一种超高韧性地聚物复合材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超高韧性地聚物复合材料及制备方法，属于新型建筑材料技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种超高韧性地聚物复合材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种超高韧性地聚物复合材料及制备方法，属于新型建筑材料

。

技术介绍

[0002]为了克服地聚物的韧性问题，研究者们效仿工程水泥基复合材料的增韧原理，开始将纤维材料引入地聚物中，形成纤维增强地聚物复合材料
。
但纤维增强地聚物的研究还处于起步阶段，需要进一步深入研究其制备工艺
、
材料性能
、
应用范围等方面
。
超高韧性地聚物复合材料的力学性能立足于地聚物复合材料基体强度与纤维的增韧作用，基体的高强度与加入适量纤维形成良好匹配是制备超高韧性地聚物复合材料的关键技术之一
。
[0003]然而，对超高韧性地聚物复合材料进行的设计理论研究尚处于起步阶段，碱激发剂的配合比设计缺乏科学依据，其用法上还是以试验
、
经验为主，没有可以参考的标准或者方法，这样可能导致超高韧性地聚物复合材料力学性能较差，制备的超高韧性地聚物复合材料表现出性能的相对多样性和不可控性，不利于该材料在工程中的推广应用
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种超高韧性地聚物复合材料及其制备方法，以改善目前地聚物脆性大
、
易开裂等问题
。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超高韧性地聚物复合材料，包括矿渣
、
粉煤灰
、
河砂<br/>、
硅酸钠溶液
、
氢氧化钠固体
、
水和
PE
纤维
。
矿渣的配合比为
0.7
‑
1、
粉煤灰的配合比为0‑
0.3、
河砂的配合比为
0.2
‑
0.3、
硅酸钠溶液的配合比为
0.4
‑
0.42、
氢氧化钠固体的配合比为
0.08
‑
0.1、
水的配合比为
0.12
‑
0.14
，以所有组分混合均匀后的总体积为基数，
PE
纤维的掺量占总体积的
2%。
[0006]优选的，
PE
纤维的长度为
12mm,
直径为
25mm
，弹性模量为
122GPa
，抗拉强度为
3100MPa。
[0007]优选的，组分按配合比计算，其中：矿渣的配合比为
0.9
，粉煤灰的配合比为
0.1
，河砂的配合比为
0.2
，硅酸钠溶液的配合比为
0.417
，氢氧化钠固体的配合比为
0.086
，水的配合比为
0.12
，以所有组分混合均匀后的总体积为基数，
PE
纤维的掺量占总体积的
2%。
[0008]一种超高韧性地聚物复合材料的制备方法，包括以下步骤
:
步骤1：碱激发剂的制备按配合比设计要求称取
0.417
的硅酸钠
、0.086
的氢氧化钠和
0.12
的水，首先混合固体氢氧化钠和水，搅拌使其充分溶解，待冷却后加入硅酸钠溶液，再次搅拌均匀并冷却后方可使用；步骤2：矿渣
、
粉煤灰
、
河砂的分散将
S95
级粒化高炉矿渣
、F
类Ⅰ级粉煤灰和粒径范围在
0.1mm
‑
1mm
之间的河砂放入
JJ
‑5搅拌器中，慢速搅拌2分钟，转速
145rad/min
；
步骤3：碱激发剂的添加将步骤2制备的碱激发剂添加到分散好的干料中，在
JJ
‑5搅拌机中慢速搅拌2分钟，转速
145rad/min
；步骤4：
PE
纤维的添加
PE
纤维的掺量占总体积的
2%
；步骤5：搅拌后制备出超高韧性地聚物复合材料
。
[0009]本专利技术的有益效果是：本超高韧性地聚物复合材料
28d
的抗压强度为
80
‑
90Mpa
之间，极限拉伸应变达到
15%
，拉伸开裂强度在
2Mpa
，极限拉伸强度在
3.3Mpa
，在哑铃型标准拉伸试件
80mm
被测段中裂缝的数量为
120
条左右，是一种高延性和高抗拉性能的建筑材料
。
[0010]本专利技术的超高韧性地聚物复合材料以矿渣
、
粉煤灰为前驱体材料，使用由硅酸钠
、
氢氧化钠
、
水组成的碱激发剂制备，使本专利技术的超高韧性地聚物复合材料成为一种绿色的建筑材料
。
[0011]本专利技术的超高韧性地聚物复合材料具有高韧性
、
极限拉伸应变大
、
抗变形能力好的特点，可以广泛用于桥梁工程
、
道路路面工程等大体积结构中，可以有效的避免结构在后续使用中由受拉开裂导致的耐久性不足等问题
。
附图说明
[0012]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明
。
[0013]图1为本专利技术的超高韧性地聚物复合材料制备方法流程图
。
[0014]图2为本专利技术的超高韧性地聚物复合材料的抗拉哑铃型试件的俯视图
。
[0015]图3为本专利技术的超高韧性地聚物复合材料的抗拉哑铃型试件的侧视图
。
[0016]图4为本专利技术制备出的抗拉哑铃型试件的应力应变曲线图
。
[0017]图5为本专利技术
0.7
矿渣和
0.3
粉煤灰配合比的应力应变曲线图
。
[0018]图6为本专利技术
0.8
矿渣和
0.2
粉煤灰配合比的应力应变曲线图
。
[0019]图7为本专利技术
0.9
矿渣和
0.1
粉煤灰配合比的应力应变曲线图
。
[0020]图8为本专利技术1矿渣和0粉煤灰配合比的应力应变曲线图
。
具体实施方式
[0021]一种超高韧性地聚物复合材料，包括矿渣
、
粉煤灰
、
河砂
、
硅酸钠溶液
、
氢氧化钠固体
、
水和
PE
纤维
。
组分按配合比计算，矿渣的配合比为
0.7
‑
1、
粉煤灰的配合比为0‑
0.3、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种超高韧性地聚物复合材料，其特征在于：包括矿渣
、
粉煤灰
、
河砂
、
硅酸钠溶液
、
氢氧化钠固体
、
水和
PE
纤维；矿渣的配合比为
0.7
‑
1、
粉煤灰的配合比为0‑
0.3、
河砂的配合比为
0.2
‑
0.3、
硅酸钠溶液的配合比为
0.4
‑
0.42、
氢氧化钠固体的配合比为
0.08
‑
0.1、
水的配合比为
0.12
‑
0.14
，以所有组分混合均匀后的总体积为基数，
PE
纤维的掺量占总体积的
2%。2.
根据权利要求1所述的一种超高韧性地聚物复合材料，其特征在于：组分按配合比计算，矿渣为
0.9、
粉煤灰为
0.1、
河砂为
0.2、
硅酸钠溶液为
0.417、
氢氧化钠固体为
0.086、
水为
0.12
；以所有组分混合均匀后的总体积为基数，
PE
纤维的掺量占总体积的
2%。3.
根据权利要求2所述的一种超高韧性地聚物复合材料，其特征在于：矿渣为
S95
级粒化高炉矿渣；粉煤灰为
F
类Ⅰ级粉煤灰；河砂粒径范围在
0.1mm
‑
1mm
之间，平均粒径为

【专利技术属性】
技术研发人员：陈深深，程东辉，王丽，王麒光，李科，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：