[发明专利]抗多次冲击的防护工程材料及利用固体废弃物制备该材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防护工程材料，特别是一种具有抗多次冲击能力的水泥基防护工程材料和利用固体废弃物制备该材料的方法。 

背景技术

高新技术武器、恐怖主义袭击、以及突发性的爆炸和撞击事故对现有防护材料和防护结构提出了严峻挑战。防护工程结构在使用中常常受到多次冲击荷载的作用，因此必须进行防护工程材料抗多次冲击设计，抑制材料在多次冲击下的损伤开裂过程，提高防护工程结构抗多次打击的能力。水泥基材料是目前用量最大的工程材料，目前关于水泥基材料的抗多次冲击设计还未见详细报道。 

1995年Richard P和Cheyrezy M提出一种超高性能水泥基复合材料：活性粉末混凝土-RPC(Composition of reactive powder concrete，Cement and ConcreteResearch，1995，25(7)：1501-1511)。RPC材料的基本原理包括：(1)去除粗骨料，将砂的尺寸控制在600μm以内，掺加超细活性二氧化硅微粉，改善匀质性；(2)加入超塑化剂，降低水灰比，通过优化颗粒级配及在凝固前和凝固过程中对混凝土施加压力，增加密实度；(3)硬化后通过热处理来改善混凝土的微结构；(4)加入超细钢纤维提高混凝土的延性和韧性。按前三种原则可以配制出超高强度的水泥基体，但其脆性极大，必须加入超细钢纤维以获得高韧性和延性。RPC的原材料主要是硅灰、磨细石英粉和水泥，其中硅灰、磨细石英砂的掺量高、能耗大，导致性价比低，骨料采用磨细石英砂，同样要消耗能源；超细钢纤维用量大，价格高；制备过程需要加压和热养护，工艺复杂，难以大规模推广应用。 

本发明针对RPC材料存在的问题，充分运用固体废弃资源化利用技术，采用不同尺度和不同品种的纤维及纤维混杂增强技术，抑制材料在多次冲击过程中的损伤开裂，制备出具有抗多次冲击能力的水泥基防护工程材料。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有抗多次冲击能力的水泥基防护工程材料和 

实现本发明目的的技术解决方案为：一种抗多次冲击的防护工程材料，按重量百分比该材料包括以下组分： 

水泥            10.2％～19.2％ 

活性工业废渣    15.3％～23.0％ 

超塑化剂        0.5％～0.77％ 

细骨料          30.6％～46.1％ 

粗骨料          0.0％～30.6％ 

增强纤维        8.5％～11.2％ 

水              4.3％～6.13％ 

制备该防护工程材料的方法包括以下步骤： 

(a)将水泥、活性工业废渣、细骨料、粗骨料按10.2％～19.2％∶15.3％～23.0％∶30.6％～46.1％∶0.0％～30.6％的比例在搅拌机内混合均匀； 

(b)将纤维按8.5％～11.2％的比例分撒在搅拌机内搅拌，使增强纤维分散均匀； 

(c)将0.5％～0.77％的超塑化剂溶解于4.3％～6.13％的水中形成溶液； 

(d)将步骤(c)配置好的溶液倒入搅拌机内的固体原料中，边倒边搅拌，倒完后继续搅拌，使固体原料从分散状态逐渐变成粘性浆体状态； 

(e)将步骤(d)中混合均匀的粘性浆体倒入模具中，在振动台上振动密实，模具表面覆盖塑料膜，防止浆体中的水分蒸发； 

(f)将模具静置，当水泥基材料硬化后，拆除模具，对水泥基材料进行标准养护，即得抗多次冲击的防护工程材料。 

本发明与现有技术相比，其显著优点：针对RPC材料存在的缺点，充分运用固体废弃资源化利用技术，通过机械力活化手段提高各种工业废渣的活性，采用不同种类的活性工业废渣混合取代50％～60％的水泥熟料，显著降低了水泥和硅灰掺量。采用黄砂或尾砂取代磨细石英砂，在水泥基体中加入碎石、尾矿或废陶瓷颗粒，既降低了材料的成本，又有效利用了固体废弃物，保护了生态环境。采用标准养护取代热养护，取消加压过程，简化了材料的制备工艺。采用不同尺度和不同品种的纤维及纤维混杂增强技术，抑制了材料在多次冲击过程中的损伤开裂，使制备出的水泥基防护工程材料具有抗多次冲击的能力。