[發明專利]綠色高延性稻殼灰水泥基復合材料

在審

• 申請號: 202211057586.6
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115594456A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 李碧雄;劉文豐;汪知文;李梁慧;劉星
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B14/06;C04B18/10;C04B16/06;C04B20/04;C04B18/24
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 黃幼陵

本發明所述綠色高延性稻殼灰水泥基復合材料，由如下重量份的原料制備而成：水泥260～560份，粉煤灰540～560份，天然河砂540～560份，稻殼灰55～275份，國產PVA26份，水330份，高效減水劑5.5份。該綠色高延性水泥基復合材料不僅具有優良的抗拉性能，良好得抗彎性能，明顯的多裂縫開裂特征，而且顯著降低了原材料成本，實現了稻殼灰固廢的高效再生利用，促進了水泥基材料的綠色低碳，為HDCC的規模化推廣應用提供了更大的可能。

技術領域

本發明屬于混凝土材料領域，涉及高延性水泥基復合材料及其制備方法。

背景技術

針對普通混凝土的脆性特點，近二十年來以ECC為代表的高延性水泥基復合材料(HDCC)因其極限拉伸變形大、延性好得到了快速發展。高延性水泥基復合材料(HDCC)具有良好的拉伸性能，一方面，克服了普通混凝土脆性的缺點，可以作為工程結構抗震耗能材料或修補材料；另一方面，HDCC在拉伸荷載下可形成大量寬度小于100μm的細裂紋，這種多縫穩定開裂特征使鋼筋難以被腐蝕，故可提高結構構件的耐久性。

現有的HDCC通常由水泥、水、粉煤灰、石英砂以及進口PVA制備而成；進口PVA多選用日本Kuraray公司經特殊涂油工藝處理的PVA纖維，其成本約占整個原材料成本的二分之一；石英砂使用平均粒徑小于150μm的石英砂，相比于河砂，石英砂價格貴很多。再者，相比于普通混凝土，HDCC中水泥占比很大，也會導致生產成本增加。因此，HDCC成本約為普通混凝土的10倍，造價昂貴是限制其在實際工程中的規模化應用的關鍵原因。

稻殼是一種量大面廣的農業固廢物，采用合適的灼燒工藝灼燒后產生的稻殼灰是一種優秀的火山灰材料，但現有的稻殼灰灼燒工藝尚待完善，才能使稻殼灰能部分代替水泥并得到性能優良的HDCC。

發明內容

本發明的目的旨在針對現有技術的不足，提供綠色高延性水泥基復合材料，在保證其良好的拉伸性能和多裂縫開裂特征的同時，大幅降低HDCC的原材料成本，促進HDCC的規模化應用。

本發明所述綠色高延性稻殼灰水泥基復合材料，由如下重量份的原料制備而成：水泥260～560份，粉煤灰540～560份，天然河砂540～560份，稻殼灰55～275份，國產PVA26份，水330份，高效減水劑5.5份。

上述綠色高延性水泥基復合材料，所述水泥優選復合硅酸鹽水泥。

上述綠色高延性水泥基復合材料，所述天然河砂的最大粒徑不超過1.18mm、平均粒徑為369.9μm。

上述綠色高延性水泥基復合材料，所述粉煤灰為F類Ι級粉煤灰，中值粒徑為12.78μm。

上述綠色高延性水泥基復合材料，所述稻殼灰的制備工藝步驟依次如下：

(1)稻殼的預處理

將稻殼用自來水淘洗使其與雜質分離，再通過篩選除掉雜質，然后將除雜后的稻殼干燥去除表面的水分；

(2)稻殼的灼燒

將經步驟(1)預處理后的稻殼低溫灼燒后再高溫灼燒，然后隨爐冷卻至室溫得稻殼灰，所述低溫灼燒的溫度為300～320℃，灼燒的時間為30～90min，所述高溫灼燒的溫度為600～650℃，灼燒的時間為90～150min；

(3)灼燒所得稻殼灰的球磨

將灼燒所得稻殼灰進行球磨后，即得到輔助性膠凝材料用稻殼灰，所述球磨的時間為15～30min。

上述綠色高延性水泥基復合材料，所述國產PVA優選彈性模量不低于35GPa且表面經過涂油處理的高彈性模量PVA纖維。

本發明所述綠色高延性水泥基復合材料，其制備方法的步驟如下：