[發(fā)明專利]一種路用超高韌性水泥基復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910334561.8
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN109942257A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢玉峰;丁婷婷;王卓;徐潤;孫建秀;宋杰;李琳
• 申請（專利權(quán)）人: 山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 孫維傲

本發(fā)明涉及路面材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種路用超高韌性水泥基復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述復(fù)合材料包括如下組分：水泥20％?25％，粉煤灰30％?35％，水10％?15％，纖維1.5％?2％，砂30％?35％，減水劑0.1％?0.3％，增稠劑0.02％?0.03％；所述復(fù)合材料還包括：水泥質(zhì)量10?25％的聚合物改性劑，所述聚合物改性劑由高分子乳液和改性增強(qiáng)劑組成，且高分子乳液和改性增強(qiáng)劑的質(zhì)量比為1.2?1.9：1。本發(fā)明提供復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐久性、抗沖擊性及抗疲勞性能；將其應(yīng)用于傳統(tǒng)瀝青路面結(jié)構(gòu)后能夠更好地解決路面耐久性的問題，有顯著提高路面結(jié)構(gòu)的壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及路面材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種路用超高韌性水泥基復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

本發(fā)明背景技術(shù)中公開的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

超高韌性水泥基復(fù)合材料(Engineered Cementitious Composites，簡稱ECC)是基于微觀力學(xué)材料設(shè)計(jì)理論，采用纖維增強(qiáng)，具有較高的彎拉強(qiáng)度、優(yōu)異變形能力、應(yīng)變硬化及多縫開裂特征的纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，ECC作為一種基于細(xì)觀力學(xué)設(shè)計(jì)的具有超強(qiáng)韌性的亂向分布短纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，在國外已廣泛應(yīng)用于橋梁等傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工程，有效解決了現(xiàn)有橋面鋪裝出現(xiàn)的開裂等病害問題。

專利文獻(xiàn)CN 201710022823.8公開了一種摻入PVA纖維的超高韌性水泥基復(fù)合材料，由水泥、粉煤灰、砂、水、減水劑、增稠劑和PVA纖維組成。該復(fù)合材料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，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。然而，本發(fā)明人認(rèn)為：隨著我國公路建設(shè)的不斷發(fā)展，道路荷載不斷增大，由于目前國內(nèi)高等級公路主要采用半剛性基層瀝青路面，在服務(wù)周期內(nèi)極易出現(xiàn)反射裂縫等路面病害，大大降低了路面的使用壽命，現(xiàn)有的維修方法主要是在已有的道路路面上加鋪罩面層或進(jìn)行表面處置，修護(hù)路表病害，增強(qiáng)現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。或在新的瀝青面層和原有路基之間要加鋪隔層，防止反射裂縫的產(chǎn)生。但混凝土和瀝青的使用給環(huán)境帶來了重大挑戰(zhàn)。水泥是混凝土中關(guān)鍵組成成分，生產(chǎn)水泥每年會釋放超過1.6億公噸的二氧化碳，占全人類活動二氧化碳排放總量的8％，生產(chǎn)水泥的過程中還會產(chǎn)生大量其他污染物，如顆粒物和硫的氧化物。生產(chǎn)1立方米瀝青會消耗7613MJ的原料能，且瀝青是一個大的有機(jī)揮發(fā)物源，資料顯示，每年在美國瀝青路面施工中，會揮發(fā)有機(jī)污染物20萬噸。此外，混凝土和瀝青材料的使用年限有限，導(dǎo)致一些道路的維修和養(yǎng)護(hù)頻繁；因此，有必要進(jìn)一步改善超高韌性水泥基復(fù)合材料的性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在一種路用超高韌性水泥基復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐久性、抗沖擊性及抗疲勞性能；將其應(yīng)用于傳統(tǒng)瀝青路面結(jié)構(gòu)后能夠更好地解決路面耐久性的問題，有顯著提高路面結(jié)構(gòu)的壽命。

本發(fā)明第一目的，是提供一種路用超高韌性水泥基復(fù)合材料。

本發(fā)明第二目的，是提供所述路用超高韌性水泥基復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明第三目的，提供所述路用超高韌性水泥基復(fù)合材料的應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開了下述技術(shù)方案：

首先，本發(fā)明公開一種路用超高韌性水泥基復(fù)合材料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述復(fù)合材料包括如下組分：水泥20％-25％，粉煤灰30％-35％，水10％-15％，纖維1.5％-2％，砂30％-35％，減水劑0.1％-0.3％，增稠劑0.02％-0.03％；所述復(fù)合材料還包括：占水泥質(zhì)量10-25％的聚合物改性劑，所述聚合物改性劑由高分子乳液和改性增強(qiáng)劑組成，且高分子乳液和改性增強(qiáng)劑的質(zhì)量比為1.2-1.9：1。