一种高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料

摘要

本发明公开了一种高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料，由以下重量份的物质组成：水泥、混凝土密封致密材料、玻璃纤维、尼龙纤维、钛白粉、氧化锌、羧基丁苯乳胶、砂、减水剂、石墨烯、Arecron 3S纤维、超塑化剂以及水。该水泥基复合材料，抗压强度、抗弯强度以及劈裂抗拉强度均较好，该水泥的重量比常规水泥轻40％，而坚韧程度高出500倍，最明显的特征是可以在弯曲状态下承受相当大的压力，因为材料里面有特殊制成的聚合体纤维微粒，水泥可以在承受较大ECC主要适用于修复混凝土构造物断面，涂层混凝土构造物表面，增厚加固桥梁床板下部，其他，补修加固水坝、隧道等各种结构物，应用范围较广。

说明书

技术领域

本发明涉及水泥技术领域，具体为一种高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料。

背景技术

水泥：粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起，早期石灰与火山灰的混合物与现代的石灰火山灰水泥很相似，用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀，长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程，通用水泥：一般土木建筑工程通常采用的水泥，通用水泥主要是指：GB175—2007规定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥，特种水泥：具有特殊性能或用途的水泥，如G级油井水泥、快硬硅酸盐水泥、道路硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等等。

2019年我国混凝土产量为25.5亿立方米，超过全球其他国家产量总和，传统混凝土具有以下不足：断裂韧度低，易开裂；裂后耐久性差，严酷环境下易劣化；延性低，易脆性破坏，为解决以上问题，提出一种高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料，由以下重量份的物质组成：水泥50-100份、混凝土密封致密材料20-40份、玻璃纤维15-30份、尼龙纤维10-20份、钛白粉10-20份、氧化锌10-20份、羧基丁苯乳胶5-10份、砂60-90份、减水剂3-8份、石墨烯3-6份、Arecron 3S纤维2-4份、超塑化剂1-3份以及水50-80份。

进一步优化本技术方案，由以下重量份的物质组成：水泥60-90份、混凝土密封致密材料25-35份、玻璃纤维20-30份、尼龙纤维12-18份、钛白粉10-20份、氧化锌10-20份、羧基丁苯乳胶6-8份、砂70-80份、减水剂5-8份、石墨烯3-6份、Arecron 3S纤维2-4份、超塑化剂1-3份以及水50-80份。

进一步优化本技术方案，由以下重量份的物质组成：水泥70-100份、混凝土密封致密材料30-40份、玻璃纤维20-30份、尼龙纤维15-20份、钛白粉10-20份、氧化锌10-20份、羧基丁苯乳胶7-10份、砂80-90份、减水剂5-8份、石墨烯3-6份、Arecron 3S纤维2-4份、超塑化剂1-3份以及水50-80份。

进一步优化本技术方案，所述硅粉为碳化硅，碳化硅粒度分布在1－3mm的粒度区间。

进一步优化本技术方案，所述水泥为处理过的飞灰粉煤灰。

进一步优化本技术方案，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂。

进一步优化本技术方案，该高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料的水泥重量比常规水泥轻40％，而坚韧程度高出500倍。

进一步优化本技术方案，该高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料的制备方法为：将水泥、混凝土密封致密材料、玻璃纤维、尼龙纤维、钛白粉、氧化锌、羧基丁苯乳胶、砂、减水剂、石墨烯、Arecron 3S纤维、超塑化剂以及水进行破碎搅拌混合；接着预热：把生料的预热和部分分解由预热器来完成，使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合；接着进入回转窑中进行熟料的烧成；采用联合式粉磨机对熟料进行粉末，逐级粉末，将所得物混匀，浇注，养护，即得制备成水泥基复合材料。

进一步优化本技术方案，将水泥、混凝土密封致密材料、玻璃纤维、尼龙纤维、钛白粉、氧化锌、羧基丁苯乳胶、砂、减水剂、石墨烯、Arecron 3S纤维、超塑化剂以及水在30-50℃下破碎搅拌混匀混合。

进一步优化本技术方案，预热器预热时：用预热器完成，预热的温度保持在180-250℃。

与现有技术相比，本发明提供了一种高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料，具备以下有益效果：

1、该高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料，该水泥的重量比常规水泥轻40％，而坚韧程度高出500倍，最明显的特征是可以在弯曲状态下承受相当大的压力，因为材料里面有特殊制成的聚合体纤维微粒，水泥可以在承受较大ECC主要适用于修复混凝土构造物断面，涂层混凝土构造物表面，增厚加固桥梁床板下部，其他，补修加固水坝、隧道等各种结构物，应用范围较广。

2、该高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料，抗压强度、抗弯强度以及劈裂抗拉强度均较好，可更好抵抗地震的可弯曲混凝土，它由燃煤厂废料和合成纤维所制成，还可以降低制造建筑材料产生的碳排放，可弯曲混凝土具有较好的市场推广价值。

3、该高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料，重量轻、保温隔热性能好、强度高、抗震性能好、加工性能好、具有一定耐高温性、隔音性能好、有利于机械化施工以及适应性强。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

一种高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料，由以下重量份的物质组成：水泥50份、混凝土密封致密材料20份、玻璃纤维15份、尼龙纤维10份、钛白粉10份、氧化锌10份、羧基丁苯乳胶5份、砂60份、减水剂3份、石墨烯3份、Arecron 3S纤维2份、超塑化剂1份以及水50份。

作为本实施例的具体优化方案，所述硅粉为碳化硅，碳化硅粒度分布在1－3mm的粒度区间。

作为本实施例的具体优化方案，所述水泥为处理过的飞灰粉煤灰。

作为本实施例的具体优化方案，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂。

作为本实施例的具体优化方案，该高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料的水泥重量比常规水泥轻40％，而坚韧程度高出500倍。

该高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料的制备方法为：将水泥、混凝土密封致密材料、玻璃纤维、尼龙纤维、钛白粉、氧化锌、羧基丁苯乳胶、砂、减水剂、石墨烯、Arecron3S纤维、超塑化剂以及水在30℃下破碎搅拌混匀混合；接着预热：把生料的预热和部分分解由预热器来完成，预热的温度保持在180℃，使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合；接着进入回转窑中进行熟料的烧成；采用联合式粉磨机对熟料进行粉末，逐级粉末，将所得物混匀，浇注，养护，即得制备成水泥基复合材料。

实施例二：

一种高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料，由以下重量份的物质组成：水泥80份、混凝土密封致密材料30份、玻璃纤维20份、尼龙纤维15份、钛白粉10份、氧化锌10份、羧基丁苯乳胶8份、砂75份、减水剂5份、石墨烯5份、Arecron 3S纤维3份、超塑化剂2份以及水60份。

作为本实施例的具体优化方案，所述硅粉为碳化硅，碳化硅粒度分布在1－3mm的粒度区间。

作为本实施例的具体优化方案，所述水泥为处理过的飞灰粉煤灰。

作为本实施例的具体优化方案，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂。

作为本实施例的具体优化方案，该高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料的水泥重量比常规水泥轻40％，而坚韧程度高出500倍。

该高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料的制备方法为：将水泥、混凝土密封致密材料、玻璃纤维、尼龙纤维、钛白粉、氧化锌、羧基丁苯乳胶、砂、减水剂、石墨烯、Arecron3S纤维、超塑化剂以及水在40℃下破碎搅拌混匀混合；接着预热：把生料的预热和部分分解由预热器来完成，预热的温度保持在200℃，使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合；接着进入回转窑中进行熟料的烧成；采用联合式粉磨机对熟料进行粉末，逐级粉末，将所得物混匀，浇注，养护，即得制备成水泥基复合材料。

实施例三：

一种高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料，由以下重量份的物质组成：水泥100份、混凝土密封致密材料40份、玻璃纤维30份、尼龙纤维20份、钛白粉20份、氧化锌20份、羧基丁苯乳胶10份、砂90份、减水剂8份、石墨烯6份、Arecron 3S纤维4份、超塑化剂3份以及水80份。

作为本实施例的具体优化方案，所述硅粉为碳化硅，碳化硅粒度分布在1－3mm的粒度区间。

作为本实施例的具体优化方案，所述水泥为处理过的飞灰粉煤灰。

作为本实施例的具体优化方案，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂。

作为本实施例的具体优化方案，该高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料的水泥重量比常规水泥轻40％，而坚韧程度高出500倍。

该高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料的制备方法为：将水泥、混凝土密封致密材料、玻璃纤维、尼龙纤维、钛白粉、氧化锌、羧基丁苯乳胶、砂、减水剂、石墨烯、Arecron3S纤维、超塑化剂以及水在50℃下破碎搅拌混匀混合；接着预热：把生料的预热和部分分解由预热器来完成，预热的温度保持在250℃，使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合；接着进入回转窑中进行熟料的烧成；采用联合式粉磨机对熟料进行粉末，逐级粉末，将所得物混匀，浇注，养护，即得制备成水泥基复合材料。

ECC加固桥梁床板下部喷射工法：

直接利用ECC拉伸韧性特点，喷射ECC砂浆提高已建桥梁弯曲断面应力和刚性的方法。ECC能够显著提高混凝土的抗裂、抗冲击性能，具有较高的粘结强度和良好的耐久性，可延长建筑物的使用寿命和维修周期。

同时，与普通喷射混凝土相比还具有增加一次喷射厚度、显著降低回弹损失等特点，其社会效益和经济效益显著。

设计计算上可以把ECC拉伸强度累加于钢筋计算弯曲断面力。比以往的加固方法轻量可以减少自重的影响，例如，加钢筋、普通水泥砂浆材料等

ECC保护层保护构造物表面工法：

钢筋混凝土表面涂抹ECC材料能防止中性化，碱集料反应，增强抗冻性能等构造物劣化现象，提高钢筋混凝土构造物耐久性。

利用分散裂纹特点，抵抗裂纹进一步扩展，抑制有害物质，水分，二氧化碳等通过裂纹侵入内部延缓钢筋被腐蚀。碱集料反应引起的挡土墙表面修复状况。

ECC护坡防渗水工法：

利用掺入ECC的短纤维补强作用及其良好的裂纹分散效果，抑制裂纹裂口扩展，防止护坡渗水工法。

研究表明裂纹透水量与裂纹宽度3次方成正比例，通过自修复和过滤功能减少透水量。因此，抑制裂纹宽度扩展对防透水量的增大效果很好。

本发明的有益效果是：

1、该高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料，该水泥的重量比常规水泥轻40％，而坚韧程度高出500倍，最明显的特征是可以在弯曲状态下承受相当大的压力，因为材料里面有特殊制成的聚合体纤维微粒，水泥可以在承受较大ECC主要适用于修复混凝土构造物断面，涂层混凝土构造物表面，增厚加固桥梁床板下部，其他，补修加固水坝、隧道等各种结构物，应用范围较广。

2、该高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料，抗压强度、抗弯强度以及劈裂抗拉强度均较好，可更好抵抗地震的可弯曲混凝土，它由燃煤厂废料和合成纤维所制成，还可以降低制造建筑材料产生的碳排放，可弯曲混凝土具有较好的市场推广价值。

3、该高韧性可弯曲自愈抗震水泥基复合材料，重量轻、保温隔热性能好、强度高、抗震性能好、加工性能好、具有一定耐高温性、隔音性能好、有利于机械化施工以及适应性强。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。