本發(fā)明專利技術公開了一種PVA纖維增強水泥基復合材料，由以下重量份數的組分組成：水泥11.8?26.8份，粉煤灰32.2?47.2份，河砂20.8?21.5份，減水劑0.53?0.54份，消泡劑0.03份，增稠劑0.03份，纖維1.24?1.25份，水17.7?17.9份。本發(fā)明專利技術通過大摻量粉煤灰替代PVA纖維增強水泥基復合材料中的水泥，不僅變廢為寶，降低了成本，減少CO2排放，節(jié)約大量自然資源和能源，而且降低PVA纖維增強水泥基復合材料的裂縫寬度和自由干縮，增強結構的長期耐久性，同時減弱裂縫尖端應力集中程度，使纖維阻裂機理得到更充分發(fā)揮，增強纖維增強水泥基復合材料抗彎韌性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及纖維增強水泥基復合材料
，具體涉及一種PVA纖維增強水泥基復合材料。
技術介紹
聚乙烯醇(PVA)纖維增強水泥基復合材料也稱為工程水泥基復合材料，其縮寫為ECC(Engineered Cementitious Composites)，由美國密歇根大學Victor C.Li教授于1992年提出。ECC通常是水泥或者水泥加填料，再加小粒徑細骨料作為基體，用纖維作為增強材料混合而成，ECC復合材料具有超高韌性、高抗拉強度、高抗裂能力，在變形過程中可實現穩(wěn)態(tài)開裂，形成多裂縫破壞形態(tài)，具備應變硬化特性，其極限拉伸應變率可達3％-5％，是普通混凝土的300-500倍，在抗沖擊、抗拉、抗剪、抗疲勞性能及耐久性等方面比普通混凝土有較大的優(yōu)勢，用于混凝土構件將極大改善結構的抗震與抗倒塌性能。雖然聚乙烯醇纖維增強水泥基復合材料中粉煤灰摻量較大，但是由于其未使用粗骨料，導致該種材料的單方水泥質量分數達到25.4％-30.2％，與普通混凝土相比，在同強度前提下，聚乙烯醇纖維增強水泥基復合材料的水泥用量將遠遠超過普通混凝土水泥用量，尤其在中低強度等級下表現更為突出；而研究表明水泥生產不僅需要消耗大量的石灰石原料、粘土原料等自然資源以及煤炭和電力等能源，水泥生產也是工業(yè)部門中排放CO2的大戶，在生產1t普通硅酸鹽水泥大約排放1tCO2。同時作為工業(yè)廢渣的粉煤灰全世界每年產出超過6億t，但80％以上被棄置于推填區(qū)，沒有得到有效利用，而合理使用1t粉煤灰，可取代0.6-0.8t水泥，節(jié)約0.12-0.20t標準煤。可見，如果用粉煤灰大量代替聚乙烯醇纖維增強水泥基復合材料中的水
泥，不僅能降低纖維增強水泥基復合材料的成本，而且能顯著地減少CO2的排放，節(jié)約大量自然資源和能源。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是在保持其具備應有的物理與力學性質前提下，用粉煤灰大量代替PVA纖維增強水泥基復合材料中的水泥降低成本，提高材料綠色性能的問題。為了解決上述技術問題，本專利技術所采用的技術方案是提供一種PVA纖維增強水泥基復合材料，由以下重量份數的組分組成：水泥：11.8-26.8份；粉煤灰：32.2-47.2份；河砂：20.8-21.5份；減水劑：0.53-0.54份；消泡劑：0.03份；增稠劑：0.03份；纖維：1.24-1.25份；水：17.7-17.9份。在上述方案中，由以下重量份數的組分組成：水泥：11.8份；粉煤灰：47.2份；河砂：21.25份；減水劑：0.54份；消泡劑：0.03份；增稠劑：0.03份；纖維：1.25份；水：17.9份。在上述方案中，由以下重量份數的組分組成：水泥：26.8份；粉煤灰：32.2份；河砂：21.46份；減水劑：0.54份；消泡劑：0.03份；增稠劑：0.03份；纖維：1.24份；水：17.7份。在上述方案中，所述水泥為普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5R。在上述方案中，所述粉煤灰為低鈣類一級粉煤灰。在上述方案中，所述河砂為特細砂。在上述方案中，所述減水劑為聚羧酸高效減水劑，濃度為40％以上，減水率為38％以上。在上述方案中，所述消泡劑為DZ-1670K，含固量為38％。在上述方案中，所述增稠劑為羥丙基甲基纖維素。在上述方案中，所述纖維為聚乙烯醇纖維，纖維長度為12mm，纖維直徑為40μm，纖維抗拉強度為1560MPa，纖維彈性模量為4.10×104MPa，斷裂伸長率為6.5％。本專利技術通過大摻量粉煤灰替代水泥，粉煤灰替代率達到80％，大幅度降低PVA纖維增強水泥基復合材料的水泥用量，不僅降低了該復合材料成本，而且具有以下優(yōu)點：(1)有效解決工業(yè)廢渣粉煤灰的利用率低的問題，變廢為寶，同時顯著減少CO2排放，節(jié)約大量自然資源(例如生產水泥所消耗的大量石灰質原料、粘土原料等)和能源(例如生產水泥消耗的煤炭和電力等)，提高該復合材料的綠色性質；(2)有利于加強纖維與基體界面處的粘結，提高界面粘結強度，有助于纖維的分散，弱化裂縫尖端應力集中程度，從而提高纖維增強水泥基復合材料的力學性能，使纖維阻裂機理得到更充分發(fā)揮；(3)降低PVA纖維增強水泥基復合材料的裂縫寬度和自由干縮，能夠填充對結構不利的孔洞，從而提高纖維增強水泥基復合材料的密實性，有益于結構的長期耐久性。具體實施方式本專利技術提供的一種PVA纖維增強水泥基復合材料，通過粉煤灰替代PVA纖維增強水泥基復合材料中的大部分水泥，不僅有效利用粉煤灰，變廢為寶，降低PVA纖維增強水泥基復合材料的成本，減少CO2排放，節(jié)約大量自然資源和能源；而且粉煤灰的大量摻入，有利于加強纖維與基體界面處的粘結，有助于纖維的分散，弱化裂縫尖端應力集中程度，提高纖維增強水泥基復合材料的力學性能，同時從材料本身降低裂縫寬度和自由干縮，能夠填充對結構不利的孔洞，提高纖維增強水泥基復合材料的密實性，增強結構的長期耐久性。該PVA纖維增強水泥基復合材料由以下重量份數的組分組成：水泥：11.8-26.8份；粉煤灰：32.2-47.2份；河砂：20.8-21.5份；減水劑：0.53-0.54份；消泡劑：0.03份；增稠劑：0.03份；纖維：1.24-1.25份；水：17.7-17.9份。在本專利技術中，水泥為強度等級42.5R的普通硅酸鹽水泥；粉煤灰為低鈣類一級粉煤灰；河砂為特細砂；減水劑為聚羧酸高效減水劑，濃度40％以上，
減水率為38％以上；消泡劑為DZ-1670K，含固量為38％；增稠劑為羥丙基甲基纖維素；纖維為聚乙烯醇纖維，纖維長度為12mm，纖維直徑為40μm，纖維抗拉強度為1560MPa，纖維彈性模量為4.10×104MPa，斷裂伸長率為6.5％。在施工現場將上述各組份按相應重量份數混合，并用攪拌機拌和成均質漿料，即可使用，在用于混凝土構件時，使用方法與普通PVA纖維增強水泥基復合材料一致，沒有特殊要求，構件采用標準養(yǎng)護，養(yǎng)護齡期一般為28天。下面結合具體實施例對本專利技術做出詳細的說明。實施例1。一種PVA纖維增強水泥基復合材料，由以下重量份數的組分組成：水泥：11.8份；粉煤灰：47.2份；河砂：21.25份；減水劑：0.54份；消泡劑：0.03份；增稠劑：0.03份；纖維：1.25份；水：17.9份。采用本實施例所得試驗構件各項性能的試驗結果如表1，試驗構件采用標準養(yǎng)護，養(yǎng)護齡期及試驗齡期為28d，其中，fcu為立方體抗壓強度標準值；ff為抗折強度；fts為劈裂抗拉強度；εtu為應變率。表1：采用實施例1所得試驗構件各項性能的試驗結果表。fcu/MPaff/MPafts/MPaεtu23.58.73.02.66％實施例2。一種PVA纖維增強水泥基復合材料，由以下重量份數的組分組成：水泥：19.17份；粉煤灰：39.7份；河砂：21.5份；減水劑：0.53份；消泡劑：0.03份；增稠劑：0.03份；纖維：1.24份；水：17.8份。采用本實施例所得試驗構件各項性能的試驗結果如表2，試驗構件采用標準養(yǎng)護，養(yǎng)護齡期及試驗齡期為28d。表2：采用實施例2所得試驗構件各項性能的試驗結果表。fcu/MPaff/MPafts/MPaεtu38.111.04.72.00％實施例3。一種PVA纖維增強水泥基復合材料，由以下重量份數的組分組成：水泥本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種PVA纖維增強水泥基復合材料，其特征在于，由以下重量份數的組分組成：水泥：11.8?26.8份；粉煤灰：32.2?47.2份；河砂：20.8?21.5份；減水劑：0.53?0.54份；消泡劑：0.03份；增稠劑：0.03份；纖維：1.24?1.25份；水：17.7?17.9份。
【技術特征摘要】
1.一種PVA纖維增強水泥基復合材料，其特征在于，由以下重量份數的組分組成：水泥：11.8-26.8份；粉煤灰：32.2-47.2份；河砂：20.8-21.5份；減水劑：0.53-0.54份；消泡劑：0.03份；增稠劑：0.03份；纖維：1.24-1.25份；水：17.7-17.9份。2.如權利要求1所述的PVA纖維增強水泥基復合材料，其特征在于，由以下重量份數的組分組成：水泥：11.8份；粉煤灰：47.2份；河砂：21.25份；減水劑：0.54份；消泡劑：0.03份；增稠劑：0.03份；纖維：1.25份；水：17.9份。3.如權利要求1所述的PVA纖維增強水泥基復合材料，其特征在于，由以下重量份數的組分組成：水泥：26.8份；粉煤灰：32.2份；河砂：21.5份；減水劑：0.53份；消泡劑：0.03份；增稠劑：0.03份；纖維：1.25份；水：17.7份。4.如權利要求1至3任意一項所述的PVA纖維增強水泥基復合材料，其特征在于，所述...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：何淅淅，丁魯波，張博，
申請(專利權)人：北京建筑大學，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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