维加入搅拌机中一起搅拌均匀；

（5）浇筑成型：将搅拌均匀后的物料注入模具，在振动台上振动60s；

（6）脱模养护：先养护至脱模后，继续养护至28d以上，成为最终产品。

7.权利要求3所述的纤维增强的水泥基复合材料的制备方法，其特征包括以下步骤：

（1）将水泥、砂和碳酸钙晶须混合搅拌均匀；

（2）将水加入搅拌机和步骤（1）得到的拌合物一起搅拌均匀；

（3）将聚乙烯醇纤维加入搅拌机中一起搅拌均匀；

（4）将钢纤维加入搅拌机中一起搅拌均匀；

（5）浇筑成型：将搅拌均匀后的物料注入模具，在振动台上振动60s；

（6）脱模养护：先养护至脱模后，继续养护至28d以上，成为最终产品。

8.权利要求4所述的纤维增强的水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，

（1）将水泥、砂和碳酸钙晶须混合搅拌均匀；

（2）将水和减水剂加入搅拌机和步骤（1）得到的拌合物一起搅拌均匀；减水剂采用粉剂或水剂的方式加入：加入粉剂减水剂时，粉剂减水剂与水泥混合一起加入；加入水剂减水剂时，水剂减水剂与水混合一起加入；

（3）将聚乙烯醇纤维加入搅拌机中一起搅拌均匀；

（4）将钢纤维加入搅拌机中一起搅拌均匀；

（5）浇筑成型：将搅拌均匀后的物料注入模具，在振动台上振动60s。

9.权利要求5所述的纤维增强的水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，

（1）将水泥、砂和碳酸钙晶须混合搅拌均匀；

（2）将水和减水剂加入搅拌机和步骤（1）得到的拌合物一起搅拌均匀；减水剂采用粉剂或水剂的方式加入：加入粉剂减水剂时，粉剂减水剂与水泥混合一起加入；加入水剂减水剂时，水剂减水剂与水混合一起加入；

（3）将聚乙烯醇纤维加入搅拌机中一起搅拌均匀；

（4）将钢纤维加入搅拌机中一起搅拌均匀；

（5）浇筑成型：将搅拌均匀后的物料注入模具，在振动台上振动60s。