本发明专利技术提供了一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料，由水泥、粉煤灰、砂、水、减水剂、增稠剂和PVA纤维组成。本发明专利技术还提供了上述的水泥基复合材料的制备方法，将水泥、粉煤灰、砂和增稠剂加入到一个搅拌锅中，在公转62±5r/min，自转140±5r/min的条件下干搅2～4分钟至均匀；将水和减水剂加入搅拌锅，在公转125±10r/min，自转285±10r/min的条件下搅拌3～5分钟；加入PVA纤维，再搅拌5～8分钟，直至纤维分散均匀，即得到所述的超高韧性水泥基复合材料。本发明专利技术由于使用了国产PVA纤维，大大降低了成本，便于高延性水泥基复合材料在我国工程领域的应用推广。同时，加入了大量粉煤灰作为原材料，消耗了现有的不利于环保的工业废渣，减少了水泥的用量，有利于减少碳排放，使得高延性水泥基复合材料更加绿色。
【技术实现步骤摘要】
掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料及其制备方法
本专利技术属于材料学领域，涉及一种水泥材料，具体来说是一种超高韧性水泥基复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着工程建筑对混凝土材料的性能要求越来越高，普通的混凝土材料抗拉强度低、易开裂、脆性大的缺点己经不能满足工程需要。为了改进以克服这些缺点，近半个世纪以来，材料科学工作者和工程界开展了更为广泛的探索和研究，现在得到一致认可的是在水泥基材料中掺入纤维有助于提高混凝土的抗拉强度和受拉延性。不管是早期在混凝土中掺入钢纤维，还是近年来掺入聚乙烯醇纤维（PVA）等都取得了显著效果，明显改变材料的性能。进入21世纪，一种利用高强PVA、PE纤维等增强的超高韧性水泥基复合材料得到了广泛研究，该水泥基复合材料是一种掺有较低体积率短纤维的乱向增强新型高性能纤维水泥基材料。超高韧性水泥基复合材料使用常规的搅拌和施工工艺，在应用技术上不存在较高的要求，十分易于工程应用。目前材料采用的主要纤维材料是PVA纤维、PE纤维等，但是不同纤维在实验研究过程当中有着较为明显的差异，即使是同种纤维国外纤维对于材料性能的改善也优于国内。因此，研究不同纤维对材料性能的影响，将有利于了解国内外纤维对材料性能影响效果的差异，为国内纤维生产加工提供有利信息，从而促进纤维材料生产本土化，将很好的推进材料在国内的推广与使用。
技术实现思路
针对现有技术中的上述技术问题，本专利技术提供了一种超高韧性水泥基复合材料及其制备方法，所述的这种超高韧性水泥基复合材料及其制备方法要解决现有技术中的混凝土材料抗拉强度低、易开裂、脆性大的技术问题。本专利技术提供了一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料，由如下质量份数的组份组成：水泥175~225份；粉煤灰440~490份；砂175~225份；水175~225份；减水剂5.5~6.5份；增稠剂0.8~1.2份；PVA纤维12~16份。进一步的，所述的水泥为强度等级52.5级的硅酸盐水泥。进一步的，所述的粉煤灰为一级粉煤灰。进一步的，所述的减水剂为聚羧酸系高性能减水剂、或萘系高效减水剂。进一步的，所述的增稠剂为甲基纤维素醚。进一步的，所述的砂为30-100目的石英砂，最大粒径不超过0.6mm。进一步的，所述的纤维为购自永安市宝华林实业发展有限公司的宝华林牌纤维，其纤维长度为12mm，直径为33μm，抗拉强度为1120Mpa，弹性模量为31.3Gpa；或者所述的纤维购自安徽皖维高新材料股份有限公司的皖维牌纤维，其纤维长度为12mm，直径为33μm，抗拉强度为1237Mpa，弹性模量为31.3Gpa；或者来自日本Kuraray纤维。本专利技术还提供了上述的一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)按照质量份数称取水泥、粉煤灰、砂、水、减水剂、增稠剂、PVA纤维；2)将水泥、粉煤灰、砂和增稠剂加入到一个搅拌锅中，在公转62±5r/min，自转140±5r/min的条件下干搅2～4分钟至均匀；3)将水和减水剂加入搅拌锅，在公转125±10r/min，自转285±10r/min的条件下搅拌3～5分钟；4)加入纤维，再搅拌5～8分钟，直至纤维分散均匀，即得到所述的超高韧性水泥基复合材料。本专利技术加入了大量粉煤灰作为原材料，消耗了现有的不利于环保的工业废渣，同时减少了水泥的用量，有利于减少碳排放，使得高延性水泥基复合材料更加绿色。本专利技术和已有技术相比，其技术进步是显著的。和传统高延性水泥基复合材料相比，本专利技术由于使用了国产PVA纤维，大大降低了成本，从而便于高延性水泥基复合材料在我国工程领域的应用推广。附图说明：图1为本专利技术的一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料单轴直接拉伸示意图。图2为本专利技术的一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料单轴直接拉伸应力-应变对比示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。实施例1本专利技术提供了一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料，由如下质量份数的组份组成：水泥175~225份；粉煤灰440~490份；砂175~225份；水175~225份；减水剂5.5~6.5份；增稠剂0.8~1.2份；PVA纤维12~16份。进一步的，所述的水泥为强度等级52.5级的硅酸盐水泥。进一步的，所述的粉煤灰为一级粉煤灰。进一步的，所述的减水剂为聚羧酸系高性能减水剂、或萘系高效减水剂。进一步的，所述的增稠剂为甲基纤维素醚。进一步的，所述的砂为30-100目的石英砂，最大粒径不超过0.6mm。进一步的，所述的纤维为购自永安市宝华林实业发展有限公司的宝华林牌纤维，其纤维长度为12mm，直径为33μm，抗拉强度为1120Mpa，弹性模量为31.3Gpa；或者所述的纤维购自安徽皖维高新材料股份有限公司的皖维牌纤维，其纤维长度为12mm，直径为33μm，抗拉强度为1237Mpa，弹性模量为31.3Gpa；或者来自日本Kuraray纤维。具体的各个实施例按如下表所示的各组分的份数进行配比：项目实例1实例2实例3水泥200份200份200份粉煤灰466份466份466份砂200份200份200份水200份200份200份减水剂6份6份6份增稠剂1份1份1份纤维皖维14份宝华林14份（日本Kuraray）14份按照如下步骤进行制备：步骤一：加入相应质量比例的水泥、粉煤灰、砂和增稠剂到搅拌锅中，在公转62±5r/min，自转140±5r/min的条件下干搅2～4分钟至均匀；步骤二：将水和减水剂按所述的比例加入搅拌锅，在公转125±10r/min，自转285±10r/min的条件下搅拌3～5分钟（浆体不结块成团，具有一定流动性即可）；步骤三：加入所述比例的PVA纤维，再搅拌5～8分钟，直至聚乙烯醇纤维分散均匀，即得到所述的一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料。由图1和图2可知：试块在养护相同时间之后，在电子万能试验机上进行单轴直接拉伸试验，并对实验数据进行实时采集，绘制出应力-应变关系曲线。通过实验结果可以看出，试块抗拉应力相差无几，但由安徽皖维纤维配制试块的抗拉应变可达5%，日本Kuraray纤维试块为4%，宝华林纤维试块为3.5%，安徽皖维纤维比日本Kuraray纤维表现出更好的抗拉性能。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料，其特征在于由如下质量份数的组份组成：水泥 175~225份；粉煤灰 440~490份；砂 175~225份；水 175~225份；减水剂 5.5~6.5份；增稠剂 0.8~1.2份；PVA纤维 12~16份。
【技术特征摘要】
1.一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料，其特征在于由如下质量份数的组份组成：水泥175~225份；粉煤灰440~490份；砂175~225份；水175~225份；减水剂5.5~6.5份；增稠剂0.8~1.2份；PVA纤维12~16份。2.根据权利要求1所述的一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料，其特征在于：所述的水泥为强度等级52.5级的硅酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料，其特征在于：所述的粉煤灰为一级粉煤灰。4.根据权利要求1所述的一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料，其特征在于：所述的减水剂为聚羧酸系高性能减水剂或萘系高效减水剂。5.根据权利要求1所述的一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料，其特征在于：所述的增稠剂为甲基纤维素醚。6.根据权利要求1所述的一种掺入PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料，其特征在于：所述的砂为30-100目的石英砂，最大粒径不超过0.6mm。7.根据权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：阚黎黎，曹号，王家豪，段贝贝，龚雅文，陶毅晨，盛昊煜，闫涛，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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