一种纤维增强水泥基复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种纤维增强水泥基复合材料，尤其是一种超高性能纤维增强水泥基 复合材料。
【背景技术】
[0002] 水泥基材料至今仍是全世界用量最大的建筑材料，混凝土结构也是国家基本建设 中最为广泛应用的结构形式，其在城市建设、水利、海港、交通、民用与工业等领域起着重要 角色。
[0003] 为满足工程行业的一些特殊要求，开始了超高性能混凝土的研宄与应用。超高性 能混凝土相对于普通混凝土存在诸多优势，但目前现有技术工艺还不成熟。超高性能混凝 土主要通过提高颗粒体系的堆积密度、减少孔隙率，从而提高其强度及耐久性，但其脆性 大，且施工、养护存在诸多不便。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在提供一种纤维增强水泥基复合材料，其原料按重量份包括以下组分： 水泥120~160份，细骨料150~200份，粗骨料230~330份，硅灰26~40份，火山灰10~20份， 粉煤灰23~35份，碳纳米管12~25份，聚合物树脂10~23份，减水剂5~12份，水35~55份，纤 维5~20份； 所述水泥选用42. 5普通硅酸盐水泥； 所述细骨料选用粒径〇. l~5mm连续级配砂； 所述粗骨料选用二级配，粒径5~20mm、20~40mm ;; 所述硅灰粒径为〇· 3~0· 8 μπι，5丨02含量大于92% ; 所述粉煤灰选用一级优质粉煤灰； 所述碳纳米管直径10~60nm，长度5~100 μπι，比表面积40~200kg/m3; 所述减水剂选用高效聚羧酸减水剂，减水率35%~45% ; 所述聚合物树脂为无机硅酸锂粘结剂； 所述纤维为玄武岩纤维、高强高模量聚乙烯纤维、高强高模量聚乙烯醇纤维、高强高模 量微筋纤维、钢纤维中的一种或几种。
[0005] 所述玄武岩纤维选用直径13~80 μ m，长度3~45mm。
[0006] 所述高强高模量聚乙烯纤维选用直径15~45 μ m，长度6~30mm。
[0007] 所述高强高模量聚乙烯醇纤维选用直径10~30 μ m，长度3~30mm。
[0008] 所述高强高模量微筋纤维选用0. 1~1. 2_，长度15~60_。
[0009] 所述钢纤维选用直径0. 1~0. 3mm，长度2~60mm。
[0010] 本发明的优点在于：控制水胶比小于〇. 23,选用特定种类、特定粒径、特定用量的 材料，并选用几种优异的纤维材料和聚合物树脂，使其更加密实，强度达到使用要求的条件 下，具有一定韧性，断裂能可达20000~40000J/ m2,且界面粘结强度高；可自然养护，也可以 高温蒸养，可满足模型浇筑、喷射、刮涂等施工工艺。
【具体实施方式】
[0011] 本发明旨在提供一种纤维增强水泥基复合材料，其原料按重量份包括以下组分： 水泥120~160份，细骨料150~200份，粗骨料230~330份，硅灰26~40份，火山灰10~20份， 粉煤灰23~35份，碳纳米管12~25份，聚合物树脂10~23份，减水剂5~12份，水35~55份，纤 维5~20份； 所述水泥选用42. 5普通硅酸盐水泥； 所述细骨料选用粒径〇. l~5mm连续级配砂； 所述粗骨料选用二级配，粒径5~20mm、20~40mm ;; 所述硅灰粒径为〇· 3~0· 8 μπι，5丨02含量大于92% ; 所述粉煤灰选用一级优质粉煤灰； 所述碳纳米管直径10~60nm，长度5~100 μπι，比表面积40~200kg/m3; 所述减水剂选用高效聚羧酸减水剂，减水率35%~45% ; 所述聚合物树脂为无机硅酸锂粘结剂； 所述纤维为玄武岩纤维、高强高模量聚乙烯纤维、高强高模量聚乙烯醇纤维、高强高模 量微筋纤维、钢纤维中的一种或几种； 所述玄武岩纤维选用直径13~80 μπι，长度3~45mm ; 所述高强高模量聚乙烯纤维选用直径15~45 μ m，长度6~30mm ; 所述高强高模量聚乙烯醇纤维选用直径1〇~30 μ m，长度3~30mm ; 所述高强高模量微筋纤维选用〇. 1~1. 2_，长度15~60mm ; 所述钢纤维选用直径〇. l~〇. 3mm，长度2~60mm。
[0012] 下面通过具体的实施例对本发明进一步阐述，但不限制本发明。
[0013] 实施例1 : 水泥 127份 细骨料 165份 粗骨料 274份 钢纤维 13份 硅灰 21份 火山灰 14份 粉煤灰 23份 碳纳米管 18份 无机娃酸锂粘结剂 24份 水 36份 减水剂 7份 先将粗骨料、纤维加入搅拌机搅拌lmin，随后将水泥、细骨料、硅灰、火山灰、粉煤灰、碳 纳米管依次加入搅拌机，继续搅拌30s，随后将水与减水剂混合，加入搅拌机，搅拌30s后加 入无机娃酸锂粘结剂，继续搅拌lmin，出料制作实验样块。 实施例2 水泥 147份 细骨料 155份 粗骨料 254份 钢纤维 7份 高强高模量聚乙烯纤维3份 硅灰 22份 火山灰 12份 粉煤灰 20份 碳纳米管 16份 无机娃酸锂粘结剂 26份 水 40份 减水剂 11份 先将粗骨料、纤维加入搅拌机搅拌lmin，随后将水泥、细骨料、硅灰、火山灰、粉煤灰、碳 纳米管依次加入搅拌机，继续搅拌30s，随后将水与减水剂混合，加入搅拌机，搅拌30s后加 入无机娃酸锂粘结剂，继续搅拌lmin，出料制作实验样块。
[0014] 实施例3 水泥 157份 细骨料 155份 粗骨料 270份 钢纤维 7份 高强高模量微筋纤维 4份 玄武岩纤维 2份 硅灰 28份 火山灰 15份 粉煤灰 19份 碳纳米管 20份 无机娃酸锂粘结剂 25份 水 43份 减水剂 6份 先将粗骨料、纤维加入搅拌机搅拌lmin，随后将水泥、细骨料、硅灰、火山灰、粉煤灰、碳 纳米管依次加入搅拌机，继续搅拌30s，随后将水与减水剂混合，加入搅拌机，搅拌30s后加 入无机娃酸锂粘结剂，继续搅拌lmin，出料制作实验样块。
[0015] 实施例4 水泥 157份 细骨料 155份 粗骨料 270份 高强高模量聚乙烯纤维3份 高强高模量微筋纤维 4份 玄武岩纤维 2份 硅灰 28份 火山灰 15份 粉煤灰 31份 碳纳米管 23份 无机娃酸锂粘结剂 17份 水 43份 减水剂 9份 先将粗骨料、纤维加入搅拌机搅拌lmin，随后将水泥、细骨料、硅灰、火山灰、粉煤灰、碳 纳米管依次加入搅拌机，继续搅拌30s，随后将水与减水剂混合，加入搅拌机，搅拌30s后加 入无机娃酸锂粘结剂，继续搅拌lmin，出料制作实验样块。
[0016] 四组实施例结果对比表：
【主权项】
1. 一种纤维增强水泥基复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分： 水泥120~160份； 细骨料150~200份； 粗骨料230~330份； 硅灰26~40份； 火山灰10~20份； 粉煤灰23~35份； 碳纳米管12~25份； 聚合物树脂1〇~23份； 减水剂5~12份； 水35~55份； 纤维5~20份。2. 如权利要求1所述一种纤维增强水泥基复合材料，，其特征在于， 所述水泥选用42. 5普通硅酸盐水泥； 所述细骨料选用粒径〇.l~5mm连续级配砂； 所述粗骨料选用二级配，粒径5~20mm、20~40mm; 所述硅灰粒径为〇? 3~0. 8ym，5102含量大于92% ; 所述粉煤灰选用一级优质粉煤灰； 所述碳纳米管直径10~60nm，长度5~100ym，比表面积40~200kg/m3; 所述减水剂选用高效聚羧酸减水剂，减水率35%~45% ; 所述聚合物树脂为无机硅酸锂粘结剂； 所述纤维为玄武岩纤维、高强高模量聚乙烯纤维、高强高模量聚乙烯醇纤维、高强高模 量微筋纤维、钢纤维中的一种或几种。3. 如权利要求2所述一种纤维增强水泥基复合材料，其特征在于，所述玄武岩纤维选 用直径13~80ym，长度3~45mm〇4. 如权利要求2所述一种纤维增强水泥基复合材料，，其特征在于，所述高强高模量聚 乙稀纤维选用直径15~45ym，长度6~30mm。5. 如权利要求2所述一种纤维增强水泥基复合材料，，其特征在于，所述高强高模量聚 乙稀醇纤维选用直径10~30ym，长度3~30mm。6. 如权利要求2所述一种纤维增强水泥基复合材料，，其特征在于，所述高强高模量微 筋纤维选用0. 1~1. 2mm，长度15~60mm。7. 如权利要求2所述一种纤维增强水泥基复合材料，，其特征在于，所述钢纤维选用直 径 0? 1~0. 3mm，长度 2~60_。
【专利摘要】本发明旨在提供一种纤维增强水泥基复合材料，其原料按重量份包括以下组分：水泥120~160份，细骨料150~200份，粗骨料230~330份，硅灰26~40份，火山灰10~20份，粉煤灰23~35份，碳纳米管12~25份，聚合物树脂10~23份，减水剂5~12份，水35~55份，纤维5~20份。本发明的优点在于：控制水胶比小于0.23，选用特定种类、特定粒径、特定用量的材料，并选用几种优异的纤维材料和聚合物树脂，使其更加密实，强度达到使用要求的条件下，具有一定韧性，断裂能可达20000~40000J/㎡，且界面粘结强度高；可自然养护，也可以高温蒸养，可满足模型浇筑、喷射、刮涂等施工工艺。
【IPC分类】C04B24/28, C04B18/08, C04B14/48, C04B14/14, C04B28/04, C04B14/06
【公开号】CN104909648
【申请号】CN201510261694
【发明人】史瑞瑾
【申请人】玖青新材料科技（上海）有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月21日