[发明专利]掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料学领域，涉及一种水泥材料，具体来说是一种超高韧性水泥基复合材料及其制备方法。

背景技术

随着工程建筑对混凝土材料的性能要求越来越高，普通的混凝土材料抗拉强度低、易开裂、脆性大的缺点己经不能满足工程需要。为了改进以克服这些缺点，近半个世纪以来，材料科学工作者和工程界开展了更为广泛的探索和研究，现在得到一致认可的是在水泥基材料中掺入纤维有助于提高混凝土的抗拉强度和受拉延性。不管是早期在混凝土中掺入钢纤维，还是近年来掺入聚乙烯醇纤维（PVA）等都取得了显著效果，明显改变材料的性能。进入21世纪，一种利用高强PVA、PE纤维等增强的超高韧性水泥基复合材料得到了广泛研究，该水泥基复合材料是一种掺有较低体积率短纤维的乱向增强新型高性能纤维水泥基材料。

超高韧性水泥基复合材料使用常规的搅拌和施工工艺，在应用技术上不存在较高的要求，十分易于工程应用。目前材料采用的主要纤维材料是PVA纤维、PE纤维等，但是不同纤维在实验研究过程当中有着较为明显的差异，即使是同种纤维国外纤维对于材料性能的改善也优于国内。因此，研究不同纤维对材料性能的影响，将有利于了解国内外纤维对材料性能影响效果的差异，为国内纤维生产加工提供有利信息，从而促进纤维材料生产本土化，将很好的推进材料在国内的推广与使用。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种超高韧性水泥基复合材料及其制备方法，所述的这种超高韧性水泥基复合材料及其制备方法要解决现有技术中的混凝土材料抗拉强度低、易开裂、脆性大的技术问题。

本发明提供了一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料，由如下质量份数的组份组成：

水泥 175~225份；

粉煤灰 440~490份；

砂 175~225份；

水 175~225份；

减水剂 5.5~6.5份；

增稠剂 0.8~1.2份；

PVA纤维12~16份。

进一步的，所述的水泥为强度等级52.5级的硅酸盐水泥。

进一步的，所述的粉煤灰为一级粉煤灰。

进一步的，所述的减水剂为聚羧酸系高性能减水剂、或萘系高效减水剂。

进一步的，所述的增稠剂为甲基纤维素醚。

进一步的，所述的砂为30-100目的石英砂，最大粒径不超过0.6mm。

进一步的，所述的纤维为购自永安市宝华林实业发展有限公司的宝华林牌纤维，其纤维长度为12mm，直径为33μm，抗拉强度为1120Mpa，弹性模量为31.3Gpa；或者所述的纤维购自安徽皖维高新材料股份有限公司的皖维牌纤维，其纤维长度为12mm，直径为33μm，抗拉强度为1237Mpa，弹性模量为31.3Gpa；或者来自日本Kuraray纤维。

本发明还提供了上述的一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按照质量份数称取水泥、粉煤灰、砂、水、减水剂 、增稠剂、PVA纤维；

2)将水泥、粉煤灰、砂和增稠剂加入到一个搅拌锅中，在公转62±5r/min，自转140±5r/min的条件下干搅2～4分钟至均匀；

3)将水和减水剂加入搅拌锅，在公转125±10r/min，自转285±10r/min的条件下搅拌3～5分钟；

4)加入纤维，再搅拌5～8分钟，直至纤维分散均匀，即得到所述的超高韧性水泥基复合材料。

本发明加入了大量粉煤灰作为原材料，消耗了现有的不利于环保的工业废渣，同时减少了水泥的用量，有利于减少碳排放，使得高延性水泥基复合材料更加绿色。

本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。和传统高延性水泥基复合材料相比，本发明由于使用了国产PVA纤维，大大降低了成本，从而便于高延性水泥基复合材料在我国工程领域的应用推广。

附图说明：

图1为本发明的一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料单轴直接拉伸示意图。

图2为本发明的一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料单轴直接拉伸应力-应变对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

实施例1

本发明提供了一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料，由如下质量份数的组份组成：

水泥175~225份；

粉煤灰 440~490份；