[發明專利]一種快硬早強高延性水泥基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410460947.0
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN104211358A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 周健;張利俊;隋同波;陳智豐;王彬;李晉梅;劉淼;吳曉麗;李菁;苗振偉
• 申請（專利權）人: 中國中材國際工程股份有限公司
• 主分類號: C04B28/06
• 分類號: C04B28/06;C04B28/04
• 代理公司: 北京萬科園知識產權代理有限責任公司 11230
• 代理人: 劉俊玲;張亞軍

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種水泥基復合材料，更具體地涉及一種利用硫鋁酸鹽水泥制備的快硬早強高延性水泥基復合材料，及其制備方法。

背景技術

高延性水泥基復合材料是一種纖維增強水泥基復合材料，在拉伸、彎曲、剪切荷載下，呈現出高延性，極限伸長率高達2％，是普通混凝土和纖維混凝土的上百倍，它的發明和應用改變了“水泥基材料為準脆性材料”的傳統觀念。高延性水泥基復合材料在軸心拉伸荷載下呈現出多縫開裂(multiple-cracking)。此外，高延性水泥基復合材料裂縫寬度小，平均裂縫寬度100μm以下，且不會隨應變增加而增加。與普通混凝土和纖維混凝土相比，高延性水泥基復合材料在抗震、抗沖擊、抗剪切、抗疲勞性能及耐久性等方面有較大的優勢。尤其在混凝土修補中，高延性水泥基復合材料的使用可大大降低由于修補材料收縮而導致的開裂及其引起的耐久性問題。此外，由于高延性水泥基復合材料具有優秀的抗拉性能，因此它可以提高修補后結構的承載力。

目前，高延性水泥基復合材料主要使用普通硅酸鹽水泥作為膠凝材料，且加入了大量的礦物摻合料[1?LI?VC.On?engineered?cementitious?composites(ECC)[J],Journal?of?Advanced?Concrete?Technology?2003,1(3):215-230；2張君、居賢春、高原，“高延性低收縮纖維增強水泥基符合材料特性及應用”，混凝土與標準化，2011年第三期，11-20頁]，因此材料的硬化速度較慢，早期強度不高，凝結時間經常長達10幾個小時。但是，在很多搶修搶建工程需要盡早達到結構的使用要求，故要求材料的硬化速度快、早期強度高。例如，在某些機場、高速公路的修補工程一般要求4到6小時通車。

鑒于上述現有技術中存在的局限性，有必要研發一種快硬早強的高延性水泥基復合材料，以適應搶修搶建等工程。

發明內容

本發明以硫鋁酸鹽水泥為基礎膠凝材料提高材料的硬化速度和早期強度，復合硅酸鹽水泥以調節材料的后期強度和其他性能，研發出一種快硬早強的快硬早強高延性水泥基復合材料。

本發明采用如下技術方案：

本發明提供一種快硬早強高延性水泥基復合材料，它由以下重量份的原料制備而成：7.5～75份的水泥、0～70份的礦物摻合料、0～60份的細骨料、8～25份的水、0.6～2.5份的纖維和0.25～2份的外加劑；所述的水泥為硫鋁酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥與硅酸鹽水泥的混合物。

本發明所述的纖維可以使用國產纖維，優選由聚丙烯纖維、聚乙烯醇纖維、聚乙烯纖維、芳香族聚酰胺纖維、聚丙烯晴纖維或玻璃纖維中的一種或多種組成。

本發明更優選的一種方案中，所述的纖維全部為聚丙烯纖維。

本發明更優選的一種方案中，所述的纖維全部為聚乙烯醇纖維。

本發明更優選的再一種方案中，所述的纖維按重量百分比計，由48.4％的聚丙烯纖維和51.6％的聚乙烯纖維組成。

所述的纖維直徑為6μm～100μm，長度為3mm～24mm。

聚丙烯纖維抗拉強度為300MPa～800MPa，彈性模量為5GPa～10GPa；高強高彈模的聚乙烯醇纖維、聚乙烯纖維、芳香族聚酰胺纖維和玻璃纖維抗拉強度為1000MPa～3500MPa，彈性模量為30GPa～150GPa；聚丙烯晴纖維抗拉強度為500MPa～1000MPa，彈性模量為10GPa～20GPa。

所述的礦物摻合料為粉煤灰、磨細礦渣粉或硅灰中的一種或多種的混合物。

所述的細骨料為石英石粉、石灰石粉或河砂中的一種或多種的混合物；細骨料的最大粒徑不超過0.5mm。

所述的外加劑為減水劑、早強劑、緩凝劑或增稠劑的一種或多種的混合物。

所述的減水劑優選聚羧酸系高性能減水劑或萘系高效減水劑，進一步優選為聚羧酸系高性能減水劑。

所述的早強劑優選鋰鹽早強劑、氯鹽早強劑，進一步優選為鋰鹽早強劑。

所述的緩凝劑優選木質素類、糖類、磷酸鹽、酒石酸鹽、葡萄糖酸鹽、檸檬酸及其鹽類、纖維素類緩凝劑，進一步優選為葡萄糖酸鈉緩凝劑或檸檬酸鈉緩凝劑。

所述的增稠劑優選聚丙烯酸類增稠劑、纖維素醚、淀粉醚或鋁鹽，進一步優選為聚丙烯酸類增稠劑。