[发明专利]一种自清洁高韧性水泥基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种自清洁高韧性水泥基复合材料及其制备方法。

技术背景

随着社会的发展，人们对建筑材料的要求不仅要有良好的抗拉、抗裂特性，同时要具有自清洁、环保等功能。普遍认为利用纤维增强技术是提高水泥基复合材料抗拉、抗裂特性的一种有效可行的方法。美国密西根大学维克多·李教授团队使用聚乙烯醇纤维增强技术，首次获得了高韧性水泥基复合材料[Li VC.On engineered cementitious composites(ECC)[J]，J.Adv.Concr.Technol.2003，1(3)：201-230]。国内，徐世烺教授团队也采用高强高弹模纤维研制出了一种高韧性水泥基复合材料[徐世娘，一种高韧性控裂防渗纤维混凝土，发明专利CM101665342A]。以上两种材料具有良好的抗拉、抗裂特性，但不具有自清洁功能，其材料表面容易积累污垢且难于清洗，造成环境污染。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种自清洁高韧性水泥基复合材料及其制备方法，使该材料不仅具有抗拉、抗裂特性，同时具有自清洁功能。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

提供一种自清洁高韧性水泥基复合材料，其特征在于，它由以下质量比的原材料为基体：水泥∶水∶精细骨料∶粉煤灰∶硅灰∶粒化高炉矿渣∶偏高岭土∶减水剂＝1∶(0.27～2.2)∶(0～3.0)∶(0～6.9)∶(0～0.3)∶(0～0.55)∶(0～0.4)∶(0.01～0.025)为基体，自清洁组分纳米二氧化钛掺量为基体总质量的3.0％～10.0％，短纤维的掺量为基体总体积的1.0％～3.0％。

所述短纤维为聚甲醛、聚乙烯纤维(PE)、聚乙烯醇纤维(PVA)、碳纤维、钢纤维、混杂纤维中的一种或任意种的任意组合，短纤维的长度一般为5.0～20.0mm。

所述粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣、偏高岭土的重量不同时为零，精细骨料的粒径小于0.55mm。

所述的自清洁组分纳米二氧化钛为纳米锐钛型二氧化钛。

本发明所提供的自清洁高韧性水泥基复合材料的制备方法如下：

具体步骤为：按上述比例的水泥、精细骨料、粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣、偏高岭土及纳米二氧化钛加入搅拌机内，搅拌3～5分钟使之分散均匀，制成干粉；然后将按上述比例的水和减水剂混合后，在搅拌过程中缓慢倒入制成的干粉，再搅拌5～10分钟制成浆液；最后，加入上述比例的纤维，搅拌8～10分钟，即得到自清洁高韧性水泥基复合材料。

与现有技术相比，本发明的自清洁高韧性水泥基复合材料具有以下有益效果：

1)材料力学性能好

本发明的自清洁高韧性水泥基复合材料具有良好的力学特性，28d龄期的材料性能为：极限抗拉应变最高可达7％，抗拉强度最高可达10MPa；裂纹宽度小于50μm时，可自动修复裂纹。

2)具有自清洁功能

本发明的自清洁高韧性水泥基复合材料由于加入了自清洁纳米二氧化钛组分，能有效提高材料表面无机污染物和有机污染物的氧化降解效率，使附着在材料表面上无机污染物和有机污染物在太阳光的紫外线作用下及时地氧化降解，这些降解物能够被雨水冲刷掉，使建筑物表面始终保持清洁，具有良好的自清洁功能。可广泛应用于房屋建筑、道桥工程以及国防工程等领域，社会经济效益显著。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本发明的自清洁高韧性水泥基复合材料，其基体材料组分和质量比为：

水泥∶水∶精细骨料∶粉煤灰∶硅灰∶粒化高炉矿渣∶偏高岭土∶减水剂＝1∶0.581∶0.799∶1.200∶0.120∶0.050∶0.120∶0.012。

自清洁组分纳米二氧化钛掺量为基体总质量的4.76％。

该配比使用PVA短纤维，纤维长度为8.0mm，纤维占基体体积的1.19％。

本发明所提供的自清洁高韧性水泥基复合材料的制备方法如下：

具体步骤为：按上述比例的水泥、精细骨料、粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣、偏高岭土及纳米二氧化钛加入搅拌机内，搅拌3分钟使之分散均匀，制成干粉；然后将按上述比例的水和减水剂混合后，在搅拌过程中缓慢倒入制成的干粉，再搅拌6分钟制成浆液；最后，加入上述比例的纤维，搅拌8分钟，即得到自清洁高韧性水泥基复合材料。