[发明专利]一种水泥基复合材料及其制备方法

说明书

本发明的目的在于提供一种水泥基复合材料及其制备方法，该水泥基复合材料同时掺入纳米粒子和聚乙烯醇纤维，不但具有较高的抗折强度和断裂韧性，而且具有较好的耐久性，特别适用于结构补强加固工程。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种水泥基复合材料及其制备方法。

背景技术

随着现代工程结构向大跨度、轻型、高耸结构的发展和向地下、海洋的扩展，以及未来的人类社会将向智能化社会发展，使工程结构对水泥基复合材料性能的要求越来越高，例如自重轻、强度高、韧性高、耐久性高以及造型美观等。而普通的水泥基复合材料抗拉强度低、韧性差、脆性大、可靠性低，而且开裂后裂缝宽度难以控制，致使许多工程结构在使用过程中甚至是建设过程中就出现了不同程度、不同形式的裂缝。

公开号为CN10337384A的《多尺度纤维增强的高性能水泥基复合材料及其制备方法》所制备高韧性水泥基复合材料采用了多尺度纤维体系包括钢纤维、聚乙烯醇纤维和碳酸钙晶须。公开号为CN103664090A的《一种纤维复掺的高延性水泥基复合材料及其制备方法》所制备的水泥基复合材料采用的纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维或玻璃纤维中的两种以上。但是上述文献所采用的纤维体系均比较复杂，不利于建筑材料大规模的生产推广，此外，上述文献所制备的纤维增强水泥基复合材料均掺入较多纤维，纤维掺入易导致水泥基复合材料强度的降低。

纳米材料是指粒径介于1nm～100nm的粒子。凭着特有的“纳米效应”，纳米材料作为一种新材料已在国防、电子、化工、航天航空、生物和医学等领域展现出广阔的应用前景，被科学家们喻为“21世纪最有前途的材料”。近年来，随着纳米材料研究的深入和制造成本的降低，其应用领域逐渐扩展至建筑材料，如水泥混凝土和水泥基复合材料等。

公开号为CN103319129A的《一种生态纳米颗粒增强水泥基复合材料及其制备方法》以及公开号为CN103224374A的《生态型纳米超高性能水泥基复合材料及其制备方法》采用工业废渣、纳米粒子和钢纤维制备出了抗压强度和抗弯强度较高的水泥基复合材料，提升了工业废渣的高效再生利用率。公开号为CN104446264A的《一种水泥基纳米复合材料及其制备方法》采用硅灰、纤维状纳米硅酸钙和钢纤维配制出力学性能良好的水泥基复合材料。但是上述文献所用的纤维材料均为钢纤维，钢纤维属于金属材料，易受水汽、杂物等的腐蚀，尤其是处在长期的室外环境中，因此钢纤维的采用将对水泥基复合材料的耐久性会产生不利影响。

公开号为CN104150834A的《中粗骨料高韧性聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料》所制备聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料具有较高的韧性，可用于旧水泥道面以及旧桥面的修补加固，但由于其掺入的碎石材料相当于粗骨料，其性能类似于混凝土，不适于结构构件的加固。

因此，既具有较高抗折强度和断裂韧性又具有较好的耐久性的水泥基复合材料急需研发，以供应结构补强加固工程的大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水泥基复合材料及其制备方法，该水泥基复合材料同时掺入纳米粒子和聚乙烯醇纤维，不但具有较高的抗折强度和断裂韧性，而且具有较好的耐久性，特别适用于结构补强加固工程。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水泥基复合材料，以1 m³水泥基复合材料计，包括以下重量的组分：

水泥600~700 kg；

石英砂400~600 kg；

纳米二氧化硅6~17 kg；

聚乙烯醇纤维2~20 kg；

粉煤灰300~400 kg；

减水剂2~5 kg；

水 350~420 kg。