一种PVA纤维增强水泥基复合材料及其在桥梁工程中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种水泥基复合材料，尤其为一种PVA纤维增强水泥基复合材料及其在桥梁工程中的应用，包括将胶凝材料和PVA纤维放入搅拌机内搅拌，再将砂子投入搅拌机内搅拌，将减水剂和水充分混合后缓慢倒入搅拌机搅拌；搅拌完成后，将水泥基材料装入模具内，将模具置于振动台上振动，用刮刀抹平，静置室内养护24h后拆模。本发明专利技术采用新型材料,常温下呈弹塑态,弹性变形比较大,能满足不断重复的温度和荷载变形的需要具有很强的裂缝控制能力,可以防止水及其他侵蚀性物质渗入到桥面的下部,侵蚀桥梁构件,进而影响桥梁耐久性。件,进而影响桥梁耐久性。件,进而影响桥梁耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种PVA纤维增强水泥基复合材料及其在桥梁工程中的应用


[0001]本专利技术涉及一种水泥基复合材料，尤其是一种PVA纤维增强水泥基复合材料及其在桥梁工程中的应用。

技术介绍

[0002]ECC是工程水泥复合材料的简称，是利用断裂力学和微观力学原理，通过对组成的材料体系进行系统地设计、调整和优化得到的复合材料，在体积率约为 2%的纤维(主要是合成纤维)掺量下便可稳定地获得3%以上的拉应变，使用常规混凝土的搅拌方式和加工工艺便可成型。ECC 材料是以粉煤灰、水泥、砂和外加剂等构成基体，并掺入短纤维对其增强增韧，经搅拌、注模、养护硬化而成的一种人工石材，是一种高韧性、高延性、抗拉性能和控裂性能优异的高性能材料。
[0003]聚乙烯醇纤维，作为一种新型合成纤维，在改善混凝土脆性方面有着广泛的应用前景。在大型水利和水电工程、隧道、桥梁、道路以及城市中的高架桥、地铁和管道等基础设施工程中，高性能混凝土已经应用于越来越多的实际工程中。PVA纤维增强水泥基复合材料作为近年来被广泛研究的建筑材料，具有韧性高、抗裂性强等优点。自从出现以来，便受到国内外学者的重视。
[0004]聚乙烯醇纤维增韧水泥基复合材料是一种拉伸变形性能优异的水泥基复合材料，最早由美国密歇根大学的 Victor C. Li教授和麻省理工大学的 Christopher K. Y. Leung 教授于1992年提出，是利用微观力学和断裂力学原理，对材料体系进行系统设计、调整和优化而得到的复合材料。近年来，国内外很多学者和科研团队都陆续开展了 PVAr/>‑
ECC 材料的研究工作。 研究人员对该材料的基本力学性能和耐久性开展了大量的研究，其中包括直接拉伸性能、压缩性能、弯曲性能、抗剪性能、断裂特性、收缩性能、抗冲击性能、徐变性能、长期应变能力、抗剥落性、抗疲劳性能、耐磨性、自愈合能力、抗渗透性能、抗冻融循环能力、耐腐蚀能力、耐湿热老化性能等。
[0005]ECC的超高韧性以及其应变
‑
硬化的特性可以承受相邻桥梁板温度伸缩引起的变形,而其饱和多缝开裂时对最大裂缝宽度的控制能力又能很好的解决渗漏侵蚀的问题。这种韧性的连接板集成了普通连接件和刚性连接板的优点,具有很高的实用性和经济性。ECC 具有良好的裂缝控制能力，在开裂时呈现出多微缝开裂的特性，具有良好的延性，可用于无伸缩缝桥面连接板及其修补。所以，现有技术中急需一种将ECC材料应用于桥梁工程中的工艺。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是通过提出一种PVA纤维增强水泥基复合材料及其在桥梁工程中的应用，以解决上述
技术介绍
中提出的缺陷。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下：提供一种PVA纤维增强水泥基复合材料及其在桥梁工程中的应用，包括如下质量
份数的组分：水泥400～500份，减水剂5～5.5份，PVA纤维10～50份，细集料 1500～1700份，粉煤灰50～165份，水200～300份。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述水泥采用硅酸盐水泥。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述PVA纤维的直径为3
‑
12mm。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述减水剂采用聚羧酸高效减水剂。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述细集料采用砂或石屑。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述粉煤灰采用一级粉煤灰。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述PVA纤维增强水泥基复合材料的制备方法如下：将胶凝材料和PVA纤维放入搅拌机内搅拌，再将砂子投入搅拌机内搅拌，将减水剂和水充分混合后缓慢倒入搅拌机搅拌；搅拌完成后，将水泥基材料装入模具内，将模具置于振动台上振动，用刮刀抹平，静置室内养护24h后拆模。
[0014]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述搅拌时间为60～100s，所述振动时间为5～15s。
[0015]本专利技术还提供了一种上述PVA纤维增强水泥基复合材料在桥梁工程中的应用。
[0016]本专利技术提供的PVA纤维增强水泥基复合材料在应用于桥梁工程中具有以下优点：（1）ECC连接板采用新型材料,常温下呈弹塑态,弹性变形比较大,能满足不断重复的温度和荷载变形的需要具有很强的裂缝控制能力,可以防止水及其他侵蚀性物质渗入到桥面的下部,侵蚀桥梁构件,进而影响桥梁耐久性；（2）ECC连接板与左右桥面或路面形成连续的结构,因而使行车更加平稳、舒适、安全、可靠；（3）ECC连接板可以避免伸缩缝处与路面及刚柔结合部位出现的啃边、开裂等病害,及在接缝处不发生跳车,行车平稳舒适,增加通行能力和运输量,避免交通拥挤堵塞等；（4）由于ECC是一种高韧性的延性材料,具有很强的吸收能量的能力,能吸收各方面的变形和震动,对桥梁的减震有利。
附图说明
[0017]图1为本专利技术优选实施例中抗压强度发育速率正交分析图；图2为本专利技术优选实施例中抗压强度正交分析图一；图3为本专利技术优选实施例中抗压强度正交分析图二。
具体实施方式
[0018]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]参照图1
‑
3，本专利技术优选实施例提供了一种PVA纤维增强水泥基复合材料及其在桥梁工程中的应用。其中，PVA纤维增强水泥基复合材料包括水泥、减水剂、PVA纤维、细集料、粉煤灰和水。
[0020]其中，本实施例中所用水泥为甘肃祁连山水泥集团股份有限公司生产的P.Ⅱ52.5级硅酸盐水泥。所用水泥的各项指标符合GB175
‑
1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》要求，水泥的各项技术性能指标见表1。
[0021]表1 水泥参数减水剂为山西奥瑞特建材科技有限公司生产的ART
‑
001聚羧酸高效减水剂，符合GB8076
‑
2008《混凝土外加剂》，减水剂的各项技术性能指标见表2。
[0022]表2 减水剂参数PVA纤维为日本可乐丽株式会社生产的直径为31
µ
m的KURALON K
‑Ⅱ‑
6/9/12mm聚乙烯醇纤维，符合GB/T14343
‑
2008《化学纤维 长丝线密度试验方法》，PVA纤维的各项技术性能指标见表3。
[0023]表3 PVA纤维参数
细集料：天然砂，细度模数为2.72粉煤灰：一级粉煤灰水：兰州七里河区自来水本实施例以三种不同粉煤灰掺量（54、108、162）的普通水泥基材料为基准组（D1、D2、D3），其余九组为正交试验组。正交因素水平表如表4所示，试验配合比如表5所示。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PVA纤维增强水泥基复合材料，其特征在于：包括如下质量份数的组分：水泥400～500份，减水剂5～5.5份，PVA纤维 10～50份，细集料 1500～1700份，粉煤灰50～165份，水200～300份。2.根据权利要求1所述的PVA纤维增强水泥基复合材料，其特征在于：所述水泥采用硅酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的PVA纤维增强水泥基复合材料，其特征在于：所述PVA纤维的直径为3
‑
12mm。4.根据权利要求1所述的PVA纤维增强水泥基复合材料，其特征在于：所述减水剂采用聚羧酸高效减水剂。5.根据权利要求1所述的PVA纤维增强水泥基复合材料，其特征在于：所述细集料采用砂或石屑。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏，王超，王得军，李杰，任猛，高常海，张华，贾成楠，甘继蓬，
申请(专利权)人：中铁二十局集团市政工程有限公司，
类型：发明
国别省市：