CN101723620A - 一种聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物及其制法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物及其制法和应用，由聚乙烯醇纤维与水泥基掺混材料制成，属于建筑材料技术领域，其特征是，1)水泥基材料由如下重量份数的原料制成：砂子1000份，水泥260～400份，粉煤灰300～350份，硅灰25～30份，磨细石英粉0～120份，高效减水剂5～10份，水300～350份；2)聚乙烯醇纤维掺混量是胶凝材料总重的0.75～1.5％。本发明的产品具有高抗裂性、高耐久性的优点，且原料易得、制作简单、成本低。本发明的产品可广泛应用于建筑材料，特别是水泥基板材、建筑砖瓦、水泥柱等。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种聚乙烯醇纤维增强水泥基材料及其制备方法。
背景技术
传统的水泥基材料属于脆性材料，很容易产生裂缝。裂缝的出现和扩展是结构物破坏的初始阶段，它引起材料持久度的降低、构件保护层脱落，钢筋腐蚀、混凝土碳化等。对承重混凝土结构，裂缝可能会影响结构物的承载能力、建筑物的安全和使用寿命；对于档水建筑物，裂缝可能引起渗漏、影响结构应力状态，水分通过裂缝侵入混凝土中，容易引起钢筋锈蚀和可溶性侵蚀以及加速冻融破坏，甚至危及建筑物的安全，一起一系列危害从来造成巨大的经济损失。
复合化是材料反发展的重要途径，复合化带来的超叠加效应，是材料获得优良性能的主要原因。由此，在“均匀配筋”思想的指导下，产生了纤维增强混凝土这一复合材料。自从1992年的Li，V.C.提出工程用水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites，ECC)的理论以来，这种基于微观物理力学原理优化设计的材料在理论和工程应用上都有了很大的发展。微观结构的优化不仅提高了ECC的物理性能，使其在纤维掺量少于2-3％时的拉伸应变就达到了3％，饱和状态下裂缝之间的间距小于3mm；同时也提高了材料的工作性，ECC可以自密实，可以泵送，也可以喷射，这使ECC有了更为广阔的应用空间。
《聚乙烯醇纤维水泥基复合材料》(《青岛建筑工程学院学报》2004年第25卷第4期王晓刚、毛新奇、赵铁军)，该文献介绍了聚乙烯醇纤维的特点和聚乙烯醇水泥基复合材料的高延性、耐久性、抗疲劳性和抗破坏能力。该文献公开的内容作为现有技术在此引用。
发明内容
本发明提供了一种低掺量的PVA纤维增强水泥基材料组合物，它具有高抗裂性、高耐久性，且原料均是市售，易得、成本低。
本发明具体采用如下技术方案：
一种聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物，由聚乙烯醇纤维与水泥基掺混材料制成，其特征是，
1)水泥基材料由如下重量份数的原料制成：
砂子1000份，水泥260～400份，粉煤灰300～350份，硅灰25～30份，磨细石英粉0～120份，高效减水剂5～10份，水300～350份；
2)聚乙烯醇纤维掺混量是胶凝材料总重的0.75～1.5％，所述的胶凝材料是水泥、粉煤灰、硅灰、磨细石英粉和水的混合物。
本发明优选的方案是：
1)所述水泥基材料由如下重量份数的原料制成：
砂子1000份，水泥270～275份，粉煤灰350份，硅灰28～30份，磨细石英粉110～120份，高效减水剂7～8份，水310～320份；
2)聚乙烯醇纤维掺混量是胶凝材料总重的0.75～1.5％，更优选的是聚乙烯醇纤维掺混量是胶凝材料总重的1.5％。
本发明采用的所有原料均是市售商品，其中：
所述的砂子是天然河砂，最大粒径为2.5mm，细度模数是2.27，含泥量小于1.5％。
所述高效减水剂的减水率为15-30％。
所述的水泥是普通硅酸盐水泥。
本发明的聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物的制法，其特征是，包括如下步骤：
1)将砂子、水泥、粉煤灰、硅灰、磨细石英粉混合，加水搅拌均匀；
2)加入高效减水剂，混合均匀；
3)加入聚乙烯醇纤维搅拌均匀，即得本发明的组合物。
本发明的聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物在建筑材料中的应用，其特征是，包括如下步骤：
1)浇注成型；
2)振捣密实；
3)养护。
本发明可以应用于常见的各种水泥基的建筑材料，例如：水泥基板材、建筑结构关键部位、桥面板等。
与现有技术相比，本发明具有它具有高抗裂性、高耐久性。
具体实施方式
实施例1-4、对比例1、2：原料配比
按照表1的配比配料：
单位：重量份
| 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例2 | |
| 砂子 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| 水泥 | 390.6 | 390.6 | 390.6 | 273.4 | 273.4 | 273.4 |
| 粉煤灰 | 350 | 350 | 350 | 350 | 350 | 350 |
| 硅灰 | 29.4 | 29.4 | 29.4 | 29.4 | 29.4 | 29.4 |
| 磨细石英粉 | 0 | 0 | 0 | 117.2 | 117.2 | 117.2 |
| 水 | 322 | 322 | 322 | 322 | 322 | 322 |
| 高效减水剂 | 7.8 | 7.8 | 7.8 | 7.8 | 7.8 | 7.8 |
| 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例2 | |
| 聚乙烯醇纤维 | 8.2(0.75％) | 16.38(1.5％) | 0 | 8.2(0.75％) | 16.38(1.5％) | 0 |
实施例5：制备水泥棱柱体
按照表1的配比，采用如下步骤，制作尺寸为40×40×160mm的水泥棱柱体6根：
1)将砂子、水泥、粉煤灰、硅灰、磨细石英粉混合，加水搅拌均匀；
2)加入高效减水剂，混合均匀；(对比例在不进行步骤3)
3)加入聚乙烯醇纤维搅拌均匀；
4)浇注成棱柱体；
5)振捣密实；
6)养护24小时。
实施例6：对实施例5棱柱体收缩和抗裂性能的实验
按照相关国家标准，对实施例5制得的6个棱柱体进行如下实验：四点弯曲实验、限制性收缩实验、抗压强度实验(实施例3、4，对比例2)，结果如下：
表2：四点弯曲实验、限制性收缩实验结果表
| 实施例 | 裂缝总面积A(mm2) | 裂缝数量N(条) | 最大裂缝宽度(mm) | 平均裂缝宽度C(mm) | 裂缝控制率K(％) |
| 实施例1 | 4.09 | 4 | 0.11 | 0.068 | 91.5 |
| 实施例2 | 1.77 | 6 | 0.04 | 0.021 | 96.3 |
| 对比例1 | 48.00 | 1 | 3.20 | 3.20 | ---- |
| 2.21 | 4 | 0.06 | 0.038 | 95.0 | |
| 1.46 | 5 | 0.04 | 0.020 | 96.7 | |
| 44.25 | 1 | 2.98 | 2.98 | ---- |
从实验结果可知，本发明与不添加聚乙烯醇纤维的水泥基材料相比可以有效控制干缩裂缝的发生和发展，裂缝的控制率均达到90％以上；试验中本发明组合物水泥基材料的最大干燥收缩裂缝宽度能够控制在100μm左右，这有利于提高材料的耐久性。
另外，本发明表现出了典型的多缝开裂特性，可以有效控制裂缝的过度扩展，充分发挥纤维对水泥基材料的增韧和抗裂作用。
表3：抗压强度实验结果表
从实验结果可知，增加了聚乙烯醇纤维的本发明的产品抗压强度有了明显的提高。
Claims (10)
1.一种聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物，由聚乙烯醇纤维与水泥基掺混材料制成，其特征是，
1)水泥基材料由如下重量份数的原料制成：
砂子1000份，水泥260～400份，粉煤灰300～350份，硅灰25～30份，磨细石英粉0～120份，高效减水剂5～10份，水300～350份；
2)聚乙烯醇纤维掺混量是胶凝材料总重的0.75～1.5％。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物，其特征是，
1)所述水泥基材料由如下重量份数的原料制成：
砂子1000份，水泥270～275份，粉煤灰350份，硅灰28～30份，磨细石英粉110～120份，高效减水剂7～8份，水310～320份；
2)聚乙烯醇纤维掺混量是胶凝材料总重的0.75～1.5％。
3.根据权利要求2所述的聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物，其特征是，聚乙烯醇纤维掺混量是胶凝材料总重的1.5％。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物，其特征是，所述的砂子是天然河砂，最大粒径为2.5mm，细度模数是2.27，含泥量小于1.5％。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物，其特征是，所述水泥、粉煤灰、磨细石英粉、高效减水剂是市售商品。
6.根据权利要求5所述的聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物，其特征是，所述高效减水剂的减水率为15-30％。
7.根据权利要求5所述的聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物，其特征是，所述的水泥是普通硅酸盐水泥。
8.权利要求1的聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物的制法，其特征是，包括如下步骤：
1)将砂子、水泥、粉煤灰、硅灰、磨细石英粉混合，加水搅拌均匀；
2)加入高效减水剂，混合均匀；
3)加入聚乙烯醇纤维搅拌均匀，即得本发明的组合物。
9.权利要求8的聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物在建筑材料中的应用，其特征是，包括如下步骤：
1)浇注成型；
2)振捣密实；
3)养护。
10.根据权利要求9所述聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物在建筑材料中的应用，其特征是，所述聚乙烯醇纤维增强水泥基材料组合物在建筑板材、建筑结构关键部位、桥面板中的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100609 |