[發明專利]一種超早強高延性水泥基復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710517614.0
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107140921A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 王俊顏;劉國平;趙正;劉超
• 申請（專利權）人: 上海羅洋新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B28/06
• 分類號: C04B28/06
• 代理公司: 上海申新律師事務所31272
• 代理人: 竺路玲

技術領域

本發明涉及建筑材料技術領域，具體涉及一種超早強高延性水泥基復合材料及其制備方法。

背景技術

橋梁、機場、地鐵和高速公路等重要交通部位的混凝土結構和鋼-混凝土組合結構隨著服役年限的增加，服役環境日益惡劣，導致結構破壞逐年增加，工程上急需快速修復材料對結構進行修復。現有快速修復材料主要有快硬混凝土、快硬砂漿和高分子材料等。

傳統快硬混凝土和快硬砂漿材料本身存在脆性大、粘結強度低、施工難度大、耐久性差和后期強度低等缺點；高分子材料本身存在強度低，變形和結構不一致、耐久性差、易老化等缺點。這兩類材料用于重要交通工程修復效果衰減快、壽命低，2-3年就要重新修復，修復過程污染嚴重，經濟效益和社會效益差。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的缺陷，提供一種超早強高延性水泥基復合材料及其制備方法，該復合材料適用于機場、地鐵、高鐵、橋梁等交通領域重要結構的快速修復，其具有早期強度發展快、鋼筋粘結強度好、施工2個小時后可開放交通、后期強度高、延性高、耐久性好和施工性能好等特點。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一方面，本發明提供一種超早強高延性水泥基復合材料，其包括如下組分及其重量百分比：

為了進一步優化上述技術方案，本發明所采取的技術措施還包括：

優選地，所述硫鋁酸鹽水泥應有較高的早期強度，而且有不斷增長的后期強度，同時具有滿足使用要求的凝結時間大于15min。

優選地，所述硅酸鹽水泥中鋁酸三鈣(C3A)含量不大于10％。因為C3A 具有水化熱大，后期強度不發展的特點，C3A的含量大的水泥易出現工作性能損失過快的情況。

優選地，所述硅灰為球形顆粒，比表面積為20000～28000m²/g，其和硫鋁酸鹽水泥、硅酸鹽水泥形成良好的級配，并參與水化反應，提高后期強度。

優選地，所述石英砂二氧化硅含量大于95％，粒徑為0.015mm～2.6mm，其能夠保證材料的強度和工作性能。

優選地，所述鋼纖維為鍍銅鋼纖維，抗拉強度大于1500MPa，直徑為 0.12mm～0.25mm，長度為10～19mm。

優選地，所述外加劑包括減水劑、消泡劑、緩凝劑、早強劑，其重量百分比為：減水劑0.1％-0.3％，消泡劑0.03％-0.06％，緩凝劑0.1％-0.5％，早強劑 0.02％-0.06％。

優選地，所述減水劑主要包括木質素磺酸鹽類減水劑、萘系高效減水劑、三聚氰胺系高效減水劑、氨基磺酸鹽系高效減水劑、脂肪酸系高減水劑、聚羧酸系高效減水劑，所述減水劑可包含溶液形式和固體形式；所述消泡劑主要包括聚醚類、高碳醇類、有機硅類、聚醚改性硅類消泡劑，所述消泡劑可包含溶液形式、固體形式或優選樹脂形式、油狀形式或乳液形式；所述緩凝劑主要包括多羥基化合物、羥基羧酸鹽及其衍生物、糖鈣、葡萄糖酸鹽、檸檬酸、酒石酸及其鹽、鋅鹽、磷酸鹽、木質磺酸鹽；所述早強劑主要包括強電解質無機鹽類、水溶性有機物類、有機類和無機物復合性早強劑。

優選地，所述減水劑為聚羧酸系高效減水劑，所述消泡劑為聚醚類消泡劑，所述緩凝劑為有機酸鹽類混凝劑。

另一方面，本發明還提供一種上述的超早強高延性水泥基復合材料的制備方法，其包括如下步驟：

(1)準備預定重量的原料：硫鋁酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、硅灰、石英砂、鋼纖維和外加劑；

(2)先將步驟(1)的原料加入到轉速30～60r/min的強制攪拌機中攪拌均勻，再加入對應的水進行攪拌，攪拌時間5～10min，即可獲得超早強高延性水泥基復合材料。

優選地，步驟(2)制得的超早強高延性水泥基復合材料具有以下性能：初始擴展度大于700mm，2h抗壓強度大于30MPa，28d抗壓強度大于100MPa，抗彎拉強度大于15MPa，極限拉應變大于0.15％。

本發明所述的超早強高延性水泥基復合材料具有良好的流動度，超早強性能、高延性、高后期性能、高耐久性。其與普通混凝土修補劑的具體技術指標見下表1。

表1本發明所制備的超早強高延性水泥基復合材料的技術指標