[发明专利]一种纤维增强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水泥基材料及其制备方法。该纤维增强水泥基材料按照重量百分比包括如下组分：水泥30‑32％、粉煤灰10‑13％、粗砂10‑16％、细砂25‑33％、硅灰4‑6％、水8‑9％、减水剂1‑1.5％，上述组分之和为100％；所述纤维增强水泥基材料还包括钢纤维与玄武岩纤维，所述钢纤维的体积掺量为1％‑2％，所述玄武岩纤维的体积掺量为0‑1％。本发明在保持了超高性能纤维增强水泥基材料良好的力学性能的同时，大幅提升了其电阻率，降低了其在复杂环境下发生电化学腐蚀的风险。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及到一种高电阻率超高性能纤维增强水泥基材料及其制备方法。

背景技术

超高性能纤维增强水泥基材料(UHPFRC)是一种力学性能、耐久性均十分优异的水泥基材料，目前在建筑特殊结构、桥梁等方面均有应用。超高性能纤维增强水泥基材料良好的力学性能不仅能有效减小结构的体积和自重并满足一些特殊结构的要求。为达到良好的力学性能，其设计上普遍使用纤维增强的方式，因为纤维的掺入会限制混凝土产生破坏时裂纹的扩展，在基体开裂后，分摊部分载荷，增强效果取决于纤维与基体之间结合的强度。在UHPRFC的制备使用的各种不同材质的纤维当中，应用最普遍的是镀铜短钢纤维，这种纤维与基体结合紧密，增强效果最好。但是在一些特殊环境下，尤其是高离子浓度的海洋环境，超高性能纤维增强水泥基材料的适用程度还未可知。

发明内容

本发明为解决上述问题提供一种纤维增强水泥基材料及其制备方法。该纤维增强水泥基材料相比于传统的纤维增强混凝土有着较大的电阻率，降低在复杂环境中，混凝土发生电化学腐蚀的风险。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种纤维增强水泥基材料，所述纤维增强水泥基材料按照重量百分比包括如下组分：水泥30-32％、粉煤灰10-13％、粗砂10-16％、细砂25-33％、硅灰4-6％、水8-9％、减水剂1-1.5％，上述组分之和为100％；所述纤维增强水泥基材料还包括钢纤维与玄武岩纤维，所述钢纤维的体积掺量为1％-2％，所述玄武岩纤维的体积掺量为0-1％。

上述方案中，钢纤维直径为0.05-0.2mm、长度为5-20mm。

上述方案中，所述玄武岩纤维直径为5-50μm，长度为5-15mm。

上述方案中，所述钢纤维与玄武岩纤维的体积比为1：1。

上述方案中，所述砂为筛分的市售河砂，粗砂粒径在0.6-1.25mm，细砂粒径在0-0.6mm。

上述方案中，水泥为硅酸盐52.5水泥。

上述方案中，粉煤灰为一级粉煤灰。

上述方案中，减水剂为聚羧酸高效减水剂，固含量为20％。

所述的纤维增强水泥基材料的制备方法，按质量比称取原料，先将水泥、粉煤灰、硅灰混合搅拌30-60s；然后将粗砂和细砂倒入到混合好的粉料中，搅拌30-60s；再将减水剂和80％的水混合倒入材料中，搅拌10-20s后加入剩下的水，搅拌至粉料成浆；然后按标准砂浆搅拌程序，搅拌；最后缓慢均匀地先倒入钢纤维后倒入玄武岩纤维，慢搅使纤维和浆体混合均匀，并倒入模具成型。

本发明的原理是：采用不导电的玄武岩纤维部分取代钢纤维，降低钢纤维的体积分数，从而降低导电组分的含量；通过投料有序、快慢交替工艺过程，充分分散了两种纤维，并使部分玄武岩纤维侵入相邻钢纤维之间，阻隔了钢纤维的直接接触，从而降低了钢纤维形成连续导电网络的可能性。以上两方面的内在机制，是制备高电阻率UHPRFC的基本原理。