[发明专利]一种纤维增强高韧性水泥基材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维增强高韧性水泥基材料及其制备方法，包括以下重量份数的原料组成：聚合物乳液10‑20份、硅酸盐水泥30‑50份、粉煤灰15‑25份、钢纤维7‑15份、硅灰6‑14份、碳纳米管4‑10份、分散剂1‑5份、减水剂2‑5份、增稠剂0.5‑3.5份和水12‑18份。本发明通过聚合物乳液、钢纤维的复合掺入，同时增加混凝土基体柔性以及混凝土开裂后钢纤维与混凝土的粘结强度，从而达到增强混凝土韧性的目的，聚合物乳液能在混凝土中脱水硬化成三维的连续膜状结构，使得混凝土表现出高张力、良好的可塑性、高的冲击韧性，并且聚合物乳液能使钢纤维与水泥粘结紧密，提高了该材料的抗裂性能。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种纤维增强高韧性水泥基材料及其制备方法。

背景技术

建筑材料是建筑工程的基础，而混凝土是应用最广泛的建筑材料，其主要成分包括水泥、掺合物和骨料，加水搅拌后硬化而成，具有工艺简单、防火性能等优点。但混凝土具有抗拉强度低、韧性差和开裂后裂缝宽度难以控制等缺点，因此，在传统的钢筋混凝土结构中，由于裂缝导致钢筋锈蚀而出现的工程事故经常发生。混凝土结构裂缝直接影响着结构的耐久性和工程的使用寿命，最终导致混凝土结构过早地劣化甚至完全丧失使用功能。为克服混凝土这些缺点，碳纤维混凝土和钢纤维混凝土等应运而生，这类混凝土的纤维掺量通常小于2%，这样做虽然一定程度上起到了减轻混凝土早期开裂，提高材料抗弯韧度等作用，但在直接拉伸荷载作用下仍发生应变软化破坏，开裂后裂缝马上进入局部化扩展阶段。

基于此，有必要提供一种纤维增强高韧性水泥基材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

鉴于上述对现有技术的分析，本发明提供一种纤维增强高韧性水泥基材料及其制备方法，制得水泥基材料具有较好的柔韧性、抗裂性和弯曲变形能力，解决了传统混凝土抗拉强度低、韧性差和开裂后裂缝宽度难以控制等缺点。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种纤维增强高韧性水泥基材料，包括以下重量份数的原料组成：聚合物乳液10-20份、硅酸盐水泥30-50份、粉煤灰15-25份、钢纤维7-15份、硅灰6-14份、碳纳米管4-10份、分散剂1-5份、减水剂2-5份、增稠剂0.5-3.5份和水12-18份。

作为优选，包括以下重量份数的原料组成：聚合物乳液15份、硅酸盐水泥40份、粉煤灰20份、钢纤维11份、硅灰10份、碳纳米管7份、分散剂3份、减水剂3.5份、增稠剂2份和水15份。

作为优选，所述聚合物乳液为丁苯乳液、聚丙烯酸酯乳液或乳化沥青。

作为优选，所述粉煤灰为一级粉煤灰。

作为优选，所述分散剂为硬脂酸铜。

作为优选，所述减水剂为高效聚羧酸系减水剂，其固含量为20%，减水率25%。

作为优选，所述增稠剂为甲基纤维素。

本发明还提供了上述纤维增强高韧性水泥基材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量份数，首先将称好的硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、碳纳米管混合搅拌10-20min，然后加水和减水剂搅拌3-5min，再加入聚合物乳液、增稠剂搅拌3-5min，得到混合浆体；

（2）将上述混合浆体加热至60-70度并保温20-30min，然后降温至室温后加入钢纤维和分散剂，继续搅拌直至纤维分散状态良好、无结团，得到含纤维的混合浆体；

（3）将步骤（2）所得混合浆体倒入模具中成型，静置4-6h后脱模，放入温度为25度、湿度90%以上的养护室进行标准养护28d，即得纤维增强高韧性水泥基材料。

本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：