[發明專利]一種高抗裂低收縮高延性砂漿及其制備方法

有效

• 申請號: 201310392208.8
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103482927A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 郭麗萍;張麗輝;孫偉;鄧忠華;鄧忠林;孫楊
• 申請（專利權）人: 東南大學;永安市寶華林實業發展有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及一種高抗裂低收縮高延性砂漿，是一種新型纖維增強水泥基復合材料。

背景技術

水泥基材料是目前使用最為廣泛的建筑材料之一，是一種典型的“準脆性材料”，具有抗折抗拉強度低、脆性大、易開裂等缺點，為了提高其韌性及其他性能，吳中偉院士提出了基于材料“超疊加效應”的“復合化”的技術途徑，“復合化”的技術核心就是纖維增強，而隨著合成纖維工業的發展，合成纖維用于增強水泥基復合材料已成為目前纖維增強水泥基復合材料發展的趨勢。1992年，密歇根大學VictorCLi教授與麻省理工大學大學Leung教授基于微觀力學和斷裂力學基本原理制備出一種由聚乙烯醇纖維增韌的新型纖維增強水泥基復合材料——EngineeredCementitiousComposites(ECC)，該材料在直接拉伸試驗下呈現高延性（極限拉應變≥3%）、應變硬化和多縫開裂（裂縫寬度可控，在100μm以內）現象，力學性能、耐久性能優異，在國外已有工程應用的實例，而國內，工程應用實例鮮見報道，研究還停留在實驗室階段，究其原因如下：原材料方面：所采用的高彈模聚乙烯醇纖維表面需進行特殊油劑處理才能很好分散，目前研究使用的都是日本Kuraray公司生產的K-II型聚乙烯醇纖維，低性價比限制了在工程上的廣泛推廣和使用；排除粗骨料，使用平均粒徑110μm的石英砂，使材料成本高、能耗大；性能缺陷方面：大摻量礦物摻合料（主要是粉煤灰）及水泥、低水膠比、磨細石英砂（無粗骨料）的使用，使傳統ECC在20±2℃、濕度60±5%的養護條件下28d干燥收縮在（1200～1800）με左右，幾乎是普通混凝土最終干燥收縮的3倍以上。

發明內容

技術問題：本發明提出了一種可以解決傳統ECC在原材料選擇和性能缺陷、高性價比的高抗裂低收縮高延性砂漿及其制備方法。

技術方案：本發明的高抗裂低收縮高延性砂漿，該砂漿包括水泥、粉煤灰、細集料、石灰石粉、水、聚羧酸系減水劑、聚乙烯醇纖維和增稠劑，以下組分的質量份之比為水泥：粉煤灰：細集料：石灰石粉：水=1：1.5：0.73：0.18：0.625或1：4：1.45：0.36：1.49；聚羧酸系減水劑摻量為水泥和粉煤灰總質量的0.220%～0.641%；以粉煤灰、水泥、細集料、石灰石粉、水混合均勻后的總體積為基數，聚乙烯醇纖維的體積摻量為1.5%或2.0%；增稠劑摻量為聚乙烯醇纖維質量的0.97%～2.20%。

本發明高抗裂低收縮高延性砂漿采用的聚乙烯醇纖維的物理力學性能指標見表1。

表1聚乙烯醇纖維物理力學性能指標

本發明的優選方案中，水泥是PII42.5硅酸鹽水泥；粉煤灰是I級粉煤灰；細集料為粒徑0.15mm～1.18mm、細度模數1.0的的天然河砂；石灰石粉的平均粒徑為20μm，其激光粒度分析結果如圖1所示；聚乙烯醇纖維為密度1.3g/cm³、當量直徑30～40μm、長度12mm、極限抗拉強度≥1250MPa、極限延伸率8～12%、彈性模量38.0GPa的聚乙烯醇短切纖維。

本發明的制備上述高抗裂低收縮高延性砂漿的方法，包括以下步驟：

第一步，將準確稱量的水泥、粉煤灰、細集料、石灰石粉、增稠劑倒入攪拌機，干拌2～3min，得到混合均勻的干粉；然后將溶有減水劑的80～90%水量加入干粉中，濕拌2～3min后形成漿體；

第二步，將經人工預分散的聚乙烯醇纖維加入第二步中制備得到的漿體中，濕拌4～5min使聚乙烯醇纖維在漿體中均勻分散；

第三步，將剩余的溶有減水劑的水加入漿體中，攪拌2～3min后得到的均勻漿體即為高抗裂低收縮高延性砂漿。

有益效果：與傳統ECC相比，所制備的高抗裂低收縮高延性砂漿，本發明具有以下優點：

1）采用兩個技術改進措施：用優選級配粒徑在0.15～1.18mm的普通河砂+平均粒徑在20μm左右的石灰石粉代替磨細石英砂；用聚乙烯醇纖維代替日產進口聚乙烯醇纖維。其中石灰石粉的使用，一方面彌補了細集料中小尺寸粒徑的缺失；另一方面在石灰石粉的摻量適量的情況下，與粉煤灰復摻，可改善漿體的流動性，有利于聚乙烯醇纖維在漿體中分散。此外，以上改進技術措施，提高了材料性價比、降低了材料的干燥收縮。

2）通過優選增稠劑，合理調整減水劑和增稠劑摻量，根據發明專利號CN201210589652.4所述的分散系數計算公式，所制備的高抗裂低收縮高延性砂漿的分散系數計算結果都在0.9以上，解決了聚乙烯醇纖維大體積摻量時在水泥漿體中分散難的問題。