[发明专利]一种纤维编织网增强水泥基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种纤维编织网增强水泥基复合材料及其制备方法。

背景技术：

传统的钢筋混凝土结构会因为氯离子或二氧化碳和其它侵蚀性介质的侵入造成钢筋锈蚀，保护层剥落，从而降低结构的承载力，甚至造成整个结构的破坏，而这种混凝土结构的维修费用高昂，此项费用甚至可以达到其造价的几倍。目前的一些大跨度结构建筑物受自重的影响，其跨度的增加受到限制。上述这些都会影响到混凝土的结构，导致混凝土的开裂。由于混凝土的开裂原因及内部比较复杂，目前现有技术中还不能解决这个技术问题，混凝土的开裂问题仍是大型建筑的最大威胁，人们研究了很多方法来修补混凝土裂缝。近年来，很多研究者利用纤维掺入水泥制作纤维增强水泥复合材料，以阻止混凝土结构的裂缝产生；当利用纤维增强水泥复合材料来修补混凝土裂缝时，能够延缓或减轻原混凝土裂缝的扩展。纤维增强水泥基复合材料是以水泥与水发生水化、硬化后形成的硬化水泥浆体作为基体，以不连续的短纤维或连续的长纤维作增强材料组合而成的一种复合材料。普通混凝土在受荷载之前内部已有大量微观裂缝，在不断增加的外力作用下，这些微裂缝会逐渐扩展，并最终形成宏观裂缝，导致材料破坏。加入适量的纤维之后，纤维对部分微裂缝的扩展起阻止和抑制作用，因而使复合材料的抗拉与抗折强度以及断裂能较未增强的水泥基体有明显的提高。在纤维编织网增强水泥基复合材料中，纤维编织网的主要作用在于阻止宏观裂缝的扩展，具体表现在提高复合材料的抗拉、抗裂、抗渗及抗冲击、抗冻性等。

纤维编织网增强水泥基复合材料的抗裂性机理是：在水泥基复合材料新拌的初期，增强纤维就能构成一种网状约束体系，可有效减少约束收缩开裂；在硬化后受力过程中，如在弯曲荷载作用下，在受拉区边缘首先开裂，裂缝向上扩展至纤维编织网时纤维网的桥联联作用拉住裂缝两侧，裂缝宽度的开展受到限制，裂缝宽度在受拉区边缘至纤维编织网区间呈楔形，受拉区边缘由于得不到有效的限制，裂缝相对较宽，当纤维编织网提供的桥联应力较高时，随着荷载的增加，构件可能在其他位置产生新的裂缝。短纤维作为增强材料，可以有效控制水泥基复合材料的早期干缩裂缝的产生及发展，减少材料的收缩裂缝尤其是连通裂缝的产生，另外，纤维起了承托骨料的作用，降低了材料表面的析水现象与集料的离析，有效地降低了材料中的孔隙率，避免了连通毛细孔的形成，提高了水泥基复合材料的抗渗性，但短纤维由于纤维呈三维分布，部分纤维甚至垂直于受力方向因而无法有效承担荷载。因而，将短纤维与纤维编织网联合使用是获得高承载能力并同时具有优良裂缝控制特性材料的有效手段。现有的短纤维与纤维编织网联合增强水泥基复合材料中，当短纤维使用聚丙烯纤维时，由于纤维强度和弹性模量都很低，因而，聚丙烯纤维虽然对提高纤维编织网在基体中的粘结有利，但对荷载作用下产生的裂缝宽度控制却几乎没有效果，对应构件的裂缝仍然较宽，不利于满足正常使用条件下的裂缝宽度控制要求；当使用高强高弹模短纤维与纤维编织网联合增强脆性砂浆基体时，常常因为施工工艺不当导致纤维网两侧纤维砂浆分层，致使短纤维与纤维编织网联合增强水泥基复合材料在荷载作用下过早发生界面分层剥离破坏，纤维编织网无法充分发挥强度，对应构件承载力远低于预期。

发明内容：

针对上述现有技术中的不足，本发明主要目的是提供一种纤维编织网增强水泥基复合材料，该材料利用纤维编织网与水泥基复合，具有重量轻、无腐蚀、防磁化、超高韧性等特点，该材料中的纤维编织网能够作为主要受力加强筋，用来承受荷载，在受力条件下还可以使水泥基复合材料额外产生多条微细裂缝，从而在修补混凝土裂缝时避免混凝土裂缝受力。

为实现上述目的，本发明公开的技术方案是：一种纤维编织网增强水泥基复合材料，由非金属纤维编织网和水泥基基体组成，非金属纤维编织网包括：碳纤维编织网、芳纶纤维编织网、耐碱玻璃纤维编织网、聚乙烯醇纤维编织网、聚乙烯纤维编织网或由以上纤维混编织成的混杂纤维编织网；水泥基基体的组成成分包括：水、水泥、活性矿物细掺料、减水剂；所述水泥选自硅酸盐水泥、高铝水泥、硫铝酸盐水泥中的一种；所述水泥基基体的成分还包括精细沙，所述水泥基基体内掺杂有非金属短纤维，所述非金属短纤维是：聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或几种。本发明中所述的纤维编织网增强水泥基复合材料,也可以是在水泥基基体的受力主方向上使用上述纤维，在与受力方向垂直的方向上采用聚丙烯纤维的混杂纤维编织网。

优选的，所述水泥基基体的组成成分按质量百分数包括：

水 9%--31%，