一種可噴射超高韌性水泥基復合材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種可噴射超高韌性水泥基復合材料及其制備方法，該復合材料主要由以下重量份比例的原料制成：普通硅酸鹽水泥908?956份、粉煤灰52?98份、石英砂446?452份、減水劑6?10份、纖維16?20份、增稠劑1?2份、水382?402份。本發明專利技術制備方法及工藝簡單易行，采用水泥膠砂行星式攪拌機即可制備出易噴射、高韌性等性能優異的可噴射超高韌性水泥基復合材料。其次，本發明專利技術在各種外加劑的協同作用下，能夠實現在噴射和施工過程中對于可噴射超高韌性水泥基復合材料不同流變性要求。此外，有機纖維的引入大大提高了材料的韌性，增強了其抗裂性，有效控制了后期開裂風險。本發明專利技術具有制備工藝簡單、施工工藝高效、工作與力學性能優異等優點，在工程實際中有廣泛應用前景。

A Jettable Ultra-high Toughness Cement-based Composite and Its Preparation Method

The invention discloses an ejectable ultra-high toughness cement-based composite material and a preparation method thereof. The composite material is mainly made of raw materials of the following weight proportion: ordinary Portland cement 908 956 phr, fly ash 52 98 phr, quartz sand 446 452 phr, water reducing agent 6 10 phr, fiber 16 20 phr, thickener 1 2 phr, water Twin phr. The preparation method and process of the invention are simple and feasible, and the ejectable ultra-high toughness cement-based composite material with excellent properties such as easy ejection and high toughness can be prepared by using the planetary mixer of cement mortar. Secondly, under the synergistic action of various additives, the invention can realize the different rheological requirements of the ejectable ultra-high toughness cement-based composites in the spraying and construction process. In addition, the introduction of organic fibers greatly improves the toughness of the material, enhances its crack resistance, and effectively controls the risk of late cracking. The invention has the advantages of simple preparation process, high construction efficiency, excellent work and mechanical properties, and has wide application prospects in engineering practice.

【技術實現步驟摘要】
一種可噴射超高韌性水泥基復合材料及其制備方法
本專利技術涉及一種可噴射超高韌性水泥基復合材料及其制備方法，屬于土木工程材料領域。
技術介紹
近幾十年，港口水利工程、地下工程、大跨度結構工程等建筑工程不斷出現且發展趨勢日漸強勁，但是由于混凝土材料具有脆性大、韌性差、易開裂、耐久性差、傳統施工方法的局限等諸多缺點，進而直接影響著工程結構的安全性、適用性、耐久性以及經濟性等。可噴射超高韌性水泥基復合材料概念來源于噴射混凝土和纖維混凝土，可噴射超高韌性水泥基復合材料結合了兩者的優點，具有高效施工和超高韌性的特點。目前，噴射混凝土和纖維混凝土已經廣泛應用于各種工程，但是對于可噴射超高韌性水泥基復合材料的應用依然缺乏深入的研究。可噴射水泥基復合材料為了滿足高效施工的特點，對于材料流變性能有十分苛刻的要求。制備過程中需要滿足噴射和施工雙階段的不同流變性能要求，在噴射階段需要具有良好的流變性能，施工階段需要具有優異的粘結性能。但是為了提高材料韌性增強其抗裂性，通常會在基體中加入纖維，而引入的纖維會大量吸附漿體中的自由水，降低材料的流變性能，影響材料的可泵性能，導致堵塞管道等情況，給施工帶來意外風險。因此，制備一種具有雙階段流變性能的可噴射超高韌性水泥基復合材料勢在必行。
技術實現思路
專利技術目的：為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種可噴射超高韌性水泥基復合材料及其制備方法。技術方案：為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種可噴射超高韌性水泥基復合材料，其主要由以下重量份比例的原料制成：普通硅酸鹽水泥908-956份、粉煤灰52-98份、石英砂446-452份、減水劑6-10份、纖維16-20份、增稠劑1-2份、水382-402份。所述的普通硅酸鹽水泥為P.O·52.5級普通硅酸鹽水泥，與聚羧酸減水劑相容性較好。所述的粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰，連續粒徑分布，其中位粒徑為18-20um，其中SiO2含量為47-49％，Al2O3含量為28-29％，CaO含量為7-8％，Fe2O3含量為7.0-7.5％。所述的石英砂為普通石英砂，其目數為100目，粒徑為125-150um，密度為1.4-1.5g/cm3。所述的減水劑為聚羧酸高效減水劑，外觀呈淺黃色，密度為1.10-1.15g/ml，固含量大于等于50％(質量含量)，PH值為4±2，減水率大于等于33.9％。所述的纖維為聚乙烯醇纖維，長度為12mm，抗拉強度1400-1600MPa，干斷裂伸度14-20％。所述的增稠劑為羥甲基纖維素醚，外觀呈白色或微黃色絮狀纖維粉末，可溶于水，形成膠黏狀液。所述水為自來水或飲用水，復合《混凝土用水標準》(JGJ63-2006)的要求。所述的可噴射超高韌性水泥基復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)取普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、石英砂，混合干拌攪拌均勻得到混合原料；(2)將增稠劑加入上述混合原料中，干拌攪拌均勻得到混合料；(3)向上述混合料中加入水和減水劑的混合溶液，得到均勻漿體。(4)調節攪拌速度，向上述漿體中緩慢且均勻地加入聚乙烯醇纖維，攪拌后，即得。步驟(1)中混合原料加入水泥膠砂行星式攪拌機中，慢速攪拌，攪拌時間為60-90S；步驟(2)中增稠劑加入過程中，先暫停攪拌，將增稠劑加入至混合原料內部，然后慢攪30S。步驟(3)中減水劑與水按質量比1:10混合，攪拌得到混合溶液加入原料中，剩余水緩慢加入上述原料中，上述過程在30S內完成；水與減水劑加完后，慢速攪拌90-120S，再快速攪拌30-40S；步驟(4)中，調節攪拌速度為慢攪，均勻加入聚乙烯醇纖維，加入過程在30S內完成，聚乙烯醇纖維加入后，慢速攪拌30-60S。技術效果：相對于現有技術，本專利技術制備方法及工藝簡單易行，采用水泥膠砂行星式攪拌機即可制備出易噴射、高韌性等性能優異的可噴射超高韌性水泥基復合材料。其次，本專利技術在各種外加劑的協同作用下，能夠實現在噴射和施工過程中對于可噴射超高韌性水泥基復合材料不同流變性要求。此外，有機纖維的引入大大提高了材料的韌性，增強了其抗裂性，有效控制了后期開裂風險。本專利技術具有制備工藝簡單、施工工藝高效、工作與力學性能優異等優點，在工程實際中有廣泛應用前景。具體實施方式下面結合具體實例，進一步闡明本專利技術。以下實施例中所用原料均為以下要求：普通硅酸鹽水泥為P.O·52.5級普通硅酸鹽水泥，與聚羧酸減水劑相容性較好。粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰，連續粒徑分布，其中位粒徑為18-20um，其中SiO2含量為47-49％，Al2O3含量為28-29％，CaO含量為7-8％，Fe2O3含量為7.0-7.5％。石英砂為普通石英砂，其目數為100目，粒徑為125-150um，密度為1.4-1.5g/cm3。減水劑為聚羧酸高效減水劑，外觀呈淺黃色，密度為1.10-1.15g/ml，固含量大于等于50％(質量含量)，PH值為4±2，減水率大于等于33.9％。纖維為聚乙烯醇纖維，長度為12mm，抗拉強度1400-1600MPa，干斷裂伸度14-20％。增稠劑為羥甲基纖維素醚，外觀呈白色或微黃色絮狀纖維粉末，可溶于水，形成膠黏狀液。水為自來水或飲用水，復合《混凝土用水標準》(JGJ63-2006)的要求。使用的攪拌機為標準水泥膠砂行星攪拌機。實施例1一種可噴射超高韌性水泥基復合材料，按重量份數計，包括以下組分：普通硅酸鹽水泥910份、粉煤灰90份、石英砂450份、減水劑8份、纖維16份、增稠劑1份、水384份。制備方法：(1)準確稱取普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、石英砂，潤濕攪拌機設備以及其他相關工具，在水泥膠砂行星式攪拌機混合干拌上述材料直至攪拌均勻得到混合原料，攪拌擋位為慢速擋位，攪拌時間為80S；(2)暫停攪拌，在(1)中混合原料中部挖一凹槽，將增稠劑加入上述混合原料凹槽中，在增稠劑上覆蓋混合料，慢速攪拌30S得到混合料；(3)準確稱取減水劑以及水，減水劑與水按質量比1:10混合，攪拌得到混合溶液加入原料中，剩余水緩慢加入上述原料中，上述過程在30S內完成；水與減水劑加完后，慢速攪拌100S，再快速攪拌35S，得到均勻漿體。(4)調節攪拌機攪拌速度為慢攪，向上述漿體中緩慢且均勻地加入聚乙烯醇纖維，加入過程在30S內完成，聚乙烯醇纖維加入后，慢速攪拌40S，攪拌完成后加入至噴射裝備中，即可得到所述的可噴射超高韌性水泥基復合材料。實施例2一種可噴射超高韌性水泥基復合材料，按重量份數計，包括以下組分：普通硅酸鹽水泥910份、粉煤灰90份、石英砂450份、減水劑8份、纖維20份、增稠劑1份、水384份。制備方法：(1)準確稱取普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、石英砂，潤濕攪拌機設備以及其他相關工具，在水泥膠砂行星式攪拌機混合干拌上述材料直至攪拌均勻得到混合原料，攪拌擋位為慢速擋位，攪拌時間為80S；(2)暫停攪拌，在(1)中混合原料中部挖一凹槽，將增稠劑加入上述混合原料凹槽中，在增稠劑上覆蓋混合料，慢速攪拌30S得到混合料；(3)準確稱取減水劑以及水，減水劑與水按質量比1:10混合，攪拌得到混合溶液加入原料中，剩余水緩慢加入上述原料中，上述過程在30S內完成；水與減水劑加完后，慢速攪拌100S，再快速攪拌35S，得到均勻漿體。(4)調節攪拌機攪拌速度為慢攪，向上述漿體中緩慢且均勻地加入聚乙烯醇纖維本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種可噴射超高韌性水泥基復合材料，其特征在于，其主要由以下重量份比例的原料制成：普通硅酸鹽水泥908?956份、粉煤灰52?98份、石英砂446?452份、減水劑6?10份、纖維16?20份、增稠劑1?2份、水382?402份。

【技術特征摘要】
1.一種可噴射超高韌性水泥基復合材料，其特征在于，其主要由以下重量份比例的原料制成：普通硅酸鹽水泥908-956份、粉煤灰52-98份、石英砂446-452份、減水劑6-10份、纖維16-20份、增稠劑1-2份、水382-402份。2.根據權利要求1所述的可噴射超高韌性水泥基復合材料，其特征在于，所述的普通硅酸鹽水泥為P.O·52.5級普通硅酸鹽水泥；所述的粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰，連續粒徑分布，其中位粒徑為18-20um，其中SiO2含量為47-49％，Al2O3含量為28-29％，CaO含量為7-8％，Fe2O3含量為7.0-7.5％。3.根據權利要求1所述的可噴射超高韌性水泥基復合材料，其特征在于，所述的石英砂為普通石英砂，其目數為100目，粒徑為125-150um，密度為1.4-1.5g/cm3。4.根據權利要求1所述的可噴射超高韌性水泥基復合材料，其特征在于，所述的減水劑為聚羧酸高效減水劑，外觀呈淺黃色，密度為1.10-1.15g/ml，固含量大于等于50％(質量含量)，PH值為4±2，減水率大于等于33.9％。5.根據權利要求1所述的可噴射超高韌性水泥基復合材料，其特征在于，所述的纖維為聚乙烯醇纖維，長度為12mm，抗拉強度1400-1600MPa，干斷裂伸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣金洋，胡浩，孫偉，王鳳娟，周文靜，劉瑤，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32