一种高延性水泥基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高延性水泥基复合材料，按重量份数计，包括硅酸盐水泥

【技术实现步骤摘要】
一种高延性水泥基复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水泥基材料
，具体而言，涉及一种高延性水泥基复合材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]高延性水泥基复合材料，是基于微观力学和断裂力学对基体
、
纤维
、
界面进行配合比设计，通过纤维增韧的复合材料
。
国际国内学者对其各项性能和工程应用做了大量研究
。
高延性水泥基复合材料具有超强的受拉变形能力，在单轴拉伸情况下其极限拉伸应变可超过3％；同时，在受拉时表现为类似于金属材料才有的应变硬化行为
。
[0003]目前国内外大多使用日本
PVA
纤维来制备高延性水泥基复合材料，由于该种纤维售价高，导致纤维费用占总材料费用近
80
％
。
目前市场上高延性水泥基复合材料售价
8000
～
12000
元
/m3，高昂的成本极大程度限制了其在工程上的推广应用
。
[0004]为了满足使用时对强度的需求，现有技术有进行掺入国产合成纤维
(PP
纤维
、PAN
纤维
、PVA
纤维
、POM
纤维等
)
，合成纤维的掺入可以改善的延性和弯曲韧性，但同时也会导致其工作性能显著降低，且上述合成纤维成本高，限制了其推广应用
。
[0005]因此，如何获得低成本
、
高延性的水泥基复合材料，成为目前亟待解决的重要问题
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种高延性水泥基复合材料及其制备方法，其不仅具有优异的力学性能，可以提高结构的强度和耐久性，且具有高延性和高强度
。
[0007]本专利技术的实施例通过以下技术方案实现：
[0008]一种高延性水泥基复合材料，按重量份数计，包括普通硅酸盐水泥
20
‑
30
份
、
粉煤灰
25
‑
45
份
、
矿粉
10
‑
20
份
、PP
纤维1‑2份，聚羧酸高性能减水剂
0.5
‑1份
、40
‑
70
目石英砂1‑
10
份
、70
‑
100
目石英砂5‑
10
份
、
聚丙烯酰胺
0.1
‑
0.5
份
、
水
15
‑
20
份；所述改性
PP
纤维为通过纳米碳酸钙
、
纳米二氧化硅及偶联剂改性的
PP
纤维
。
[0009]本专利技术通过上述组分及配比的协同作用，所得的材料不仅具有优异的力学性能，可以提高结构的力学性能和耐久性，且具有高延性和高强度，性能优良，耐久性好，可以满足浇筑
、
模压
、
喷射等多种施工工艺要求，有效地加固砌筑结构和普通钢筋混凝土结构，提高建筑的抗震性能，除此之外，原料组分的选择及制备方法的生产成本仅为传统超延性复合材料的
1/4
～
1/2
，具有优异的经济效益；尤其是加入的经过改性后的
PP
纤维，其表面粗糙度增加
、
纤维接触角降低，使水泥基复合材料在施工过程中流动性更好
、
密实度更高，可更好地满足填充要求，且改性后
PP
纤维表面引入了碳氧双键和碳碳键等活性官能团，改善了
PP
纤维与水泥基体之间的界面附着力，提高了水泥砂浆抗盐侵蚀性，抗压性能效果显著
。
[0010]进一步地，所述改性
PP
纤维的制备方法为：
[0011](1)
先利用氩等离子体对
PP
纤维进行等离子体处理1‑
5min
，得第一
PP
纤维；本专利技术
预先利用等离子体对
PP
纤维进行等离子体处理，使
PP
纤维疏水表面转变为亲水表面，增加
PP
纤维与基体之间的物理黏附，且使得其对水泥的断裂模数和韧性得以增强；
[0012](2)
用醇溶剂
(
如乙醇
)
将第一
PP
纤维浸泡
10
‑
15h
，洗涤干燥；然后加入去离子水
、
醇溶剂和硅烷偶联剂
(KH
‑
550
，浓度
30
‑
50
％
)
的混合溶液，在
50
‑
70℃
下超声浸泡6‑
8h
，洗涤干燥，冷却，得第二
PP
纤维；混合溶液中去离子水
、
醇溶剂和硅烷偶联剂的质量比为1：6‑
12
：5‑
10
；混合溶液与第一
PP
纤维的液固比为
10
‑
20:1
；
[0013](3)
将去离子水
、
聚丙烯酸钠
、
纳米碳酸钙
、
纳米二氧化硅
(
质量比为
400:1
‑
3:5
‑
12:5
‑
15)
混合后，在
70
‑
110℃
下超声搅拌
1h
，得纳米粒子分散液，将第二
PP
纤维放入纳米粒子分散液中，在
70
‑
110℃
下反应
2h
，然后用无水乙醇洗涤
、
过滤
、
干燥，即得改性
PP
纤维；纳米粒子分散液与第二
PP
纤维的液固比为
10
‑
20:1。
[0014]上述高延性水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：分别称取硅酸盐水泥
、
粉煤灰
、
矿粉
、
石英砂和聚丙烯酰胺按比例干拌，得到干混料；然后将聚羧酸高性能减水剂
、
水，分至少两次加入干混料内进行搅拌，每次搅拌时间至少8分钟，最后加入改性
PP
纤维，继续搅拌，即得水泥基复合材料
。
[0015]本专利技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
[0016]通过本专利技术各组分及配比的协同作用，所得的材料不仅具有优异的力学性能，可以提高结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高延性水泥基复合材料，其特征在于，按重量份数计，包括硅酸盐水泥
20
‑
30
份
、
粉煤灰
25
‑
45
份
、
矿粉
10
‑
20
份
、
改性
PP
纤维1‑2份
、
聚羧酸高性能减水剂
0.5
‑1份
、
石英砂6‑
20
份
、
聚丙烯酰胺
0.1
‑
0.5
份
、
水
15
‑
20
份；所述改性
PP
纤维为通过纳米碳酸钙
、
纳米二氧化硅及偶联剂改性的
PP
纤维
。2.
根据权利要求1所述的高延性水泥基复合材料，其特征在于，所述改性
PP
纤维的制备方法为：
(1)
先利用氩等离子体对
PP
纤维进行等离子体处理1‑
5min
，得第一
PP
纤维；
(2)
用醇溶剂将第一
PP
纤维浸泡一段时间，洗涤干燥；然后加入去离子水
、
醇溶剂和硅烷偶联剂的混合溶液，在一定温度下超声浸泡一段时间，洗涤干燥，冷却，得第二
PP
纤维；
(3)
将去离子水
、
聚丙烯酸钠
、
纳米碳酸钙
、
纳米二氧化硅混合后，搅拌一段时间，得纳米粒子分散液，将第二
PP
纤维放入纳米粒子分散液中，在一定温度下超声反应一段时间，然后洗涤干燥，即得改性
PP
纤维
。3.
根据权利要求2所述的高延性水泥基复合材料，其特征在于，步骤
(1)
中，所述等离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：余中华，王杰，肖东，邓大华，周志威，刘杰，谭琪，刘佳欣，
申请(专利权)人：成都城投城建科技有限公司，
类型：发明
国别省市：