[发明专利]一种具有超高延性的纤维增强石膏复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有超高延性的纤维增强石膏复合材料及其制备方法，该石膏复合材料由包括以下重量份的组分制备而成：石膏粉1205‑1720份，水泥0‑85份，粉煤灰0‑430份，缓凝剂1‑3份，增稠剂3‑5份，水450‑650份，聚乙烯纤维15‑25份。制备时，按重量份将石膏、水泥、粉煤灰、缓凝剂加入搅拌机中，干粉搅拌2‑3min，充分混合均匀；再将水、增稠剂加入搅拌机中，待浆体搅拌均匀后，加入聚乙烯纤维搅拌。最后浇筑至模具中，进行养护、脱模，即制得产品。与现有产品相比，本发明纤维石膏的抗拉强度可达0.8‑5MPa，抗拉延伸率达到5‑8％，具有良好的微裂缝分布性能和耗能性能，利用建筑石膏粉为原材料，环保绿色，经济性好，应用前景好。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种具有超高延性的纤维增强石膏复合材料及其制备方法。

背景技术

石膏是一种气硬性胶凝材料，主要成分为硫酸钙。建筑石膏是由二水石膏通过煅烧、磨细得到，生产过程中能源消耗低、无有害物排放，使用产品绿色可循环。而且建筑石膏粉价格低廉，硬化后不易变形，同时具有良好的隔音隔热、防火、抗震性能；质轻易加工、具有呼吸功能；凝结硬化快，适合大规模生产；有微膨胀性，产品表面光滑细腻、形体饱满、装饰性好。

然而，由于石膏制品抗裂性、抗冲击性、耐磨性较差，同时具有较大的脆性和吸水性，使石膏的应用范围受到限制。如果能改善其脆性、提高韧性和耐水性，石膏硬化体的用途将更加广泛。国内外研究中，通常采用缓凝剂、防水剂等外加剂和水泥、粉煤灰等矿物掺合料改性石膏硬化体的耐水性能，用纤维对石膏基体进行增强增韧，制备具有较好耐水性和韧性的纤维石膏复合材料。

目前常见的纤维增强石膏复合材料，其延性和韧性较低。而在纤维增强胶凝材料体系中，经微观力学设计的水泥基复合材料(Engineered cementitious composites，ECC)以高延性著名，具有应变硬化和多缝开裂的特性，抗拉强度介于3MPa～7MPa之间，极限拉伸应变值可达3％～5％。ECC在受力过程中，由于开裂处纤维的桥联作用以及纤维与基体间传递应力时裂缝能够稳定扩展，使得ECC表现出明显的多缝开裂特性和应变硬化行为。因此，ECC相对于传统的纤维增强凝胶基复合材料具有更好的力学性能和耐久性。在纤维增强石膏基体的设计中，引入ECC微观设计机理，使石膏硬化体同样具有应变硬化特性和稳态裂缝扩展性能，从而获得具有超高延性的纤维增强石膏复合材料。

目前世界各国纷纷制定绿色建材的性能指标，石膏作为绿色建筑材料具有广阔的应用前景，生产出性能更好、能耗更低、环境污染更小的纤维增强石膏复合材料，则可大大扩大石膏材料的应用领域。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种绿色、性能优异的、具有超高延性的纤维增强石膏复合材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有超高延性的纤维增强石膏复合材料，包括以下组分及重量份含量：石膏粉1205-1720份，水泥0-85份，粉煤灰0-430份，缓凝剂1-3份，增稠剂3-5份，水450-650份，聚乙烯纤维15-25份。

优选的，所述的石膏粉为α型半水石膏粉或β型半水石膏粉，石膏粉的初凝时间为14min，终凝时间为23min，比表面积≥5700m²/kg，所述石膏粉的2h绝干抗压强度≥12.5MPa，抗折强度≥4.2MPa。α型半水石膏粉可制备同时具有较高拉伸强度和拉伸延性的纤维增强石膏复合材料，β型半水石膏粉则可制备具有较低拉伸强度和超高拉伸延性的纤维增强石膏复合材料。

优选的，所述的水泥为复合硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥，并且所述水泥的28天抗压强度≥52.5MPa，28天抗折强度≥7.0MPa，比表面积≥300m²/kg。水泥的加入起到改善纤维增强石膏复合材料强度和耐水性的作用。