[發(fā)明專利]一種用于抗?jié)B加固的超高延性水泥基復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111167972.6
• 申請(qǐng)日: 2021-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN113816684A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王卓琳;趙宇翔;張永群;陳溪;鄭士舉;石昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海市建筑科學(xué)研究院有限公司;上海建科預(yù)應(yīng)力技術(shù)工程有限公司
• 主分類號(hào): C04B28/04
• 分類號(hào): C04B28/04
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 周一新

本發(fā)明公開了一種用于抗?jié)B加固的超高延性水泥基復(fù)合材料及其制備方法，該水泥基復(fù)合材料由100份水泥、200–400份粉煤灰、60–200份細(xì)砂、1–40份憎水骨料、3–10份減水劑、5–12份合成纖維和70–140份水組成，先將水泥、粉煤灰、細(xì)砂和憎水骨料混合均勻，減水劑加入到水中完全溶解后與上述干料混合均勻，邊攪拌邊加入合成纖維使其均勻分布在拌合物中。本發(fā)明中粉煤灰占比大，可有效提升材料的極限應(yīng)變能力，開裂時(shí)裂縫寬度明顯小于普通纖維增強(qiáng)水泥基材料，同時(shí)憎水骨料可對(duì)滲入裂縫中的水起到排斥作用來(lái)減小細(xì)密裂縫滲透率，保證該水泥基復(fù)合材料在大變形下保持較低的滲透率，具有出色的抗?jié)B加固作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種用于抗?jié)B加固的超高延性水泥基復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

混凝土是應(yīng)用最為廣泛的建筑材料，研究表明未開裂的混凝土具有較好的抗?jié)B性能，即使在抗?jié)B要求較高時(shí)也能通過(guò)聚合物砂漿、防水卷材等措施滿足抗?jié)B要求。然而，混凝土存在延性差、脆性大的缺點(diǎn)，易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生且裂縫寬度難以控制。當(dāng)混凝土開裂時(shí)，其滲透率會(huì)呈指數(shù)增長(zhǎng)，導(dǎo)致嚴(yán)重的滲水，一方面對(duì)建筑的使用性能產(chǎn)生不利影響，另一方面導(dǎo)致鋼筋銹蝕造成結(jié)構(gòu)承載力下降，對(duì)建筑的安全性造成威脅。在混凝土發(fā)生變形開裂時(shí)，聚合物砂漿易和混凝土共同變形開裂，防水卷材與混凝土粘結(jié)面易出現(xiàn)脫粘，現(xiàn)有抗?jié)B方法均難以解決開裂后混凝土的滲漏問(wèn)題。

高延性水泥基復(fù)合材料(Engineering Cementitious Composite，ECC)是美國(guó)密歇根大學(xué)的Victor Li等于1998年提出的新型建筑材料，其極限抗拉應(yīng)變可達(dá)3％以上，有效克服了混凝土的脆性開裂問(wèn)題。與普通混凝土的開裂即斷裂不同，首條裂縫出現(xiàn)后，由于纖維的牽拉作用，ECC并不會(huì)直接斷裂，而是隨應(yīng)力增長(zhǎng)持續(xù)出現(xiàn)新裂縫，在斷裂前形成一系列致密的裂縫，Victor Li教授等對(duì)ECC的滲透性研究證明，變形后ECC的滲透性小于普通混凝土。此外，東南大學(xué)錢吮智教授等研究使用ECC作為橋面、路面材料的優(yōu)勢(shì)，驗(yàn)證了ECC具有高延性、低滲透性和更為明顯的自愈合特性；2003年日本一公司在廣島地區(qū)的Mitaka水壩上噴射一層30mm厚的ECC材料，后續(xù)調(diào)查也表明ECC加固層有效起到抗?jié)B作用。

現(xiàn)有技術(shù)中，專利號(hào)為ZL200910187472.1的發(fā)明專利公開了一種高韌性控裂防滲纖維混凝土，使用中等摻量短纖維增強(qiáng)混凝土控制混凝土的裂縫寬度，但僅聚焦于材料力學(xué)性能方面的優(yōu)勢(shì)，并不含具有憎水性的骨料，也沒有針對(duì)滲透性能進(jìn)行配比與制備方法的優(yōu)化；專利號(hào)為ZL201610826803.1的發(fā)明專利公開了一種超高韌性纖維增強(qiáng)聚合物改性水泥基復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料具有超高的初裂應(yīng)變、較高的彎曲初裂應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)，但開裂后的裂縫寬度較大，在大變形作用下難以有效起到控制滲漏的作用。

發(fā)明內(nèi)容

為解決混凝土在變形作用下的開裂滲漏問(wèn)題，本發(fā)明的主要目的是提供一種用于抗?jié)B加固的超高延性水泥基復(fù)合材料，在具有優(yōu)越力學(xué)性能的同時(shí)可有效降低裂縫寬度，并通過(guò)添加憎水骨料降低單條裂縫的滲透率，起到防止混凝土結(jié)構(gòu)開裂滲漏的作用。

本發(fā)明的另一目的是提供上述超高延性水泥基復(fù)合材料的制備方法，工藝簡(jiǎn)單且適于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供的一種用于抗?jié)B加固的超高延性纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，以100份水泥計(jì)，由水泥100份、粉煤灰200–400份、細(xì)砂60–200份、憎水骨料1–40份、減水劑3–10份、合成纖維5–12份和水70–140份組成。

優(yōu)選地，所述水泥為P·O 42.5級(jí)硅酸鹽水泥。

優(yōu)選地，所述粉煤灰為I級(jí)粉煤灰，且粉煤灰占膠體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于66.7％。

優(yōu)選地，所述細(xì)砂為粒徑不大于0.2mm細(xì)石英砂。

優(yōu)選地，所述憎水骨料為目數(shù)不小于80目且粒徑不大于0.2mm的粉末狀憎水骨料。