【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于混凝土，特别是涉及一种黄河砂超高韧性水泥基复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、建筑业是能源消耗巨大的产业，建筑业的发展与社会资源、环境有着密不可分的关联和作用。近年来，建筑业规模迅速扩大，建筑用砂的矛盾也日趋激烈，多数地区应用的都是天然的河砂、石英砂，但天然砂资源再生周期漫长，储量有限，近年来不堪开采，有不少地区的天然砂资源逐步枯竭，甚至达到了无砂可用的地步。
2、黄河砂是黄河流经黄土高原时，将大量泥砂冲进河中，到了中下游由于流速减缓而沉积下来的。黄河砂这种自然废料在河道中大量淤积，不仅带来了生态环境问题，而且还直接威胁着黄河岸边人民的生命财产问题。黄河砂的主要成分是二氧化硅，其他为氧化铝、氧化铁、氧化镁、氧化钾和稀有元素等，仅从这些成分来看，黄河砂就是一种宝贵的资源，可成为我国稳定的新型矿产资源。充分利用黄河砂的资源属性，从根本上解决黄河砂淤积问题，方能实现黄河的长治久安。目前，黄河砂的利用方式较为低效，多用在销售土方、制备烧结砖、充填复垦塌陷地和填筑地基等方面，用来制备可量产的建筑材料更是少见。
3、超高韧性水泥基复合材料(ultra high toughness cementitious composites，简称uhtcc)具有高延性、高韧性和高能量吸收能力的特点，解决了混凝土本身固有的脆性。但是其大量使用石英砂作为细骨料，普通石英砂价格在300元/吨，精制石英砂更是可达800元/吨，造价高昂不利于uhtcc走向大规模生产。
4、因此，提出一种在保证uhtcc的强
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种黄河砂超高韧性水泥基复合材料及其制备方法与应用，以解决上述现有技术存在的问题，利用干燥后的黄河砂取代石英砂，在保证超高韧性水泥基材料延性的同时，大幅度减少了石英砂的使用量，同时实现了淤积黄河砂的资源化利用。
2、本专利技术技术方案之一，提供了一种黄河砂超高韧性水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)将黄河砂烘干；
4、(2)按黄河砂全取代石英砂的配比制备超高韧性水泥基复合材料，得到所述黄河砂超高韧性水泥基复合材料。
5、本专利技术对引黄入冀补淀沉砂池淤积黄河砂进行材性分析，确定了黄河砂替代石英砂作为uhtcc细骨料的可行性；将黄河砂烘干后，按黄河砂全取代石英砂的配比，采用适宜的成型工艺，制备超高韧性水泥基复合材料，得到所述黄河砂超高韧性水泥基复合材料，提供了一种消纳黄河砂的新途径。
6、黄河砂材性分析的方式具体为：分别于沉砂池北部、中部和南部各取100g样品，放入烘箱烘干至恒重，然后过0.2mm和0.075mm分析筛，测得沉砂池黄河砂颗粒<0.075mm占全重的81.4％；对黄河砂进行xrd分析，测得沉砂池黄河砂的主要组成成分为72.3％的sio2、10.6％的al2o3。
7、进一步地，按质量份数计，所述黄河砂超高韧性水泥基复合材料的原料包括黄河砂100份，水泥83.5份，粉煤灰83.5份，聚乙烯醇纤维(pva纤维)2.7份，减水剂0.5份，增稠剂0.3份，水58.6份。
8、进一步地，所述水泥为p·o42.5普通硅酸盐水泥。
9、进一步地，所述粉煤灰为二级粉煤灰。
10、进一步地，所述聚乙烯醇纤维为日本进口可乐丽pva纤维。
11、进一步地，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂；所述聚羧酸高效减水剂的减水率大于30％。
12、进一步地，所述增稠剂为hpmc-20型羟丙基甲基纤维素，粘度等级20万。
13、进一步地，所述成型工艺为：将所有粉末状(水泥、粉煤灰、减水剂和增稠剂)材料与颗粒状(黄河砂和石英砂)材料倒入搅拌机中，以108r/min的低速干拌2min；将水加入搅拌机中，以108r/min的低速拌和3min使所有原材料均匀混合；搅拌机仍以108r/min的低速运行，此时将pva纤维均匀、缓慢地沿桶壁加入，此过程大约3min；pva纤维全部加入搅拌机后，提高搅拌机的转速，以中速188r/min搅拌3min，为确保pva纤维分布均匀，在uhtcc浆体出锅前，再调整搅拌机至高速403r/min搅拌1min；浇筑时，所有试件均分两次填料，先加入至模具高度的一半，在振动台上振动1min使材料密实，期间用细小的捣棒插捣，减少内部气泡；将浇筑成型的试块覆盖一层保鲜膜防止水分蒸发，在室温下养护24h～48h后拆模，放入标准养护室养护至测试龄期。
14、本专利技术技术方案之二，一种黄河砂超高韧性水泥基复合材料，由上述制备方法制备得到。
15、本专利技术技术方案之三，所述黄河砂超高韧性水泥基复合材料在建筑领域中的应用。
16、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
17、(1)本专利技术通过材性分析试验测得黄河砂与石英砂的粒径和组成成分较为接近，发现黄河砂具有潜力替代石英砂作为uhtcc的细骨料，并采用适合的成型工艺确保粒径极小的黄河砂分布均匀、pva纤维充分分散。本专利技术的技术方案首创了黄河砂在超高韧性水泥基复合材料中的应用，且制备出的黄河砂uhtcc的延性优于基准组uhtcc。
18、(2)黄河砂当中，粒径<75μm的颗粒占全重的81.4％，根据《工程地质学》对砂土的分类，应定名为粉土；黄河砂粒径极小，即使作为普通混凝土的骨料，也只能与河砂混掺使用，且掺量不能大于30％，否则将导致性能的下降；本专利技术使用黄河砂100％取代超高韧性水泥基复合材料中的细骨料，实现了黄河砂在混凝土中的大掺量应用，最大化程度地消纳了黄河砂，本专利技术的技术方案为黄河砂的资源化利用提供了一条新的思路。
19、(3)石英砂作为一种不可再生的天然骨料已日益紧缺，传统uhtcc使用高价石英砂作为细骨料导致其生产成本偏高，可推广性受限。黄河砂资源量巨大，并且还在源源不断地从中上游地区冲刷而下，年平均输砂量达到16亿吨，适合长期利用。本专利技术利用黄河砂100％取代天然石英砂的技术方案，每生产1m3超高韧性水泥基复合材料可节省700kg的石英砂，大大降低了生产成本，符合绿色、经济、可持续发展理念且有利于uhtcc的地区化推广与应用。该技术方案解决了石英砂资源短缺以及传统uhtcc生产成本偏高的两大问题。
20、(4)本专利技术所制备的黄河砂超高韧性水泥基复合材料(黄河砂uhtcc)经过28d的标准养护，抗压强度达到26.4mpa，抗折强度达到11.5mpa，较基准组uhtcc并没有显著降低；黄河砂uhtcc的极限拉伸应变达到3.71％，大于基准组uhtcc，且满足uhtcc的3％抗拉应变要求，具有良好的应变硬化性能；极限弯曲荷载与极限弯曲挠度分别为5917.73n、4.05mm，大于基准组uhtcc，等效弯曲强度也大于基准组uhtcc，表明黄河砂uhtcc较基准组uhtcc本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种黄河砂超高韧性水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述黄河砂为引黄入冀沉沙池淤积的泥沙，80％的粒径小于75μm；主要成分为二氧化硅和氧化铝。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，按质量份数计，所述黄河砂超高韧性水泥基复合材料的原料包括黄河砂100份，水泥83.5份，粉煤灰83.5份，聚乙烯醇纤维2.7份，减水剂0.5份，增稠剂0.3份，水58.6份。
4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥。
5.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述粉煤灰为二级粉煤灰。
6.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇纤维为可乐丽PVA纤维。
7.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂；所述聚羧酸高效减水剂的减水率大于30％。
8.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述增稠剂为HPMC-20型羟丙基甲基纤维素，粘度等级20万。
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10.权利要求9所述黄河砂超高韧性水泥基复合材料在建筑领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种黄河砂超高韧性水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述黄河砂为引黄入冀沉沙池淤积的泥沙，80％的粒径小于75μm；主要成分为二氧化硅和氧化铝。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，按质量份数计，所述黄河砂超高韧性水泥基复合材料的原料包括黄河砂100份，水泥83.5份，粉煤灰83.5份，聚乙烯醇纤维2.7份，减水剂0.5份，增稠剂0.3份，水58.6份。
4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述水泥为p·o42.5普通硅酸盐水泥。
5.根据权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员：元成方，余瀛波，戚国峰，银加恩，吴晓晗，张哲，孙钢柱，陈娜，陈纪刚，王超，
申请(专利权)人：郑州共图建设工程检测有限公司，
类型：发明
国别省市：
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