高膨脹水泥基復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高膨脹水泥基復(fù)合材料及其制備方法，旨在改善傳統(tǒng)的水泥基材料易開裂、抗拉強(qiáng)度低且破壞具有明顯的脆性的問題。所述的高膨脹水泥基復(fù)合材料由自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥、中砂、細(xì)石、水、短切聚乙烯醇(PVA)纖維、丁苯乳液和Sika第三代聚羧酸系超塑化劑組成；其質(zhì)量比依次為1:1.2:0.8:0.36:(0.15％～0.225％):(5.3％～6.8％):0.13％。制備方法包括制成干拌物、短切聚乙烯醇(PVA)纖維分散在干拌物中、制備混合液、制高膨脹水泥基復(fù)合材料拌和物、將水泥基復(fù)合材料拌和物倒入試模中振動(dòng)30s成型并養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后脫模取出和將脫模取出的試件置于20℃～30℃的水中養(yǎng)護(hù)28天。
【專利說明】高膨脹水泥基復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種屬于土木工程材料領(lǐng)域的材料，更確切地說，本發(fā)明涉及高膨脹水泥基復(fù)合材料。

【背景技術(shù)】
[0002]水泥基復(fù)合材料具有明顯的脆性，傳統(tǒng)的纖維增強(qiáng)普通混凝土能夠使水泥基復(fù)合材料的韌性得到增強(qiáng)，同時(shí)能夠有效限制非結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，然而并不能有效限制材料受力時(shí)產(chǎn)生的裂縫。為了解決裂縫問題，同時(shí)避免使用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工的復(fù)雜性以及高造價(jià)，工程上常使用摻加膨脹劑制成的補(bǔ)償收縮混凝土或使用自應(yīng)力水泥制成的自應(yīng)力混凝土。對(duì)于摻加膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土，其膨脹率過小，在約束條件下難以建立有效的自壓應(yīng)力，同時(shí)隨著齡期的增長(zhǎng)，補(bǔ)償收縮混凝土的膨脹率不斷減少，其膨脹效果較差。對(duì)于自應(yīng)力混凝土，雖然能夠建立起2?6腿^的自壓應(yīng)力，但是其膨脹效果仍不強(qiáng)，2?6腿^的自壓應(yīng)力對(duì)于建立部分預(yù)應(yīng)力效果不明顯，而且其膨脹并不穩(wěn)定，在限制條件下容易出現(xiàn)10%?20%的自應(yīng)力損失，不利于結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期受力，另外自應(yīng)力混凝土在約束條件下，在約束的遠(yuǎn)端常常發(fā)生膨脹裂縫，不利于結(jié)構(gòu)受力和抗裂。
[0003]本發(fā)明針對(duì)普通混凝土抗裂性能差、補(bǔ)償收縮混凝土膨脹效果差且膨脹不穩(wěn)定和自應(yīng)力混凝土自應(yīng)力值較小、不穩(wěn)定及約束遠(yuǎn)端自應(yīng)力混凝土易膨脹開裂等問題，將丁苯乳液、短切聚乙烯醇$#)纖維與特殊拌制的自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥混凝土結(jié)合在一起，利用各種增強(qiáng)材料在不同尺度空間上的耦合增強(qiáng)作用改善水泥基復(fù)合材料的抗裂和韌性性能。首先，自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥的使用，為高膨脹水泥基復(fù)合材料提供足夠的膨脹組分；其次，利用丁苯乳液從微觀層面促進(jìn)自應(yīng)力水泥水化產(chǎn)生的鈣礬石相的生成以及其在水泥漿體中的穩(wěn)定性，最大限度地提升基體的膨脹性能，并且使化學(xué)預(yù)應(yīng)力值穩(wěn)定持久，保證高膨脹水泥基復(fù)合材料的膨脹穩(wěn)定性能；最后短切聚乙烯醇$#)纖維的摻入可以很好地改善水泥基復(fù)合材料基體的微觀結(jié)構(gòu)，同時(shí)限制約束遠(yuǎn)端水泥基復(fù)合材料的膨脹變形，避免約束遠(yuǎn)端水泥基復(fù)合材料的膨脹開裂。另外短切聚乙烯醇設(shè)確纖維的摻入有利于高膨脹水泥基復(fù)合材料基體與使用時(shí)的其他增強(qiáng)材料(如鋼筋、鋼纖維等)之間的握裹作用，同時(shí)在細(xì)觀上改善了增強(qiáng)材料與基體界面以及集料與基體的界面性能，提高基體與各種約束界面之間的粘結(jié)強(qiáng)度，更進(jìn)一步的提升高膨脹水泥基復(fù)合材料的韌性性能。各種組分從不同尺度空間上作用并利用各組分之間的耦合增強(qiáng)作用能夠使復(fù)合材料在限制條件下的化學(xué)自應(yīng)力值達(dá)到10即3以上，并且減小自應(yīng)力損失，拓展了水泥基復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，具有廣闊的開發(fā)前景。本專利技術(shù)就是在這樣的背景下展開的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是改善了傳統(tǒng)的水泥基材料(混凝土等)易開裂、抗拉強(qiáng)度低且破壞具有明顯的脆性的問題，提供了一種高膨脹水泥基復(fù)合材料及其制備方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:所述的高膨脹水泥基復(fù)合材料由自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥、中砂、細(xì)石、水、短切聚乙烯醇纖維、丁苯乳液和31匕第三代聚羧酸系超塑化劑組成。
[0006]所述的自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥與中砂、細(xì)石、水、短切聚乙烯醇纖維、丁苯乳液和31匕第三代聚羧酸系超塑化劑的質(zhì)量比為1:1.2:0.8:0.36: (0.15 %?0.225% ): (5.3%?6.8% ):0.13%。
[0007]一種制造高膨脹水泥基復(fù)合材料的方法，步驟如下:
[0008]1)按質(zhì)量比1:1.2:0.8將自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥、中砂、細(xì)石混合在混凝土攪拌機(jī)中，均勻攪拌608成干拌物；
[0009]2)將短切聚乙烯醇纖維1000?15008/?3加入步驟1)中已攪拌均勻的干拌物中，攪拌1208使短切聚乙烯醇纖維均勻分散在干拌物中；
[0010]3)按質(zhì)量比0.36: (5.3%?6.8^):0.13%將水、31匕第三代聚羧酸系超塑化劑與丁苯乳液混合攪拌308，使其成為分散均勻的混合液；
[0011]4)將步驟3)中攪拌均勻形成的混合液加入步驟2)中混合均勻的干拌物中，在混凝土攪拌機(jī)中攪拌1808成高膨脹水泥基復(fù)合材料拌和物；
[0012]5)將高膨脹水泥基復(fù)合材料拌和物均勻倒入標(biāo)準(zhǔn)試模中，在振動(dòng)臺(tái)上或使用振搗棒振動(dòng)308成型，在標(biāo)準(zhǔn)試模中養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后脫模取出；
[0013]6)將脫模取出的試件置于201?301的水中養(yǎng)護(hù)28天。
[0014]技術(shù)方案中所述的細(xì)石的直徑不超過10臟，即細(xì)石的直徑彡10111111。
[0015]技術(shù)方案中所述的短切聚乙烯醇纖維的直徑為10 4 111?25 4 111，短切聚乙烯醇纖維的長(zhǎng)度為5111111?15111111。
[0016]技術(shù)方案中所述的丁苯乳液的固含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)51%，邱=7.8?10，黏度35?150111？& # 8。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是:
[0018]1.本發(fā)明所述的高膨脹水泥基復(fù)合材料的膨脹性能得到極大提高，膨脹性能是傳統(tǒng)自應(yīng)力混凝土的1.85倍，傳統(tǒng)補(bǔ)償收縮混凝土的9.5倍。這是因?yàn)槎”饺橐簭奈⒂^層面促進(jìn)自應(yīng)力水泥水化產(chǎn)生的鈣礬石相的生成以及其在水泥漿體中的穩(wěn)定性，最大限度地提升基體的膨脹性能，并且使化學(xué)自應(yīng)力值穩(wěn)定持久，保證高膨脹水泥基復(fù)合材料的膨脹穩(wěn)定性能；
[0019]2.本發(fā)明所述的高膨脹水泥基復(fù)合材料極大地提高水泥基體材料的開裂強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，抗裂性能是普通混凝土的2.3倍。這是因?yàn)楦吲蛎浰嗷鶑?fù)合材料在自由狀態(tài)下，會(huì)發(fā)生體積膨脹，如果在制備初期對(duì)其進(jìn)行約束(如使用鋼筋、新老混凝土結(jié)合面等)，使其不能膨脹，則會(huì)在高膨脹水泥基復(fù)合材料產(chǎn)生10腿^左右的自壓應(yīng)力，能夠極大地提高水泥基體材料的開裂強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度；
[0020]3.本發(fā)明所述的高膨脹水泥基復(fù)合材料能有效抑制基體的惡性膨脹，防止出現(xiàn)傳統(tǒng)自應(yīng)力混凝土約束遠(yuǎn)端發(fā)生膨脹開裂的現(xiàn)象。這是因?yàn)楦吲蛎浰嗷鶑?fù)合材料在自由狀態(tài)下膨脹變形很大，摻入的短切聚乙烯醇$#)纖維能夠有效限制基體的膨脹變形，同時(shí)在細(xì)觀上改善增強(qiáng)材料與基體界面以及集料與基體的界面性能，避免高膨脹水泥基復(fù)合材料在約束遠(yuǎn)端產(chǎn)生膨脹裂縫；
[0021]4.本發(fā)明所述的高膨脹水泥基復(fù)合材料在約束條件下，可以產(chǎn)生10腿^以上的自應(yīng)力，用在結(jié)構(gòu)中可以產(chǎn)生部分預(yù)應(yīng)力的效果，能夠參與結(jié)構(gòu)受力。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的自應(yīng)力混凝土僅能建立起2?6腿^的自壓應(yīng)力，而且其膨脹并不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)10%?20%的自應(yīng)力損失，不利于結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期受力。而高膨脹水泥基復(fù)合材料能產(chǎn)生10腿^左右的自壓應(yīng)力，由于丁苯乳液、短切聚乙烯醇繊纖維對(duì)材料微觀、細(xì)觀層面性能的改善，使其幾乎沒有自應(yīng)力損失，完全可以作為一種抗力參與到結(jié)構(gòu)受力計(jì)算中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明:
[0023]圖1是本發(fā)明所述的3種高膨脹水泥基復(fù)合材料、自應(yīng)力混凝土和短切纖維增強(qiáng)普通混凝土及素普通混凝土梁式試件在同樣配筋約束下的彎曲荷載一撓度曲線圖；
[0024]圖2是本發(fā)明所述的高膨脹水泥基復(fù)合材料、普通混凝土、自應(yīng)力混凝土及摻加20%混凝土膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土的膨脹率隨齡期變化曲線圖；
[0025]圖3是制備本發(fā)明所述的高膨脹水泥基復(fù)合材料的流程框圖。；
[0026]圖中:1.1號(hào)高膨脹水泥基復(fù)合材料，2.3號(hào)高膨脹水泥基復(fù)合材料，3.2號(hào)高膨脹水泥基復(fù)合材料，4.自應(yīng)力混凝土；5.短切纖維增強(qiáng)普通混凝土，6.普通混凝土，3.1/4號(hào)高膨脹水泥基復(fù)合材料，匕3/6號(hào)高膨脹水泥基復(fù)合材料義2/5號(hào)高膨脹水泥基復(fù)合材料；(1.自應(yīng)力混凝土，6.摻加20%膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土，？.普通混凝土。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的描述:
[0028]傳統(tǒng)的水泥基材料易開裂、抗拉強(qiáng)度低且破壞具有明顯的脆性。普通混凝土的開裂強(qiáng)度很低，抗拉強(qiáng)度僅為其抗壓強(qiáng)度的十分之一左右，破壞時(shí)非常突然。傳統(tǒng)的短切纖維增強(qiáng)普通混凝土雖然能夠使水泥基復(fù)合材料的韌性得到增強(qiáng)，有效限制非荷載裂縫的產(chǎn)生，卻不能有效限制材料受力時(shí)產(chǎn)生的荷載裂縫；而傳統(tǒng)的機(jī)械預(yù)應(yīng)力混凝土雖然可以有效避免水泥材料基體裂縫的產(chǎn)生，但是其施工復(fù)雜、造價(jià)較高，結(jié)構(gòu)某些特殊位置(如梁柱節(jié)點(diǎn)處)由于尺寸空間的限制無(wú)法使用機(jī)械預(yù)應(yīng)力。
[0029]為了解決水泥基材料的裂縫問題，同時(shí)避免使用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工的復(fù)雜性以及高造價(jià)，工程上常使用摻加膨脹劑制成的補(bǔ)償收縮混凝土和使用自應(yīng)力水泥制成的自應(yīng)力混凝土。對(duì)于摻加膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土，其膨脹率過小，在約束條件下難以建立有效的自壓應(yīng)力，一般僅能產(chǎn)生以下的自壓應(yīng)力值。同時(shí)隨著齡期的增長(zhǎng)，膨脹混凝土的膨脹率不斷減少，其膨脹效果差。對(duì)于自應(yīng)力混凝土，其自應(yīng)力水泥用量常常達(dá)到7004加2，雖然能夠建立起2?6腿^的自壓應(yīng)力，但其膨脹并不穩(wěn)定，在限制條件下容易出現(xiàn)10%?20%的自應(yīng)力損失，不利于結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期受力。另外自應(yīng)力混凝土在約束條件下，在約束的遠(yuǎn)端常常產(chǎn)生膨脹裂縫，不利于結(jié)構(gòu)受力和抗裂。
[0030]針對(duì)各種水泥基材料如普通混凝土、纖維增強(qiáng)混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、補(bǔ)償收縮混凝土和自應(yīng)力混凝土的這些缺陷，本發(fā)明提供了一種高膨脹水泥基復(fù)合材料用以改善傳統(tǒng)的水泥基材料易開裂、抗拉強(qiáng)度低且破壞具有明顯的脆性的問題。
[0031]本發(fā)明所述的高膨脹水泥基復(fù)合材料是由膠凝材料組分(自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥)、細(xì)集料(中砂)、粗集料(細(xì)石)、水、短切聚乙烯醇細(xì)纖維、丁苯乳液和超塑化劑組成，其中所述的膠凝材料組分與細(xì)集料(中砂)、粗集料(細(xì)石)、水、短切聚乙烯醇纖維(戶#)、丁苯乳液和超塑化劑的質(zhì)量比為1:1.2:0.8:0.36: (0.15%?0.225% ): (5.3%?6.8% ):0.13%。利用自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥，為高膨脹水泥基復(fù)合材料提供足夠的膨脹組分；利用丁苯乳液從微觀層面促進(jìn)自應(yīng)力水泥水化產(chǎn)生的鈣礬石相的生成以及其在水泥漿體中的穩(wěn)定性，最大限度地提升基體的膨脹性能，并且使化學(xué)自應(yīng)力值穩(wěn)定持久，保證高膨脹水泥基復(fù)合材料的膨脹穩(wěn)定性能；最后利用短切聚乙烯醇$#)纖維的摻入可以很好地改善高膨脹水泥基復(fù)合材料基體的細(xì)觀結(jié)構(gòu)，同時(shí)限制約束遠(yuǎn)端水泥基復(fù)合材料的膨脹變形，避免約束遠(yuǎn)端水泥基復(fù)合材料的膨脹開裂，另外自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥、丁苯乳液、短切聚乙烯醇$#)纖維從微觀、細(xì)觀和宏觀的不同尺度空間上產(chǎn)生增強(qiáng)作用并且彼此之間相互影響，以此提高材料抗裂和抗拉性能。
[0032]本發(fā)明所述的高膨脹水泥基復(fù)合材料所含組分及其含量如下:
[0033]自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥、中砂、細(xì)石、水、短切聚乙烯醇喊纖維、丁苯乳液和31匕第三代聚羧酸系超塑化劑的質(zhì)量比為1:1.2:0.8:0.36: (0.15%?0.225% ): (5.3 % ~6.8% ):0.13%。其中:
[0034]細(xì)石的直徑不超過10臟；
[0035]短切聚乙烯醇纖維的直徑為10?25 9 0，長(zhǎng)度為5?15臟；
[0036]丁苯乳液固含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)51 %，邱=7.8?10，黏度35?150111？3 ? 8 ；
[0037]本發(fā)明所述的高膨脹水泥基復(fù)合材料的制造方法的步驟如下:
[0038]1.按質(zhì)量比1:1.2:0.8將自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥、中砂、直徑不超過10臟的細(xì)石混合在混凝土攪拌機(jī)中，均勻攪拌608成干拌物；
[0039]2.將短切聚乙烯醇次確纖維1000?15008/?3加入步驟1中已攪拌均勻的干拌物中，攪拌1208使短切聚乙烯醇纖維均勻分散在干拌物中；
[0040]3.按質(zhì)量比0.36: (5.3%?6.8^):0.13%將水、31匕第三代聚羧酸系超塑化劑與丁苯乳液混合攪拌308，使其成為分散均勻的混合液，其中:丁苯乳液的固含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)51 %，邱=7.8 ?10，黏度 35 ?150111？3 ? 8 ；
[0041〕 4.將步驟3中攪拌均勻形成的混合液加入步驟2中混合均勻的干拌物中，在混凝土攪拌機(jī)中攪拌1808成高膨脹水泥基復(fù)合材料拌和物；
[0042]5.將高膨脹水泥基復(fù)合材料拌和物均勻倒入標(biāo)準(zhǔn)試模(或根據(jù)實(shí)際需要特制的試模)中，在振動(dòng)臺(tái)上或使用振搗棒振動(dòng)308成型，在試模中養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后脫模取出。
[0043]6.將脫模取出的試件置于201?301的水中養(yǎng)護(hù)28天。
[0044]實(shí)施例1
[0045]1.將自應(yīng)力硫招酸鹽水泥中砂直徑不超過10111111的細(xì)石5311^/1113混合在混凝土攪拌機(jī)中，均勻攪拌608成干拌物；
[0046]2.將直徑為10 ^ 0與長(zhǎng)度為5臟的短切聚乙烯醇$#)纖維15008?3加入步驟1中已攪拌均勻的干拌物中，攪拌1208使其均勻地分散在干拌物中；
[0047]3.將水第三代聚羧酸系超塑化劑0.丁苯乳液451^/1113混合攪拌308，使其成為分散均勻的混合液；
[0048]4.將步驟3中攪拌均勻形成的混合液加入步驟2中混合均勻的干拌物中，在混凝土攪拌機(jī)中攪拌1808成水泥基復(fù)合材料拌和物；
[0049]5.將水泥基復(fù)合材料拌和物均勻倒入標(biāo)準(zhǔn)試模中，在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)308成型，在試模中養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后脫模取出；
[0050]6.將脫模取出的試件置于201?301的水中養(yǎng)護(hù)28天，并每天測(cè)量其膨脹變形，測(cè)得其第28天的自由膨脹率達(dá)到19523 X 10—6 ；在其中放置有直徑為10臟的鋼筋約束其膨脹變形后，在抗彎試驗(yàn)中其開裂荷載為19.2礎(chǔ)。
[0051]實(shí)施例2
[0052]1.將自應(yīng)力硫招酸鹽水泥664匕加3、中砂796匕加3、直徑不超過10111111的細(xì)石5311^/1113混合在混凝土攪拌機(jī)中，均勻攪拌608成干拌物；
[0053]2.將直徑為10 4 III與長(zhǎng)度為5臟的短切聚乙烯醇(戶#)纖維10008?3加入步驟1中已攪拌均勻的干拌物中，攪拌1208使其均勻分散在干拌物；
[0054]3.將水239匕加3、511^1第三代聚羧酸系超塑化劑0.861^加3、丁苯乳液351^加3混合攪拌308，使其成為分散均勻的混合液；
[0055]4.將步驟3中攪拌均勻形成的混合液加入步驟2中混合均勻的干拌物中，在混凝土攪拌機(jī)中攪拌1808成水泥基復(fù)合材料拌和物；
[0056]5.將水泥基復(fù)合材料拌和物均勻倒入標(biāo)準(zhǔn)試模中，在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)308成型，在標(biāo)準(zhǔn)試模中養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后脫模取出；
[0057]6.將脫模取出的試件置于201?301的水中養(yǎng)護(hù)28天，并每天測(cè)量其膨脹變形，測(cè)得其第28天的自由膨脹率達(dá)到14024X 10—6 ；在其中放置有直徑為101^的鋼筋約束其膨脹變形后，在抗彎試驗(yàn)中其開裂荷載為16.9礎(chǔ)。
[0058]實(shí)施例3
[0059]1.將自應(yīng)力硫招酸鹽水泥664匕加3、中砂796匕加3、直徑不超過10111111的細(xì)石5311^/1113混合在混凝土攪拌機(jī)中，均勻攪拌608成干拌物；
[0060]2.將直徑為10 ^ III與長(zhǎng)度為5臟的短切聚乙烯醇$#)纖維12008?3加入步驟1中已攪拌均勻的干拌物中，攪拌1208使其均勻分散在干拌物中；
[0061]3.將水第三代聚羧酸系超塑化劑0.丁苯乳液401^/1113混合攪拌308，使其分散均勻成混合液；
[0062]4.將步驟3中攪拌均勻形成的混合液加入步驟2中混合均勻的干拌物中，在混凝土攪拌機(jī)中攪拌1808成水泥基復(fù)合材料拌和物；
[0063]5.將水泥基復(fù)合材料拌和物均勻倒入標(biāo)準(zhǔn)試模中，在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)308成型，在標(biāo)準(zhǔn)試模中養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后脫模取出；
[0064]6.將脫模取出的試件置于201?301的水中養(yǎng)護(hù)28天，并每天測(cè)量其膨脹變形，測(cè)得其第28天的自由膨脹率達(dá)到17143 X 10—6 ；在其中放置有直徑為101^的鋼筋約束其膨脹變形后，在抗彎試驗(yàn)中其開裂荷載為17.6礎(chǔ)。
[0065]對(duì)比例1
[0066]將水灰比0.36，配比為普通硅酸鹽水泥:砂:石子=1:0.8:1.2(^^^), 81^第三代聚羧酸系超塑化劑0.861--3的原料混合在混凝土攪拌機(jī)中，均勻攪拌608成拌和物，均勻倒入標(biāo)準(zhǔn)試模中，在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)308成型，24小時(shí)后脫模，放入水中養(yǎng)護(hù)28天，其28天內(nèi)無(wú)自由膨脹，自由收縮值為356父10—6。在其中放置有直徑為101^的鋼筋后，構(gòu)件在抗彎試驗(yàn)中開裂荷載為8.5礎(chǔ)
[0067]對(duì)比例2
[0068]1.將自應(yīng)力硫招酸鹽水泥中砂直徑不超過10111111的細(xì)石5311^/1113混合在混凝土攪拌機(jī)中，均勻攪拌608成干拌物；
[0069]2.將水239匕?3，81^第三代聚羧酸系超塑化劑0.861^?3混合攪拌308，使其成為分散均勻的混合液；
[0070]3.將步驟2中攪拌均勻形成的混合液加入步驟1中混合均勻的干拌物中，在混凝土攪拌機(jī)中攪拌1808成水泥基復(fù)合材料拌和物；
[0071]4.將水泥基復(fù)合材料拌和物均勻倒入標(biāo)準(zhǔn)試模中，在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)308成型，在標(biāo)準(zhǔn)試模中養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后脫模取出，制成自應(yīng)力混凝土試件；
[0072]5.將脫模取出的試件置于201?301的水中養(yǎng)護(hù)28天，每天測(cè)量其膨脹變形，測(cè)得其第28天的自由膨脹率達(dá)到10538 X 10—6。在其中放置有直徑為101^的鋼筋約束其膨脹變形后，在抗彎試驗(yàn)中其開裂荷載為14.1礎(chǔ)。
[0073]對(duì)比例3
[0074]1.將普通娃酸鹽水泥664匕加3，中砂796匕加3，直徑不超過10臟的細(xì)石5311^/1113混合在混凝土攪拌機(jī)中，均勻攪拌608成干拌物；
[0075]2.將直徑為10 ^ III與長(zhǎng)度為5臟的短切聚乙烯醇次確纖維15008?3加入步驟1中已攪拌均勻的干拌物中，攪拌1208使其均勻分散在干拌物中；
[0076]3.將水第三代聚羧酸系超塑化劑0.86^/1113混合攪拌308，使其成為分散均勻的混合液；
[0077]4.將步驟3中攪拌均勻形成的混合液加入步驟2中混合均勻的干拌物中，在混凝土攪拌機(jī)中攪拌1808成水泥基復(fù)合材料拌和物；
[0078]5.將水泥基復(fù)合材料拌和物均勻倒入標(biāo)準(zhǔn)模中，在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)308成型，在標(biāo)準(zhǔn)試模中養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后脫模取出，制成含有纖維的普通混凝土試件；
[0079]6.將脫模取出的含有纖維的普通混凝土試件置于201?301的水中養(yǎng)護(hù)28天，每天測(cè)量其膨脹變形，其28天內(nèi)無(wú)自由膨脹，在其中放置有直徑為10臟的鋼筋后，在抗彎試驗(yàn)中其開裂荷載為9.8礎(chǔ)。
[0080]對(duì)比例4
[0081]1.將普通娃酸鹽水泥664匕加3、中砂796匕加3、直徑不超過10臟的細(xì)石5311^/1113混合在混凝土攪拌機(jī)中，均勻攪拌608成干拌物；
[0082]2.將混凝土膨脹劑132.8匕?3加入步驟1中已攪拌均勻的干拌物中，攪拌1208使其均勻分散在干拌物；
[0083]3.將水239匕?3、31匕第三代聚羧酸系超塑化劑0.861--3混合攪拌308，使其成為分散均勻的混合液；
[0084]4.將步驟3中攪拌均勻形成的混合液加入步驟2中混合均勻的干拌物中，在混凝土攪拌機(jī)中攪拌1808成水泥基復(fù)合材料拌和物；
[0085]5.將水泥基復(fù)合材料拌和物均勻倒入標(biāo)準(zhǔn)試模中，在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)308成型，在標(biāo)準(zhǔn)試模中養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后脫模取出，制成摻加膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土試件；
[0086]6.將脫模取出的摻加膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土試件置于201?301的水中養(yǎng)護(hù)28天，每天測(cè)量其膨脹變形，測(cè)得其第28天的自由膨脹率達(dá)到2052 X 10—6，28天穩(wěn)定自由膨脹率為1780父10一6。
[0087]通過3個(gè)實(shí)施例和4個(gè)對(duì)比例可以得到以下基本結(jié)論:
[0088]1.參閱圖1和圖2，實(shí)施例2、實(shí)施例3、實(shí)施例1分別對(duì)短切聚乙烯醇伯纖維的含量在 10001^/, 12001^/, 15001^/^(質(zhì)量比分別為 0.15^,0.18^,0.225% )和丁苯乳液的含量在質(zhì)量比分別為5.3%?6? 1%?6? 8% )配制的高膨脹水泥基復(fù)合材料的自由膨脹性能和彎曲作用下的抗裂性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究和對(duì)比分析，結(jié)果3個(gè)實(shí)施例制備的高膨脹水泥基復(fù)合材料均具有較高的自由膨脹性能和抗裂性能。隨著短切聚乙烯醇$#)纖維和丁苯乳液含量的增加，高膨脹水泥基復(fù)合材料的自由膨脹性能和抗裂性能逐漸提高，證明本發(fā)明提出的高膨脹水泥基復(fù)合材料的配合比和制備方法是可靠的；
[0089]2.參閱圖1和圖2，4個(gè)對(duì)比例分別選取了配合比接近或部分相同的普通混凝土、自應(yīng)力混凝土、含有短切聚乙烯醇$#)纖維的普通混凝土、摻加膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土進(jìn)行試驗(yàn)研究和對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明提出的高膨脹水泥基復(fù)合材料較上述四種水泥基材料有更強(qiáng)的自由膨脹性能和抗裂性能；
[0090]3.參閱圖1，實(shí)施例1與對(duì)比例1比較，本發(fā)明提出的高膨脹水泥基復(fù)合材料的抗裂性能較普通混凝土提高了 2.3倍，證明了自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥、短切聚乙烯醇$#)纖維和丁苯乳液相互稱合大幅度提聞了水泥基材料的抗裂性能；
[0091]4.參閱圖1和圖2，實(shí)施例1與對(duì)比例2比較，本發(fā)明提出的高膨脹水泥基復(fù)合材料的抗裂性能較自應(yīng)力混凝土提高了 36.2%，自由膨脹性能較自應(yīng)力混凝土提高了85.3%，證明了短切聚乙烯醇設(shè)確纖維和丁苯乳液對(duì)提高水泥基材料的抗裂性能有顯著作用；
[0092]5.參閱圖1，實(shí)施例1與對(duì)比例3比較，本發(fā)明提出的高膨脹水泥基復(fù)合材料的抗裂性能較含有短切聚乙烯醇$#)纖維的普通混凝土提高了 95.9%，證明了自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥和丁苯乳液對(duì)提高水泥基材料的抗裂性能有顯著作用；
[0093]6.參閱圖2，實(shí)施例1與對(duì)比例4比較，本發(fā)明提出的高膨脹水泥基復(fù)合材料的自由膨脹性能是摻加膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土的9.5倍，證明了自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥、短切聚乙烯醇$#)纖維和丁苯乳液對(duì)提高水泥基材料的抗裂性能有顯著作用。
【權(quán)利要求】
1.一種高膨脹水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述的高膨脹水泥基復(fù)合材料由自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥、中砂、細(xì)石、水、短切聚乙烯醇纖維、丁苯乳液和Sika第三代聚羧酸系超塑化劑組成； 所述的自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥與中砂、細(xì)石、水、短切聚乙烯醇纖維、丁苯乳液和Sika第三代聚羧酸系超塑化劑的質(zhì)量比為1:1.2:0.8:0.36: (0.15%?0.225% ): (5.3 % ~6.8% ):0.13%。
2.一種制造高膨脹水泥基復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述的制造高膨脹水泥基復(fù)合材料的方法的步驟如下: 1)按質(zhì)量比1:1.2:0.8將自應(yīng)力硫招酸鹽水泥、中砂、細(xì)石混合在混凝土攬祥機(jī)中，均勻攪拌60s成干拌物； 2)將短切聚乙烯醇纖維1000?1500g/m3加入步驟I)中已攪拌均勻的干拌物中，攪拌120s使短切聚乙烯醇纖維均勻分散在干拌物中； 3)按質(zhì)量比0.36: (5.3%?6.8% ):0.13%將水、Sika第三代聚羧酸系超塑化劑與丁苯乳液混合攪拌30s,使其成為分散均勻的混合液； 4)將步驟3)中攪拌均勻形成的混合液加入步驟2)中混合均勻的干拌物中，在混凝土攪拌機(jī)中攪拌180s成高膨脹水泥基復(fù)合材料拌和物； 5)將高膨脹水泥基復(fù)合材料拌和物均勻倒入標(biāo)準(zhǔn)試模中，在振動(dòng)臺(tái)上或使用振搗棒振動(dòng)30s成型,在標(biāo)準(zhǔn)試模中養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后脫模取出； 6)將脫模取出的試件置于20°C?30°C的水中養(yǎng)護(hù)28天。
3.按照權(quán)利要求2所述的制造高膨脹水泥基復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述的細(xì)石的直徑不超過1mm,即細(xì)石的直徑< 10mm。
4.按照權(quán)利要求2所述的制造高膨脹水泥基復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述的短切聚乙烯醇纖維的直徑為10 μ m?25 μ m,短切聚乙烯醇纖維的長(zhǎng)度為5mm?15mm。
5.按照權(quán)利要求2所述的制造高膨脹水泥基復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述的丁苯乳液的固含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)51%，pH = 7.8?10，黏度35?150mPa.S。
【文檔編號(hào)】C04B14/06GK104291760SQ201410508754
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】王伯昕, 滿騰, 金賀楠, 周林聰, 邱建慧 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)