[发明专利]一种工程水泥基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环境友好型工程水泥基复合材料及其制备方法，该复合材料主要由以下重量份比例的原料制成：普通硅酸盐水泥750‑810份、矿渣720‑780份、硅灰120‑180份、膨胀剂18‑28份、风积砂430‑530份、PE纤维18‑22份、聚羧酸减水剂22‑28份、水220‑235份。相对于现有技术，本发明利用风积砂替换传统河砂，并结合PE纤维制备出环境友好型工程水泥基复合材料，产品不仅抗压强度与采用河砂作为细集料的ECC相当，而且可以保证其高延性与高韧性，使风积砂实现“变废为宝”。此外，本发明利用逆流原理或横向流原理，采用旋转式混合搅拌机，大大改善了PE纤维在搅拌过程中的分散效果，可以显著提高工程水泥基复合材料的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种环境友好型工程水泥基复合材料及其制备方法，属于工程水泥基复合材料技术领域。

背景技术

随着各种超高层、大跨度结构的快速发展，传统混凝土由于其脆性大、易开裂等缺点，已无法满足复杂工程的需求，因此各种新型建筑材料应运而生。工程水泥基复合材料ECC诞生于上世纪90年代，组成材料以水泥、砂以及矿物掺合料构成基体，并采用短纤维作为增强材。与普通混凝土不同，柔性纤维的掺入使ECC具备高延性与高韧性，在受拉或受弯时可以呈现应变硬化行为以及多缝开裂的特征，有着良好的应用前景。

基础设施的大规模发展消耗了大量砂资源，尤其是在我国西北部地区，天然砂数量短缺，从外地购置无疑将会大大增加工程成本，因此迫切需要一种新的建筑材料替代天然河砂。我国沙漠总面积达130.8万平方公里，约占全国总土地面积的13.6％，若能就地取材，将风积砂作为一种建筑用砂运用于混凝土中，不仅可以节约资源，也为建筑材料的选择开启了新的途径。

由于风积砂颗粒粒径较细，细度模数较小等特征，目前关于风积砂在混凝土中的研究有限，ECC细集料主要以河砂或石英砂为主，风积砂在ECC中的应用尚未见到。

发明内容

发明目的：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种环境友好型工程水泥基复合材料(Environment-friendly ECC)及其制备方法。

技术方案：为了实现上述目的，本发明公开了一种环境友好型工程水泥基复合材料，其特征在于，其主要由以下重量份比例的原料制成：

普通硅酸盐水泥750-810份、矿渣720-780份、硅灰120-180份、膨胀剂18-28份、风积砂430-530份、PE纤维18-22份、聚羧酸减水剂22-28份、水220-235份。

所述的普通硅酸盐水泥为PII·52.5级普通硅酸盐水泥。

所述的矿渣为S95级矿渣。

所述的硅灰中SiO₂含量应大于等于95％，比表面积不宜小于15000m²/kg。

所述的膨胀剂为钙质膨胀剂，淡黄色粉末，比表面积大于等于200m²/Kg，1.18mm筛筛余小于等于0.5％，限制膨胀率水中7d大于等于0.06％，水中7d转空气中21d大于等于-0.01％。

所述的风积砂细度模数为1.2-1.4，粒径为0-1.25mm，密度为2.55-2.70g/cm³，吸水率为0.6-0.8％。

所述的PE纤维直径大于等于12μm，长度大于等于8mm，长径比为666-668，抗拉强度大于等于2790MPa。

所述的聚羧酸高效减水剂的固含量大于等于40％(质量含量)，减水率大于等于33.9％。

所述水为自来水或饮用水，符合《混凝土用水标准》(JGJ63-2006)的要求。

本发明还提供了所述的混杂纤维增强超高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：