[发明专利]一种可喷射超高韧性水泥基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可喷射超高韧性水泥基复合材料及其制备方法，该复合材料主要由以下重量份比例的原料制成：普通硅酸盐水泥908‑956份、粉煤灰52‑98份、石英砂446‑452份、减水剂6‑10份、纤维16‑20份、增稠剂1‑2份、水382‑402份。本发明制备方法及工艺简单易行，采用水泥胶砂行星式搅拌机即可制备出易喷射、高韧性等性能优异的可喷射超高韧性水泥基复合材料。其次，本发明在各种外加剂的协同作用下，能够实现在喷射和施工过程中对于可喷射超高韧性水泥基复合材料不同流变性要求。此外，有机纤维的引入大大提高了材料的韧性，增强了其抗裂性，有效控制了后期开裂风险。本发明具有制备工艺简单、施工工艺高效、工作与力学性能优异等优点，在工程实际中有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及一种可喷射超高韧性水泥基复合材料及其制备方法，属于土木工程材料领域。

背景技术

近几十年，港口水利工程、地下工程、大跨度结构工程等建筑工程不断出现且发展趋势日渐强劲，但是由于混凝土材料具有脆性大、韧性差、易开裂、耐久性差、传统施工方法的局限等诸多缺点，进而直接影响着工程结构的安全性、适用性、耐久性以及经济性等。可喷射超高韧性水泥基复合材料概念来源于喷射混凝土和纤维混凝土，可喷射超高韧性水泥基复合材料结合了两者的优点，具有高效施工和超高韧性的特点。目前，喷射混凝土和纤维混凝土已经广泛应用于各种工程，但是对于可喷射超高韧性水泥基复合材料的应用依然缺乏深入的研究。

可喷射水泥基复合材料为了满足高效施工的特点，对于材料流变性能有十分苛刻的要求。制备过程中需要满足喷射和施工双阶段的不同流变性能要求，在喷射阶段需要具有良好的流变性能，施工阶段需要具有优异的粘结性能。但是为了提高材料韧性增强其抗裂性，通常会在基体中加入纤维，而引入的纤维会大量吸附浆体中的自由水，降低材料的流变性能，影响材料的可泵性能，导致堵塞管道等情况，给施工带来意外风险。因此，制备一种具有双阶段流变性能的可喷射超高韧性水泥基复合材料势在必行。

发明内容

发明目的：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可喷射超高韧性水泥基复合材料及其制备方法。

技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可喷射超高韧性水泥基复合材料，其主要由以下重量份比例的原料制成：

普通硅酸盐水泥908-956份、粉煤灰52-98份、石英砂446-452份、减水剂6-10份、纤维16-20份、增稠剂1-2份、水382-402份。

所述的普通硅酸盐水泥为P.O·52.5级普通硅酸盐水泥，与聚羧酸减水剂相容性较好。

所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，连续粒径分布，其中位粒径为18-20um，其中SiO₂含量为47-49％，Al₂O₃含量为28-29％，CaO含量为7-8％，Fe₂O₃含量为7.0-7.5％。

所述的石英砂为普通石英砂，其目数为100目，粒径为125-150um，密度为1.4-1.5g/cm³。

所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂，外观呈浅黄色，密度为1.10-1.15g/ml，固含量大于等于50％(质量含量)，PH值为4±2，减水率大于等于33.9％。

所述的纤维为聚乙烯醇纤维，长度为12mm，抗拉强度1400-1600MPa，干断裂伸度14-20％。

所述的增稠剂为羟甲基纤维素醚，外观呈白色或微黄色絮状纤维粉末，可溶于水，形成胶黏状液。

所述水为自来水或饮用水，复合《混凝土用水标准》(JGJ63-2006)的要求。

所述的可喷射超高韧性水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：