绿色高延性稻壳灰水泥基复合材料制造技术

本发明专利技术所述绿色高延性稻壳灰水泥基复合材料，由如下重量份的原料制备而成：水泥260～560份，粉煤灰540～560份，天然河砂540～560份，稻壳灰55～275份，国产PVA26份，水330份，高效减水剂5.5份。该绿色高延性水泥基复合材料不仅具有优良的抗拉性能，良好得抗弯性能，明显的多裂缝开裂特征，而且显著降低了原材料成本，实现了稻壳灰固废的高效再生利用，促进了水泥基材料的绿色低碳，为HDCC的规模化推广应用提供了更大的可能。用提供了更大的可能。用提供了更大的可能。

【技术实现步骤摘要】
绿色高延性稻壳灰水泥基复合材料


[0001]本专利技术属于混凝土材料领域，涉及高延性水泥基复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]针对普通混凝土的脆性特点，近二十年来以ECC为代表的高延性水泥基复合材料(HDCC)因其极限拉伸变形大、延性好得到了快速发展。高延性水泥基复合材料(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点，可以作为工程结构抗震耗能材料或修补材料；另一方面，HDCC在拉伸荷载下可形成大量宽度小于100μm的细裂纹，这种多缝稳定开裂特征使钢筋难以被腐蚀，故可提高结构构件的耐久性。
[0003]现有的HDCC通常由水泥、水、粉煤灰、石英砂以及进口PVA制备而成；进口PVA多选用日本Kuraray公司经特殊涂油工艺处理的PVA纤维，其成本约占整个原材料成本的二分之一；石英砂使用平均粒径小于150μm的石英砂，相比于河砂，石英砂价格贵很多。再者，相比于普通混凝土，HDCC中水泥占比很大，也会导致生产成本增加。因此，HDCC成本约为普通混凝土的10倍，造价昂贵是限制其在实际工程中的规模化应用的关键原因。
[0004]稻壳是一种量大面广的农业固废物，采用合适的灼烧工艺灼烧后产生的稻壳灰是一种优秀的火山灰材料，但现有的稻壳灰灼烧工艺尚待完善，才能使稻壳灰能部分代替水泥并得到性能优良的HDCC。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的旨在针对现有技术的不足，提供绿色高延性水泥基复合材料，在保证其良好的拉伸性能和多裂缝开裂特征的同时，大幅降低HDCC的原材料成本，促进HDCC的规模化应用。
[0006]本专利技术所述绿色高延性稻壳灰水泥基复合材料，由如下重量份的原料制备而成：水泥260～560份，粉煤灰540～560份，天然河砂540～560份，稻壳灰55～275份，国产PVA26份，水330份，高效减水剂5.5份。
[0007]上述绿色高延性水泥基复合材料，所述水泥优选复合硅酸盐水泥。
[0008]上述绿色高延性水泥基复合材料，所述天然河砂的最大粒径不超过1.18mm、平均粒径为369.9μm。
[0009]上述绿色高延性水泥基复合材料，所述粉煤灰为F类Ι级粉煤灰，中值粒径为12.78μm。
[0010]上述绿色高延性水泥基复合材料，所述稻壳灰的制备工艺步骤依次如下：
[0011](1)稻壳的预处理
[0012]将稻壳用自来水淘洗使其与杂质分离，再通过筛选除掉杂质，然后将除杂后的稻壳干燥去除表面的水分；
[0013](2)稻壳的灼烧
[0014]将经步骤(1)预处理后的稻壳低温灼烧后再高温灼烧，然后随炉冷却至室温得稻
壳灰，所述低温灼烧的温度为300～320℃，灼烧的时间为30～90min，所述高温灼烧的温度为600～650℃，灼烧的时间为90～150min；
[0015](3)灼烧所得稻壳灰的球磨
[0016]将灼烧所得稻壳灰进行球磨后，即得到辅助性胶凝材料用稻壳灰，所述球磨的时间为15～30min。
[0017]上述绿色高延性水泥基复合材料，所述国产PVA优选弹性模量不低于35GPa且表面经过涂油处理的高弹性模量PVA纤维。
[0018]本专利技术所述绿色高延性水泥基复合材料，其制备方法的步骤如下：
[0019](1)将按照上述重量份准备的水泥、粉煤灰、稻壳灰和天然河砂倒入搅拌机中并拌合均匀形成混合粉料；
[0020](2)将按照上述重量份准备的减水剂和水分两次添加到装有混合粉料的搅拌机中，采用搅拌机的低速挡进行搅拌，直到形成均匀流动的砂浆，每次加入减水剂和水总量的二分之一；
[0021](3)保持搅拌机在低速挡搅拌运行，将按照上述重量比准备的国产PVA加入均匀流动的砂浆中，直至所述PVA均匀分布在砂浆中停止搅拌；
[0022](4)将步骤(3)得到的浆体浇入模具中，并进行振捣和养护成型，即可制得绿色高延性水泥基复合材料。
[0023]本专利技术所述绿色高延性水泥基复合材料，具有以下有益效果：
[0024]1、本专利技术所述绿色高延性水泥基复合材料具有优良的抗拉性能，极限拉伸应变增大，抗弯性能良好，具有明显的多裂缝开裂特征(见实施例和对比例)。
[0025]2、将稻壳灰成功的用于了HDCC制备，不仅替代了部分水泥，减少了水泥用量，还实现了固废的高效再生利用，环保效益显著，且稻壳灰的掺入有利于提高HDCC的极限拉伸应变。
[0026]3、原料用国产PVA替代进口PVA、用天然河砂替代石英砂，用稻壳灰替代部分水泥，不仅显著降低了HDCC的原材料成本，为HDCC的规模化推广应用提供了更大的可能，而且可减少对进口PVA的依赖。
附图说明
[0027]图1为对比例制备的HDCC进行单轴拉伸试验后的开裂状况图。
[0028]图2为实施例1制备的绿色高延性水泥基复合材料进行单轴拉伸试验后的开裂状况图。
[0029]图3为实施例2制备的绿色高延性水泥基复合材料进行单轴拉伸试验后的开裂状况图。
[0030]图4为实施例3制备的绿色高延性水泥基复合材料进行单轴拉伸试验后的开裂状况图。
[0031]图5为实施例1、实施例2、实施例3制备的绿色高延性水泥基复合材料及对比例制备的HDCC进行四点弯曲试验所测量的峰值荷载图。
具体实施方式
[0032]以下通过实施例和对比例并结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例。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的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本专利技术所保护的范围。
[0033]以下实施例中，所述稻壳灰的制备工艺步骤依次如下：
[0034](1)稻壳的预处理
[0035]将稻壳用自来水淘洗使其与杂质分离，再通过筛选除掉杂质，然后将除杂后的稻壳干燥去除表面的水分；
[0036](2)稻壳的灼烧
[0037]将经步骤(1)预处理后的稻壳低温灼烧后再高温灼烧，然后随炉冷却至室温得稻壳灰，所述低温灼烧的温度为300℃，灼烧的时间为60min，所述高温灼烧的温度为600℃，灼烧的时间为120min；
[0038](3)灼烧所得稻壳灰的球磨
[0039]将灼烧所得稻壳灰进行球磨后，即得到辅助性胶凝材料用稻壳灰，所述球磨的时间为30min。
[0040]以下实施例中，所述PVA为福建宝华林实业有限公司生产的高弹性模量PVA纤维(弹性模量为38
‑
41GPa)。
[0041]以下实施例中，所述粉煤灰为宜宾志意粉煤灰公司所生产的F类(低钙)Ι级粉煤灰。
[0042]以下实施例中，所述天然河砂的最大粒径不超过1.18mm、平均粒径约369.9μm。
[0043]以下实施例中，所述水泥为拉法基P
·
C 42.5R复合硅酸盐水泥。
[0044]以下实施例中，所述水为生活自来水。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.绿色高延性稻壳灰水泥基复合材料，其特征在于由如下重量份的原料制备而成：水泥260～560份，粉煤灰540～560份，天然河砂540～560份，稻壳灰55～275份，国产PVA26份，水330份，高效减水剂5.5份。2.根据权利要求1所述绿色高延性水泥基复合材料，其特征在于所述水泥采用复合硅酸盐水泥。3.根据权利要求1或2所述绿色高延性水泥基复合材料，其特征在于所述天然河砂的最大粒径不超过1.18mm、平均粒径为369.9μm。4.根据权利要求1或2所述绿色高延性水泥基复合材料，其特征在于所述粉煤灰为F类Ι级粉煤灰，中值粒径为12.78μm。5.根据权利要求3所述绿色高延性水泥基复合材料，其特征在于所述粉煤灰为F类Ι级粉煤灰，中值粒径为12.78μm。6.根据权利要求1或2所述绿色高延性水泥基复合材料，其特征在于所述稻壳灰的制备工艺步骤依次如下：(1)稻壳的预处理将稻壳用自来水淘洗使其与杂质分离，再通过筛选除掉杂质，然后将除杂后的稻壳干燥去除表面的水分；(2)稻壳的灼烧将经步骤(1)预处理后的稻壳低温灼烧后再高温灼烧，然后随炉冷却至室温得稻壳灰，所述低温灼烧的温度为300～320℃，灼烧的时间为30～90min，所述高温灼烧的温度为600～650℃，灼烧的时间为90～150min；(3)灼烧所得稻壳灰的球磨将灼烧所得稻壳灰进行球磨后，即得到辅助性胶凝材料用稻壳灰，所述球磨的时间为15～30min。7.根据权利要求3所述绿色高延性水泥基复合材料，其特征在于所述稻壳灰的制备工艺步骤依次如下：(1)稻...

【专利技术属性】
技术研发人员：李碧雄，刘文丰，汪知文，李梁慧，刘星，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：