[发明专利]一种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，特别涉及一种超高韧性水泥基复合材料及其制备方法。

背景技术

混凝土有很多优点，但是材料也有较为凸出的缺点，例如抗拉、抗弯折较差，自重较大，材料在使用过程中容易产生裂缝等，这些都从一定程度上限制着材料在实际工程中的应用。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。

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。

上世纪90年代美国密歇根大学的Victor C.Li教授提出了一种超高韧性水泥基复合材料，将其命名Engineered cementitious composites(简称ECC)，这种纤维增强的水泥基复合材料制作工艺较为简单，纤维掺入量不超过体积的2％，展现出良好的抗拉、抗弯、抗剪性能和控制裂缝开展的能力，让ECC有着光明的前景，但该超高韧性水泥基复合材料仍然存在在使用时，由于搅拌后浆体黏稠性和保水性较差，进而影响抗拉性能等技术问题。

发明内容

本发明的目的之一是为了解决上述的超高韧性水泥基复合材料在使用时，由于搅拌后浆体黏稠性和保水性较差，进而影响抗拉性能等技术问题而提供一种具有抗拉强度高、拉伸应变高等优点的超高韧性水泥基复合材料。

本发明的目的之二是提供上述一种超高韧性水泥基复合材料的制备方法，该制备方法具有易操作、便捷的优点。

本发明的技术方案

一种超高韧性水泥基复合材料，按质量份数计算，其原料组成及含量如下：

所述的水泥为P·II 52.5级的硅酸盐水泥；

所述的粉煤灰为I级粉煤灰；

所述的砂为30-100目的石英砂；

所述的减水剂为聚羧酸系的高性能减水剂或萘系的高效减水剂，所述的聚羧酸系高性能减水剂优选为Grace公司生产的152高效减水剂；

所述的增稠剂为甲基纤维素醚，优选为阿克苏诺贝尔公司生产的BermocollM30；

所述的PVA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，优选为永安市宝华林实业发展有限公司的宝华林牌PVA纤维。

上述的一种掺入增稠剂的超高韧性水泥基复合材料的制备方法，具体步骤如下：

首先，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2～4min至均匀；

然后，加入水和减水剂，在公转125±10r/min，自转285±10r/min的条件下搅拌3～5min，这时浆体流动性达到要求，搅拌锅里的浆体在观感上不是结团成块，具有一定流动性即可；

最后，加入PVA纤维，再继续在公转125±10r/min，自转285±10r/min的条件下搅拌5～8min，使PVA纤维分散均匀，即得掺入增稠剂的超高韧性水泥基复合材料。

本发明的有益效果

本发明的一种超高韧性水泥基复合材料，由于PVA纤维和增稠剂的掺入，使得超高韧性水泥基复合材料的各原料组分之间能够协同作用，从而改善了超高韧性水泥基复合材料的粘稠度和保水性，从而提高了最终所得的超高韧性水泥基复合材料的抗拉性能，因此具有抗拉强度高、拉伸应变高等优点，其抗拉强度达3MPa～4.5MPa、拉伸应变达2.5％～4.5％。

进一步，本发明的一种超高韧性水泥基复合材料，由于加入了大量粉煤灰作为原材料，因此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，从而降低了生产成本，并有利于减少碳排放。

附图说明：

图1、实施例1-3所得的超高韧性水泥基复合材料的直接拉伸应力-应变对比示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明作更进一步的说明，但并不限制本发明。

实施例1

一种超高韧性水泥基复合材料，按质量份数计算，其原料组成及含量如下：

所述的水泥为P·II 52.5的硅酸盐水泥；

所述的粉煤灰为I级粉煤灰；

所述的砂为30-100目的石英砂；