[發(fā)明專利]摻入PVA纖維的超高韌性水泥基復(fù)合材料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106810154A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 闞黎黎;曹號;王家豪;段貝貝;龔雅文;陶毅晨;盛昊煜;閆濤
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料學(xué)領(lǐng)域，涉及一種水泥材料，具體來說是一種超高韌性水泥基復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著工程建筑對混凝土材料的性能要求越來越高，普通的混凝土材料抗拉強(qiáng)度低、易開裂、脆性大的缺點(diǎn)己經(jīng)不能滿足工程需要。為了改進(jìn)以克服這些缺點(diǎn)，近半個(gè)世紀(jì)以來，材料科學(xué)工作者和工程界開展了更為廣泛的探索和研究，現(xiàn)在得到一致認(rèn)可的是在水泥基材料中摻入纖維有助于提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和受拉延性。不管是早期在混凝土中摻入鋼纖維，還是近年來摻入聚乙烯醇纖維（PVA）等都取得了顯著效果，明顯改變材料的性能。進(jìn)入21世紀(jì)，一種利用高強(qiáng)PVA、PE纖維等增強(qiáng)的超高韌性水泥基復(fù)合材料得到了廣泛研究，該水泥基復(fù)合材料是一種摻有較低體積率短纖維的亂向增強(qiáng)新型高性能纖維水泥基材料。

超高韌性水泥基復(fù)合材料使用常規(guī)的攪拌和施工工藝，在應(yīng)用技術(shù)上不存在較高的要求，十分易于工程應(yīng)用。目前材料采用的主要纖維材料是PVA纖維、PE纖維等，但是不同纖維在實(shí)驗(yàn)研究過程當(dāng)中有著較為明顯的差異，即使是同種纖維國外纖維對于材料性能的改善也優(yōu)于國內(nèi)。因此，研究不同纖維對材料性能的影響，將有利于了解國內(nèi)外纖維對材料性能影響效果的差異，為國內(nèi)纖維生產(chǎn)加工提供有利信息，從而促進(jìn)纖維材料生產(chǎn)本土化，將很好的推進(jìn)材料在國內(nèi)的推廣與使用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種超高韌性水泥基復(fù)合材料及其制備方法，所述的這種超高韌性水泥基復(fù)合材料及其制備方法要解決現(xiàn)有技術(shù)中的混凝土材料抗拉強(qiáng)度低、易開裂、脆性大的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供了一種摻入PVA纖維的超高韌性水泥基復(fù)合材料，由如下質(zhì)量份數(shù)的組份組成：

水泥 175~225份；

粉煤灰 440~490份；

砂 175~225份；

水 175~225份；

減水劑 5.5~6.5份；

增稠劑 0.8~1.2份；

PVA纖維12~16份。

進(jìn)一步的，所述的水泥為強(qiáng)度等級52.5級的硅酸鹽水泥。

進(jìn)一步的，所述的粉煤灰為一級粉煤灰。

進(jìn)一步的，所述的減水劑為聚羧酸系高性能減水劑、或萘系高效減水劑。

進(jìn)一步的，所述的增稠劑為甲基纖維素醚。

進(jìn)一步的，所述的砂為30-100目的石英砂，最大粒徑不超過0.6mm。

進(jìn)一步的，所述的纖維為購自永安市寶華林實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司的寶華林牌纖維，其纖維長度為12mm，直徑為33μm，抗拉強(qiáng)度為1120Mpa，彈性模量為31.3Gpa；或者所述的纖維購自安徽皖維高新材料股份有限公司的皖維牌纖維，其纖維長度為12mm，直徑為33μm，抗拉強(qiáng)度為1237Mpa，彈性模量為31.3Gpa；或者來自日本Kuraray纖維。

本發(fā)明還提供了上述的一種摻入PVA纖維的超高韌性水泥基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)按照質(zhì)量份數(shù)稱取水泥、粉煤灰、砂、水、減水劑 、增稠劑、PVA纖維；

2)將水泥、粉煤灰、砂和增稠劑加入到一個(gè)攪拌鍋中，在公轉(zhuǎn)62±5r/min，自轉(zhuǎn)140±5r/min的條件下干攪2～4分鐘至均勻；

3)將水和減水劑加入攪拌鍋，在公轉(zhuǎn)125±10r/min，自轉(zhuǎn)285±10r/min的條件下攪拌3～5分鐘；

4)加入纖維，再攪拌5～8分鐘，直至纖維分散均勻，即得到所述的超高韌性水泥基復(fù)合材料。

本發(fā)明加入了大量粉煤灰作為原材料，消耗了現(xiàn)有的不利于環(huán)保的工業(yè)廢渣，同時(shí)減少了水泥的用量，有利于減少碳排放，使得高延性水泥基復(fù)合材料更加綠色。

本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進(jìn)步是顯著的。和傳統(tǒng)高延性水泥基復(fù)合材料相比，本發(fā)明由于使用了國產(chǎn)PVA纖維，大大降低了成本，從而便于高延性水泥基復(fù)合材料在我國工程領(lǐng)域的應(yīng)用推廣。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的一種摻入PVA纖維的超高韌性水泥基復(fù)合材料單軸直接拉伸示意圖。

圖2為本發(fā)明的一種摻入PVA纖維的超高韌性水泥基復(fù)合材料單軸直接拉伸應(yīng)力-應(yīng)變對比示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1

本發(fā)明提供了一種摻入PVA纖維的超高韌性水泥基復(fù)合材料，由如下質(zhì)量份數(shù)的組份組成：

水泥175~225份；

粉煤灰 440~490份；