一种高耐久性水泥基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高耐久性水泥基复合材料及其制备方法，属于建筑材料技术领域，所述复合材料原料包括：水、石英砂、粉煤灰、减水剂、纳米SiO

【技术实现步骤摘要】
一种高耐久性水泥基复合材料及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种高耐久性水泥基复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着城市的加速发展和新型材料技术的发展，许多水工结构物和海洋工程长期处于复杂多变的恶劣环境中，如海水的长期浸泡、夏季的炎热高温环境等，这些工程长期处于湿热盐耦合环境中，对其耐久性能会产生一定的影响，因此十分有必要对水泥基复合材料在湿热盐耦合环境中的耐久性能进行研究。水是硫酸根离子、氯离子和其它有害物质进入水泥基复合材料的媒介或载体，水的参与导致了水泥基复合材料性能劣化、钢筋锈蚀。水在水泥基复合材料中主要通过裂缝、毛细孔等传到基体中。水的渗透过程将有害物质如硫酸根离子和氯离子等物质，渗透到水泥基复合材料内部，这些有害物质能够在基体内部发生化学反应，生成石膏、钙矾石以及Friedal盐对基体产生损害。因此水分或侵蚀性物质的侵入是引起水泥基复合材料质量劣化、耐久性不足的主要原因。而水泥基复合材料的抗渗性能是其耐久性能的第一道防线，对其耐久性具有重要的影响。因此大幅度提高水泥基复合材料的抗渗性是改善其耐久性能的关键。盐碱地、海洋工程以及使用除冰盐容易造成水泥基复合材料的氯离子侵蚀。由于水泥基复合材料长期处于劣化环境，基体中产生大量的裂缝，氯离子通过裂缝以及毛细孔隙，渗透到基体内部，从而造成了基体的腐蚀。氯离子侵蚀是造成水泥基复合材料结构破坏、钢筋锈蚀和耐久性能等方面破坏的主要因素之一。而合适的温度和湿度都会加速氯离子在水泥基复合材料中的传输速度，加速氯离子对基体的侵蚀作用。跨海大桥的桥墩一直浸没在海水中，面临着氯离子侵蚀的问题，特别是夏季也处于高温环境中，因此也十分有必要研究如何提高湿热盐耦合环境作用下水泥基复合材料抗氯离子侵蚀性能。水泥基复合材料在冬季期间，部分材料会发生类似冻融循环的问题，严重影响建筑物的安全和使用寿命，降低其耐久性能。水泥基复合材料在零上、零下温度，特别是处于零下温度，基体中部分孔隙中的水会结冰，造成体积膨胀，产生膨胀压力；而过冷的水在迁移的过程中，也会产生压力，如渗透压力，当压力过大会造成基体开裂，表面层的脱落等现象，从而导致水泥基复合材料发生冻融循环破坏。水泥基复合材料的抗冻性能是决定其耐久性能的关键因素之一。且水泥基复合材料所处的环境并不是单一的，特别是沿海的水工结构，经常处于湿热盐的环境。因此研究如何提高湿热盐耦合环境作用下水泥基复合材料的抗冻性能具有十分重要的意义。对于海洋工程中，海浪溅湿区易形成干湿循环作用，而干湿循环是对混凝土结构耐久性能产生最不利的环境条件，混凝土长期性能的劣化也都与干湿循环相关。姬永生等人对比了干湿循环和浸泡对混凝土中氯离子传输性能的影响，结果发现，干湿循环条件下更能促进氯离子在混凝土中的传输。因此十分有必要研究如何提高水泥基复合材料在干湿循环条件下的抗氯离子侵蚀性能。
技术实现思路
为解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种高耐久性水泥基复合材料及其制备方法，以提升湿热盐耦合作用下水泥基复合材料的耐久性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：本专利技术提供了一种高耐久性水泥基复合材料，原料按重量份计包括：水320～370份、石英砂480～520份、粉煤灰320～370份、减水剂1.5～9.5份、纳米SiO23.25～16.25份及水泥633.75～646.75份，每立方米所述水泥基复合材料中还掺加0.3～1.5％的聚乙烯醇纤维。优选的，原料按重量份计包括：水350份、石英砂500份、粉煤灰350份、减水剂1.5～9.5份、纳米SiO23.25～16.25份及水泥633.75～646.75份，每立方米所述水泥基复合材料中还掺加0.3～1.5％的聚乙烯醇纤维。优选的，所述水泥为P.O.42.5水泥。优选的，所述聚乙烯醇纤维的抗拉强度≥1400MPa，延伸率≥6.0％。优选的，所述纳米SiO2的平均粒径≤35nm。优选的，所述减水剂的减水率≥20.0％。本专利技术还提供了一种上述所述的水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将水泥、粉煤灰和石英砂混合、搅拌，之后加入纳米SiO2并搅拌，再加入聚乙烯醇纤维并搅拌后，继续加入水和减水剂，搅拌即得所述水泥基复合材料。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过在水泥基复合材料中同时掺入一定比例的纳米SiO2和聚乙烯醇纤维(PVA纤维)，使所得水泥基复合材料湿热盐耦合作用下的抗渗性能、抗氯离子渗透性能、抗冻融循环性能及干湿循环条件作用下抗氯离子侵蚀性能均得到显著提升，从而增强了水泥基复合材料在湿热盐耦合作用下的耐久性，更有利于水泥基复合材料在水工结构物及海洋工程中的应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为PVA纤维掺量对湿热盐耦合环境作用下水泥基复合材料抗渗压力的影响规律图；图2为纳米SiO2掺量对湿热盐耦合环境作用下水泥基复合材料抗渗压力的影响规律图；图3为PVA纤维掺量对湿热盐耦合环境作用下水泥基复合材料电通量值的影响规律图；图4为纳米SiO2掺量对湿热盐耦合环境作用下水泥基复合材料电通量值的影响规律图；图5为PVA纤维对湿热盐耦合作用下水泥基复合材料抗压强度损失率的影响规律图；图6为PVA纤维对湿热盐耦合作用下水泥基复合材料质量损失率的影响规律图；图7为纳米SiO2对湿热盐耦合环境作用下水泥基复合材料抗压强度损失率的影响规律图；图8为纳米SiO2对湿热盐耦合环境作用下水泥基复合材料质量损失率的影响规律图；图9为PVA纤维对湿热盐耦合环境作用下纳米SiO2增强水泥基复合材料抗压强度损失率的影响规律图；图10为PVA纤维对湿热盐耦合环境作用下纳米SiO2增强水泥基复合材料质量损失率的影响规律图；图11(a)～(d)分别为P-1.2、N-1.5、PN-0.9-1.5及PN-1.2-1.5经湿热盐耦合作用后循环冻融125次后的表观形态图；图12(a)～(d)分别为P-1.2经湿热盐耦合作用后冻融循环前及冻融循环125次后、N-1.5及PN-1.2-1.5经湿热盐耦合作用后冻融循环125次后的SEM图；图13为PVA纤维掺量对湿热盐耦合环境作用下水泥基复合材料抗压强度耐腐蚀系数的影响规律图；图14为纳米SiO2对湿热盐耦合环境作用下抗压强度耐蚀系数的影响规律图。具体实施方式现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高耐久性水泥基复合材料，其特征在于，原料按重量份计包括：水320～370份、石英砂480～520份、粉煤灰320～370份、减水剂1.5～9.5份、纳米SiO

【技术特征摘要】
1.一种高耐久性水泥基复合材料，其特征在于，原料按重量份计包括：水320～370份、石英砂480～520份、粉煤灰320～370份、减水剂1.5～9.5份、纳米SiO23.25～16.25份及水泥633.75～646.75份，每立方米所述水泥基复合材料中还掺加0.3～1.5％的聚乙烯醇纤维。


2.根据权利要求1所述的水泥基复合材料，其特征在于，原料按重量份计包括：水350份、石英砂500份、粉煤灰350份、减水剂1.5～9.5份、纳米SiO23.25～16.25份及水泥633.75～646.75份，每立方米所述水泥基复合材料中还掺加0.3～1.5％的聚乙烯醇纤维。


3.根据权利要求1所述的水泥基复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，郭进军，郑元勋，王娟，王珂珣，高真，袁鹏，杨永辉，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41