[发明专利]一种水泥基材料增韧方法

摘要

本发明公开了一种水泥基材料增韧方法，包括以下步骤：原料选择的步骤；配合比设计的步骤；原料拌合的步骤。所述原料选择的步骤进一步包括以下步骤：胶凝材料选择的子步骤；细集料选择的子步骤；粗集料选择的子步骤；聚合物选择的子步骤；纤维选择的子步骤；减水剂选择的子步骤。本发明采用了工业废渣、纤维、聚合物与水泥熟料复合技术，化学成分不同的各组分在结构形成过程中性能叠加，在相应的性能层次上逐级发挥作用及优势互补的效应，大幅度提高了水泥基体增强、增韧的能力。制备出强度等级为60MPa的高性能水泥基复合材料，提高了材料的弯曲韧性和断裂性能。

主权项

1.一种水泥基材料增韧方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，原料选择：所述原料的选择包括胶凝材料选择、细集料选择、粗集料选择、聚合物选择、纤维选择和减水剂选择；所述胶凝材料选择具体为水泥采用武汉华新水泥厂生产的52.5硅酸盐水泥，粉煤灰采用南京热电厂生产的Ⅰ级粉煤灰；所述细集料选择具体为选用最大粒径为2～4mm的河砂，细度模数2.1～2.5，连续级配，堆积密度1.1～1.5g/cm3，表观密度2.2～2.8g/cm3；所述粗集料选择具体为选用最大粒径为14～16mm的玄武岩碎石，表观密度2.5～2.9g/cm3，堆积密度1.3～1.8g/cm3，压碎值4～6％，含泥量0.5～0.9％，吸水率0.15～0.25％；所述聚合物选择具体为选用下述五种聚合物中的一种或多种：乙烯‑醋酸乙烯共聚物、丙烯酸乙酯、苯乙烯‑丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯‑丙烯酸酯聚合物、有机硅丙烯酸酯；所述纤维选择具体为选用下述纤维中的一种或多种：钢纤维、玄武岩纤维、聚乙烯醇纤维、纤维素纤维、改性聚酯纤维；所述减水剂选择具体为选用减水率20％～25％，流动性要求掺量为0.6％～1％的减水剂；步骤二，配合比的设计：所述配合比的设计包括纤维掺量选择、水胶比选择、聚合物掺量选择、砂率选择、单位体积用水量和胶凝材料总量选择和养护制度选择；所述纤维掺量选择具体为采用乱向非连续纤维复合材料的纤维临界体积率公式(式2－1)，对纤维掺量进行确定：式中：f_mu—纤维混凝土基体极限抗拉强度(MPa)；f_fu—纤维的极限抗拉强度(MPa)；ε_mu—纤维混凝土基体极限抗拉应变；E_f—纤维的弹性模量；所述水胶比选择具体为采用式(2－2)计算混凝土的水胶比，式中：f_ce—水泥实际强度；A、B—经验系数；f_cu—混凝土设计抗压强度；所述聚合物掺量选择具体为采用式(2－3)计算聚合物理论用量：式中：P_m0—聚合物理论用量；—材料设计水胶比；—水泥在完全水化时的胶水比；D—聚合物三维体积厚度；S—水化产物单位表面积；ρ—聚合物密度；M₀—聚合物在胶凝材料体系中的理论掺量；所述砂率选择具体为通过拌和物和易性试验确定砂率；所述单位体积用水量和胶凝材料总量选择具体为通过衬砌部位混凝土的坍落度，以及，无坍落度损失的时间要求，确定单位体积用水量；所述养护制度选择具体为根据复合材料强度法则(式2－4)，确定养护制度：σ＝σ_mV_m+σ_PV_P  (2—4)式中：σ—聚合物水泥基复合材料强度；σ_m、V_m—水泥砂浆的强度、体积；σ_P、V_P—聚合物的强度、体积；步骤三，原料拌合：采用先干后湿的拌合方法，先将纤维、粗集料、细集料、水泥进行干伴，使纤维均匀分散到混合料中，然后加水搅拌。