[發明專利]聚乙烯醇-聚酯混雜纖維ECC材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010511408.0
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111848021A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 魯聰;褚漢;姚一鳴
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

本發明提供一種聚乙烯醇?聚酯混雜纖維ECC材料及其制備方法，該新型ECC材料包括如下質量份數的組分：普通硅酸鹽水泥3.6?9.0份、粉煤灰9.0?14.4份、石英砂3.6?5.4份、聚乙烯醇纖維0.145?0.381份、聚酯纖維0.150?0.269份、水5.04?5.76份、減水劑0.092?0.108份。本發明聚乙烯醇?聚酯混雜纖維ECC材料及其制備方法，該材料具有良好的力學性能，同時顯著降低ECC材料的使用成本，促進高性能ECC材料在建筑工程中的應用。

技術領域

本發明屬于土木工程材料及制備領域，特別是涉及聚乙烯醇-聚酯混雜纖維ECC材料及其制備方法。

背景技術

高延性纖維增強水泥基復合材料(Engineered Cementitious Composites,簡稱ECC)是一種基于細觀斷裂理論設計的高性能材料，在拉彎荷載下呈現出多縫開裂、應變硬化的特性，延性可達傳統混凝土的數百倍、普通FRC的數十倍、鋼筋的數倍，被譽為“可彎曲的混凝土”。同時，ECC可將極限荷載下的裂縫寬度控制在80μm以下，且具有自愈合能力。所以，ECC的推廣應用可以極大地提高混凝土結構的抗滲透性能、抗開裂能力和抗震性能。目前，這種性能優異的材料已經被應用于高速公路伸縮縫、連梁、外墻保溫板等領域。

在ECC的推廣中，首要的問題是降低ECC的成本和提高ECC的拉伸穩定性。然而，無論是目前ECC研究中應用最為廣泛的日本產K-II REC15聚乙烯醇纖維，還是國內廠商生產的聚乙烯醇纖維，都存在價格過高的問題。因此，采用價格較為低廉的聚酯纖維與聚乙烯醇纖維進行混雜來制備ECC材料，可顯著降低ECC的成本。同時，纖維的混雜存在著一定的混雜效應，可以改善單一纖維的力學性能，充分發揮多種纖維的優點，實現優勢互補。將聚乙烯醇纖維和聚酯纖維混雜起來，可以實現不同裂縫寬度下的協同橋接機制。裂縫寬度小于0.1mm時，聚酯纖維的橋接效率比聚乙烯醇纖維高；裂縫寬度在0.3mm左右時，聚乙烯醇纖維起主要橋接作用；當裂縫寬度大于1mm時，聚乙烯醇纖維基本喪失承載力，僅由聚酯纖維來提供橋接力。此外，如果使用再生料聚酯纖維，可以實現塑料垃圾的回收利用，減輕塑料垃圾填埋帶來的環境壓力。

發明內容

為了解決以上問題，本發明提供聚乙烯醇-聚酯混雜纖維ECC材料及其制備方法，具有良好的力學性能，同時顯著降低ECC材料的使用成本，促進高性能ECC材料在建筑工程中的應用，為達此目的，本發明聚乙烯醇-聚酯混雜纖維ECC材料，包括如下質量份數的組分：普通硅酸鹽水泥3.6-9.0份、粉煤灰9.0-14.4份、石英砂3.6-5.4份、聚乙烯醇纖維0.145-0.381份、聚酯纖維0.150-0.269份、水5.04-5.76份、減水劑0.092-0.108份。

作為本發明材料進一步改進，所述普通硅酸鹽水泥為42.5級普通硅酸鹽水泥，燒失量不得大于5.0％，通過80μm方孔篩的篩余小于10.0％，初凝為1h，終凝時間為3h。

作為本發明材料進一步改進，所述粉煤灰為I級F類低鈣粉煤灰，其中游離氧化鈣的質量含量＜1％。

作為本發明材料進一步改進，所述石英砂為80-100目規格，SiO2含量不小于99％。

作為本發明材料進一步改進，所述減水劑為聚羧酸高效減水劑，減水率為30％。

作為本發明材料進一步改進，所述聚乙烯醇纖維極限拉伸強度為900-1100MPa，彈性模量不小于10GPa，直徑為40μm，長度為12mm。

作為本發明材料進一步改進，所述聚酯纖維包含新料聚酯纖維和再生料聚酯纖維，極限拉伸強度為400-900MPa，彈性模量不小于4GPa，直徑為20-40μm，長度為12-18mm。

本發明一種權利要求1-8之一所述的聚乙烯醇-聚酯混雜纖維ECC材料的制備方法，該制備方法可以分為如下步驟：