CN103964795A - 一种纤维编织网增强水泥基复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种纤维编织网增强水泥基复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103964795A
CN103964795A CN201410180397.7A CN201410180397A CN103964795A CN 103964795 A CN103964795 A CN 103964795A CN 201410180397 A CN201410180397 A CN 201410180397A CN 103964795 A CN103964795 A CN 103964795A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
fibre
cement based
cement
mortar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410180397.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103964795B (zh
Inventor
徐世烺
李贺东
李庆华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HANGZHOU GUYIQIANG NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO., LTD.
Original Assignee
Hangzhou Guhua Composite Material Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Guhua Composite Material Technology Co Ltd filed Critical Hangzhou Guhua Composite Material Technology Co Ltd
Priority to CN201410180397.7A priority Critical patent/CN103964795B/zh
Publication of CN103964795A publication Critical patent/CN103964795A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103964795B publication Critical patent/CN103964795B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

本发明公开了一种纤维编织网增强水泥基复合材料及其制备方法,所述纤维编织网增强水泥基复合材料由非金属纤维编织网和水泥基基体组成;水泥基基体的组成成分包括:水、水泥、活性矿物细掺料、减水剂;所述水泥选自硅酸盐水泥、高铝水泥、硫铝酸盐水泥中的一种;所述水泥基基体的成分还包括精细沙,所述水泥基基体内掺杂有非金属短纤维,所述非金属短纤维是:聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或几种。根据上述方式,本发明所述的纤维编织网增强水泥基复合材料具有重量轻、无腐蚀、防磁化、超高韧性等特点,该材料中的纤维编织网能够作为主要受力加强筋,用来承受荷载,在受力条件下还可以使水泥基复合材料额外产生多条微细裂缝。

Description

一种纤维编织网增强水泥基复合材料及其制备方法
技术领域:
本发明涉及建筑材料领域,具体涉及一种纤维编织网增强水泥基复合材料及其制备方法。
背景技术:
传统的钢筋混凝土结构会因为氯离子或二氧化碳和其它侵蚀性介质的侵入造成钢筋锈蚀,保护层剥落,从而降低结构的承载力,甚至造成整个结构的破坏,而这种混凝土结构的维修费用高昂,此项费用甚至可以达到其造价的几倍。目前的一些大跨度结构建筑物受自重的影响,其跨度的增加受到限制。上述这些都会影响到混凝土的结构,导致混凝土的开裂。由于混凝土的开裂原因及内部比较复杂,目前现有技术中还不能解决这个技术问题,混凝土的开裂问题仍是大型建筑的最大威胁,人们研究了很多方法来修补混凝土裂缝。近年来,很多研究者利用纤维掺入水泥制作纤维增强水泥复合材料,以阻止混凝土结构的裂缝产生;当利用纤维增强水泥复合材料来修补混凝土裂缝时,能够延缓或减轻原混凝土裂缝的扩展。纤维增强水泥基复合材料是以水泥与水发生水化、硬化后形成的硬化水泥浆体作为基体,以不连续的短纤维或连续的长纤维作增强材料组合而成的一种复合材料。普通混凝土在受荷载之前内部已有大量微观裂缝,在不断增加的外力作用下,这些微裂缝会逐渐扩展,并最终形成宏观裂缝,导致材料破坏。加入适量的纤维之后,纤维对部分微裂缝的扩展起阻止和抑制作用,因而使复合材料的抗拉与抗折强度以及断裂能较未增强的水泥基体有明显的提高。在纤维编织网增强水泥基复合材料中,纤维编织网的主要作用在于阻止宏观裂缝的扩展,具体表现在提高复合材料的抗拉、抗裂、抗渗及抗冲击、抗冻性等。
纤维编织网增强水泥基复合材料的抗裂性机理是:在水泥基复合材料新拌的初期,增强纤维就能构成一种网状约束体系,可有效减少约束收缩开裂;在硬化后受力过程中,如在弯曲荷载作用下,在受拉区边缘首先开裂,裂缝向上扩展至纤维编织网时纤维网的桥联联作用拉住裂缝两侧,裂缝宽度的开展受到限制,裂缝宽度在受拉区边缘至纤维编织网区间呈楔形,受拉区边缘由于得不到有效的限制,裂缝相对较宽,当纤维编织网提供的桥联应力较高时,随着荷载的增加,构件可能在其他位置产生新的裂缝。短纤维作为增强材料,可以有效控制水泥基复合材料的早期干缩裂缝的产生及发展,减少材料的收缩裂缝尤其是连通裂缝的产生,另外,纤维起了承托骨料的作用,降低了材料表面的析水现象与集料的离析,有效地降低了材料中的孔隙率,避免了连通毛细孔的形成,提高了水泥基复合材料的抗渗性,但短纤维由于纤维呈三维分布,部分纤维甚至垂直于受力方向因而无法有效承担荷载。因而,将短纤维与纤维编织网联合使用是获得高承载能力并同时具有优良裂缝控制特性材料的有效手段。现有的短纤维与纤维编织网联合增强水泥基复合材料中,当短纤维使用聚丙烯纤维时,由于纤维强度和弹性模量都很低,因而,聚丙烯纤维虽然对提高纤维编织网在基体中的粘结有利,但对荷载作用下产生的裂缝宽度控制却几乎没有效果,对应构件的裂缝仍然较宽,不利于满足正常使用条件下的裂缝宽度控制要求;当使用高强高弹模短纤维与纤维编织网联合增强脆性砂浆基体时,常常因为施工工艺不当导致纤维网两侧纤维砂浆分层,致使短纤维与纤维编织网联合增强水泥基复合材料在荷载作用下过早发生界面分层剥离破坏,纤维编织网无法充分发挥强度,对应构件承载力远低于预期。
发明内容:
针对上述现有技术中的不足,本发明主要目的是提供一种纤维编织网增强水泥基复合材料,该材料利用纤维编织网与水泥基复合,具有重量轻、无腐蚀、防磁化、超高韧性等特点,该材料中的纤维编织网能够作为主要受力加强筋,用来承受荷载,在受力条件下还可以使水泥基复合材料额外产生多条微细裂缝,从而在修补混凝土裂缝时避免混凝土裂缝受力。
为实现上述目的,本发明公开的技术方案是:一种纤维编织网增强水泥基复合材料,由非金属纤维编织网和水泥基基体组成,非金属纤维编织网包括:碳纤维编织网、芳纶纤维编织网、耐碱玻璃纤维编织网、聚乙烯醇纤维编织网、聚乙烯纤维编织网或由以上纤维混编织成的混杂纤维编织网;水泥基基体的组成成分包括:水、水泥、活性矿物细掺料、减水剂;所述水泥选自硅酸盐水泥、高铝水泥、硫铝酸盐水泥中的一种;所述水泥基基体的成分还包括精细沙,所述水泥基基体内掺杂有非金属短纤维,所述非金属短纤维是:聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或几种。本发明中所述的纤维编织网增强水泥基复合材料,也可以是在水泥基基体的受力主方向上使用上述纤维,在与受力方向垂直的方向上采用聚丙烯纤维的混杂纤维编织网。
优选的,所述水泥基基体的组成成分按质量百分数包括:
水 9%--31%,
水泥 5%--60%,
活性矿物细掺料 5%--70%,
精细沙 0%--33%,
减水剂 0%--2%。
优选的,所述精细沙的粒径小于0.6mm。
优选的,所述活性矿物细掺料是粉煤灰、硅粉、粒化高炉矿渣等具有火山灰活性的材料中的至少一种。
优选的,在水泥基基体中所述水泥与活性矿物细掺料构成胶凝材料;所述精细沙按重量百分比为胶凝材料的总重量的0—100%。优选的,所述精细沙重量是胶凝材料的总重量的20-65%。
优选的,所述精细沙重量是胶凝材料的总重量的20—40%。
优选的,所述非金属短纤维的量占该纤维编织网增强水泥基复合材料总体积的1.0—2.5%。本发明中所述的非金属短纤维掺杂在水泥基基体内起到桥接作用,利用具有一定长度的非金属短纤维作为骨架将水泥、活性矿物细掺料、精细沙更紧密的连接成一体,提高水泥基基体的整体性及整体的粘结性、抗拉伸性及抗裂性。
优选的,所述非金属短纤维的长度在5mm-15mm之间。
优选的,所述非金属短纤维是聚乙烯醇纤维、耐碱玻璃纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维中的至少一种。本发明中所述的聚乙烯醇纤维是以聚乙烯醇为原料纺丝制得的合成纤维,聚乙烯醇,英文简称PVA,是一种用途广泛的水溶性高分子聚合物,其性能介于塑料和橡胶之间,是重要的化工原料,用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶合成纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂等。
本发明公开的技术方案中,所述的纤维编织网增强水泥基复合材料可以实现制作成基板用于铺设混凝土层,也可以根据需求随时配制。
本发明还公开了一种纤维编织网增强水泥基复合材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤a:制备砂浆:将水泥、活性矿物细掺料和精细沙用搅拌机搅拌1-3min,搅拌均匀,加水搅拌2-8min,制得砂浆;
步骤b:添加非金属短纤维:向砂浆中加入减水剂,搅拌1-5min后,向搅拌机中缓慢加入非金属短纤维,待非金属短纤维完全加入后再搅拌4min-10min,至非金属短纤维分散均匀,制得纤维砂浆;
步骤c:在水泥板模板中浇筑一层纤维砂浆,将纤维砂浆刮平后在其表面平铺非金属纤维编织网,拉平并固定,保持非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;然后在铺设好的非金属纤维编织网上浇注纤维砂浆,边浇注边振捣,以避免纤维砂浆在纤维编织网位置可能发生的分层;刮平后覆盖塑料膜养护,最终得到纤维编织网增强水泥基复合材料;本步骤中所述的非金属纤维编织网可以铺设N层,其中N≥1;铺设N层非金属纤维编织网时,第一层纤维编织网的铺设方法与上述步骤c相同,首先在模板底部浇注纤维砂浆,刮平后铺设第一层非金属纤维编织网,拉平并固定,保持第一层非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;然后在上面浇注纤维砂浆,边浇注边振捣,刮平纤维砂浆后再铺设第二层非金属纤维编织网,拉平后固定,保持第二层非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;继续浇注纤维砂浆,如此多次操作直至铺好第N层纤维编织网,接着边振捣边浇注直至制定厚度,刮平并收光后覆盖塑料膜养护,最终得到纤维编织网水泥基复合材料,第一层非金属纤维编织网下面的纤维砂浆的厚度为4-6mm,第一层非金属纤维编织网以上的每层非金属纤维编织网之间的纤维砂浆的厚度为4-6mm。本发明中所述的 “保持非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙”的目的是为了使非金属纤维编织网上面浇注的纤维砂浆能够穿透非金属纤维编织网,从而保证非金属纤维编织网的两侧的砂浆不会分层,利于非金属纤维编织网的定位。现有技术中一般是在模板中浇注纤维砂浆后,就在纤维砂浆上直接铺设非金属纤维编织网,这种铺设方法通常会造成非金属纤维编织网与纤维砂浆的上表面平齐或非金属纤维编织网会略微浸没入纤维砂浆中,从而导致再次浇注纤维砂浆时,再次浇注的纤维砂浆不能很好的和非金属纤维编织网融合,不利于纤维网的定位以及容易造成纤维网上下纤维砂浆分层,如果分层荷载比较大时容易提前破坏 。本发明所述的纤维编织网增强水泥基复合材料的制备过程中,采用边振捣边浇注的方法,其目的是避免在非金属纤维编织网上浇注基体时,由于纤维砂浆中非金属短纤维用量多时,纤维砂浆浇注在非金属纤维编织网上时容易盖在非金属纤维编织网上引起较大的气泡,导致后面振捣不开,造成非金属纤维编织网与纤维砂浆不能很好的结合;另一方面,边振捣边浇注也能够减少非金属纤维编织网在基体中上下分层的情况。
本发明中利用非金属纤维编织网布网在纤维砂浆层上时与纤维砂浆层之间保持间隙的布网方式,及利用边浇注边振捣的浇注方式,从而解决了非金属纤维编织网与纤维砂浆不能很好的结合,在基体中上下分层的情况,对水泥基基体的使用及制备具有显著的效果及积极作用。优选的,布网时,非金属纤维编织网在纤维砂浆层上与纤维砂浆层之间保持1—5mm左右的间隙。
本发明所述的纤维编织网增强水泥基复合材料的制备方法中,若铺设一层非金属纤维编织网的话,则:在水泥板模板中浇筑一层厚度为4mm-6mm的纤维砂浆,将纤维砂浆刮平后在其表面平铺一层非金属纤维编织网,拉平并固定,保持非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;然后在铺设好的非金属纤维编织网上再浇筑4mm-6mm的砂浆,完成浇筑后放到振动台上振捣0.5min-3min,刮平后覆盖塑料膜养护,最终得到纤维编织网增强水泥基复合材料。
若铺设两层非金属纤维编织网的话,则:在水泥板模板中浇筑一层厚度为4mm-8mm的纤维砂浆,将纤维砂浆刮平后在其表面平铺第一层非金属纤维编织网,拉平并固定,保持第一层非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;然后在铺设好的第一非金属纤维编织网上再浇筑一定厚度的砂浆,完成浇筑后放到振动台上振捣0.5min-3min,刮平后,在其上铺设第二层非金属纤维编织网,拉平并固定,保持第二层非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;并在第二层非金属纤维编织网上浇注一定厚度的纤维砂浆,边浇注边进行振捣,刮平后覆盖塑料膜养护,最终得到纤维编织网增强水泥基复合材料。若铺设多层非金属纤维编织网的话,以此类推。每两层非金属纤维编织网之间的纤维砂浆的厚度一般是4mm-6mm之间。根据实际施工情况,来确定铺设的非金属纤维编织网的层数、水泥基基体的总厚度。
本发明的有益效果是:本发明纤维编织网增强水泥基复合材料具有重量轻、无腐蚀、防磁化、超高韧性等特点,该材料中的纤维编织网能够作为主要受力加强筋,用来承受荷载,在受力条件下还可以使水泥基复合材料额外产生多条微细裂缝。
附图说明:
图1是本发明实施例5的四点弯曲试验数据图。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例:
实施例1:一种纤维编织网增强水泥基复合材料,该纤维编织网增强水泥基复合材料包括碳纤维编织网、水泥基基体,所述碳纤维编织网设于所述水泥基基体内,所述水泥基基体的组分按质量百分数包括:硫铝酸盐水泥 60%,水 21%,活性矿物细掺料 5%,减水剂 1%,精细沙 13%。
本实施例中所述活性矿物细掺料是粉煤灰与硅粉的混合物;所述精细沙的粒径小于0.6mm;本实施例中水泥基基体内还掺杂有聚乙烯醇纤维,聚乙烯醇纤维的长度是10 mm。
本实施例中所述水泥基基体内的精细沙是水泥和活性矿物细掺料的总质量的20%;所述水泥基基体内的聚乙烯醇纤维的使用量占水泥基基体总体积的1.0%。
将本实施例制备的纤维编织网增强水泥基复合材料采用四点弯曲试验方法进行测试,试件测试跨度300mm,宽度100mm,厚度10mm,加载点在三分点处,加载速率为2mm/min,试验采集跨中挠度和弯曲荷载,最大跨中挠度是25 mm,极限抗弯强度是32 MPa。
实施例2:一种纤维编织网增强水泥基复合材料,该纤维编织网增强水泥基复合材料包括芳纶纤维编织网、水泥基基体,所述芳纶纤维编织网设于所述水泥基基体内,所述水泥基基体的组分按质量百分数包括:水18%、硅酸盐水泥 50%、活性矿物细掺料 22%、精细沙 8.5%、减水剂 1.5%。
本实施例中所述活性矿物细掺料是粉煤灰与粒化高炉矿渣的混合物;所述精细沙的粒径小于0.5mm;本实施例中水泥基基体内还掺杂有聚乙烯纤维,聚乙烯纤维的长度在5mm-15mm之间;所述水泥基基体内的聚乙烯纤维的使用量占水泥基基体总体积的1.5%。
将本实施例制备的纤维编织网增强水泥基复合材料采用四点弯曲试验方法进行测试,试件测试跨度300mm,宽度100mm,厚度10mm,加载点在三分点处,加载速率为2mm/min,试验采集跨中挠度和弯曲荷载,最大跨中挠度是37 mm,极限抗弯强度是45 MPa。
实施例3:一种纤维编织网增强水泥基复合材料,该纤维编织网增强水泥基复合材料包括聚乙烯纤维编织网、水泥基基体,所述聚乙烯纤维编织网设于所述水泥基基体内,所述水泥基基体的组分按质量百分数包括:硫铝酸盐水泥 30%,水 21%,活性矿物细掺料 28%,减水剂 0.8%,精细沙 20.2%。
本实施例中所述活性矿物细掺料是粉煤灰与硅粉的混合物;所述精细沙的粒径小于0.6mm;本实施例中水泥基基体内还掺杂有碳纤维,碳纤维长度是5 mm。
所述水泥基基体内的碳纤维的使用量占水泥基基体总体积的2.0%。
将本实施例制备的纤维编织网增强水泥基复合材料采用四点弯曲试验方法进行测试,试件测试跨度300mm,宽度100mm,厚度10mm,加载点在三分点处,加载速率为2mm/min,试验采集跨中挠度和弯曲荷载,最大跨中挠度是40 mm,极限抗弯强度是32 MPa。
实施例4:一种纤维编织网增强水泥基复合材料,该纤维编织网增强水泥基复合材料包括聚乙烯醇纤维编织网、水泥基基体,所述聚乙烯醇纤维编织网设于所述水泥基基体内,所述水泥基基体的组分按质量百分数包括:高铝水泥40%,水 25.2%,活性矿物细掺料 20%,减水剂 0.4%,精细沙 14.4%。
本实施例中所述活性矿物细掺料是粉煤灰与硅粉的混合物;所述精细沙的粒径小于0.6mm;本实施例中水泥基基体内还掺杂有芳纶纤维,芳纶纤维长度在5mm-15mm之间。
本实施例中所述水泥基基体内的精细沙的用量是水泥和活性矿物细掺料的总质量的24%;所述水泥基基体内的芳纶纤维的使用量占水泥基基体总体积的2.5%。
将本实施例制备的纤维编织网增强水泥基复合材料采用四点弯曲试验方法进行测试,试件测试跨度300mm,宽度100mm,厚度10mm,加载点在三分点处,加载速率为2mm/min,试验采集跨中挠度和弯曲荷载,最大跨中挠度是35 mm,极限抗弯强度是37 MPa。
实施例5:以制作10mm厚度的碳纤维编织网增强PVA纤维水泥砂浆为例,因为板厚度较薄,所以将碳纤维编织网布置在厚度中间位置。本实施例中碳纤维编织网增强水泥基复合材料的配比是:硅酸盐水泥 16%、水 16.8%、矿物掺合料 54%、减水剂 2%、精细沙 11.2%、精细沙最大粒径 0.3;聚乙烯醇纤维掺量占水泥基基体总体积的2%。
搅拌程序:将水泥、沙、粉煤灰,加入单卧轴强制式搅拌机干拌1分钟,加水搅拌3分钟,加减水剂,搅拌3分钟,加入长度为10mm的聚乙烯醇纤维,搅拌4分钟,聚乙烯醇纤维分散均匀,制得的聚乙烯醇纤维砂浆具有良好的流动性。在模板中先浇筑5mm聚乙烯醇纤维砂浆,大致刮平后,铺设碳纤维编织网,拉平并固定,保持碳纤维编织网与其下方的聚乙烯醇纤维砂浆层之间有一定间隙,然后再在碳纤维编织网上部再浇筑5mm聚乙烯醇纤维砂浆,边浇注边振捣,待聚乙烯醇纤维砂浆层浇注完成后,刮平并收光后覆盖塑料膜养护。
24小时后拆模,放入标准混凝土养护室中养护至28天龄期,到龄期取出表面干燥后进行测试,试验采用四点弯曲试验方法,试件测试跨度300mm,宽度100mm,厚度10mm,加载点在三分点处,加载速率为2mm/min,试验采集跨中挠度和弯曲荷载,将荷载换算成弯曲强度,绘制的试验曲线如图1所示。试验数据表明:该实施例中制备的纤维编织网增强水泥基复合材料的极限抗弯强度为41MPa,最大跨中挠度为30 mm。
实施例6:一种纤维编织网增强水泥基复合材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤a:制备砂浆:将水泥、活性矿物细掺料和精细沙用搅拌机搅拌3 min,搅拌均匀,加水搅拌2 min,制得砂浆;
步骤b:添加非金属短纤维:向砂浆中加入减水剂,搅拌2 min后,向搅拌机中缓慢加入非金属短纤维,待非金属短纤维完全加入后再搅拌4 min,至非金属短纤维分散均匀,制得纤维砂浆;
步骤c:先在水泥板模板中浇筑一层纤维砂浆,将纤维砂浆刮平后在其表面平铺一层非金属纤维编织网,拉平并固定,保持非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;然后在铺设好的非金属纤维编织网上浇注厚度为6mm的纤维砂浆,边浇注边进行振捣;刮平并收光后覆盖塑料膜养护,最终得到纤维编织网增强水泥基复合材料。
实施例7:一种纤维编织网增强水泥基复合材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤a:制备砂浆:将水泥、活性矿物细掺料和精细沙用搅拌机搅拌1 min,搅拌均匀,加水搅拌3 min,制得砂浆;
步骤b:添加非金属短纤维:向砂浆中加入减水剂,搅拌1 min后,向搅拌机中缓慢加入非金属短纤维,待非金属短纤维完全加入后再搅拌5 min,至非金属短纤维分散均匀,制得纤维砂浆;
步骤c:先在水泥板模板中浇筑一层纤维砂浆,将纤维砂浆刮平后在其表面平铺第一层非金属纤维编织网,拉平并固定,保持第一层非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;然后在铺设好的第一层非金属纤维编织网上浇注厚度为4mm的纤维砂浆,边浇注边进行振捣;刮平后,再铺设第二层非金属纤维编织网,拉平并固定,保持第二层非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;然后在铺设好的第二层非金属纤维编织网上浇注厚度为5mm的纤维砂浆,边浇注边进行振捣,刮平并收光后覆盖塑料膜养护,最终得到纤维编织网增强水泥基复合材料。
实施例8:一种纤维编织网增强水泥基复合材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤a:制备砂浆:将水泥、活性矿物细掺料和精细沙用搅拌机搅拌3 min,搅拌均匀,加水搅拌8 min,制得砂浆;
步骤b:添加非金属短纤维:向砂浆中加入减水剂,搅拌5 min后,向搅拌机中缓慢加入非金属短纤维,待非金属短纤维完全加入后再搅拌10 min,至非金属短纤维分散均匀,制得纤维砂浆;
步骤c:先在水泥板模板中浇筑一层纤维砂浆,将纤维砂浆刮平后在其表面平铺第一层非金属纤维编织网,拉平并固定,保持第一层非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;然后在铺设好的第一层非金属纤维编织网上浇注厚度为4mm的纤维砂浆,边浇注边进行振捣;刮平后,再铺设第二层非金属纤维编织网,拉平并固定,保持第二层非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;然后在铺设好的第二层非金属纤维编织网上浇注厚度为5mm的纤维砂浆,边浇注边进行振捣,刮平后,再铺设第三层非金属纤维编织网,拉平并固定,保持第三层非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;然后在铺设好的第三层非金属纤维编织网上浇注厚度为5mm的纤维砂浆,边浇注边进行振捣,刮平收光后覆盖塑料膜养护,最终得到纤维编织网增强水泥基复合材料。
下面以试验来说明本发明纤维编织网增强水泥基复合材料的性能:
均以制作10mm厚水泥基复合材料模板为例,各实验组分别如下:
对照组:市售聚乙烯醇纤维增强水泥复合材料;
实验组1:按本发明实施例1制作的含有聚乙烯醇短纤维,但不加非金属纤维编织网的水泥基复合材料;
实验组2:按本发明实施例1制作的不加非金属短纤维的聚乙烯醇纤维编织网增强水泥基复合材料;
实验组3:按本发明实施例1制作的含有聚乙烯醇短纤维、聚乙烯醇纤维编织网的水泥基复合材料;
上述各组中添加的聚乙烯醇短纤维的长度相同,聚乙烯醇纤维编织网相同;实验过程如下:
对照组:搅拌程序:将市售水泥加入单卧轴强制式搅拌机干拌1分钟,加水搅拌3分钟,加减水剂,搅拌3分钟,加聚乙烯醇纤维,搅拌4分钟,聚乙烯醇纤维分散均匀,得到聚乙烯醇纤维砂浆。在模板中先浇筑5mm聚乙烯醇砂浆,大致刮平后再浇筑5mm聚乙烯醇砂浆,浇筑完成后将模板放到振动台上振捣1分钟,刮平后覆盖塑料膜养护。
24小时后拆模,放入标准混凝土养护室中养护至28天龄期,到龄期取出表面干燥后进行测试,试验采用四点弯曲试验方法,试件测试跨度300mm,宽度100mm,厚度10mm,加载点在三分点处,加载速率为2mm/min,试验采集跨中挠度和弯曲荷载,对照组的最大跨中挠度是6 mm,极限抗弯强度是8 MPa。
实验组1:搅拌程序:将水、水泥、沙、粉煤灰,加入单卧轴强制式搅拌机干拌1分钟,加水搅拌3分钟,加减水剂,搅拌3分钟,加聚乙烯醇短纤维,搅拌4分钟,聚乙烯醇短纤维分散均匀,制得的聚乙烯醇短纤维砂浆具有良好的流动性。在模板中先浇筑5mm聚乙烯醇短纤维砂浆,大致刮平后,再浇筑5mm聚乙烯醇纤维砂浆,浇筑完成后将模板放到振动台上振捣1分钟,刮平并收光后覆盖塑料膜养护。
24小时后拆模,放入标准混凝土养护室中养护至28天龄期,到龄期取出表面干燥后进行测试,试验采用四点弯曲试验方法,试件测试跨度300mm,宽度100mm,厚度10mm,加载点在三分点处,加载速率为2mm/min,试验采集跨中挠度和弯曲荷载,实验组1的最大跨中挠度是8 mm,极限抗弯强度是10 MPa。
实验组2: 搅拌程序:将水、水泥、沙、粉煤灰,加入单卧轴强制式搅拌机干拌1分钟,加水搅拌3分钟,加减水剂,搅拌7分钟,制得的砂浆具有良好的流动性。在模板中先浇筑5mm砂浆,大致刮平后,铺设聚乙烯醇纤维编织网,拉平并固定,保持聚乙烯醇纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;在聚乙烯醇纤维编织网上部再浇筑5mm砂浆,边浇筑边振捣,待砂浆层浇注完成后刮平并收光后覆盖塑料膜养护。
24小时后拆模,放入标准混凝土养护室中养护至28天龄期,到龄期取出表面干燥后进行测试,试验采用四点弯曲试验方法,试件测试跨度300mm,宽度100mm,厚度10mm,加载点在三分点处,加载速率为2mm/min,试验采集跨中挠度和弯曲荷载,实验组2的最大跨中挠度是20 mm,极限抗弯强度是24 MPa。
实验组3:搅拌程序:将水、水泥、沙、粉煤灰,加入单卧轴强制式搅拌机干拌1分钟,加水搅拌3分钟,加减水剂,搅拌3分钟,加聚乙烯醇短纤维,搅拌4分钟,聚乙烯醇短纤维分散均匀,制得的聚乙烯醇短纤维砂浆具有良好的流动性。在模板中先浇筑5mm聚乙烯醇短纤维砂浆,大致刮平后,铺设聚乙烯醇纤维编织网,拉平并固定,保持聚乙烯醇纤维编织网与其下方的聚乙烯醇短纤维砂浆层之间有间隙;在聚乙烯醇纤维编织网上再浇筑5mm聚乙烯醇纤维砂浆,边浇筑边振捣,待聚乙烯醇纤维砂浆层浇注好后刮平并收光后覆盖塑料膜养护。
24小时后拆模,放入标准混凝土养护室中养护至28天龄期,到龄期取出表面干燥后进行测试,试验采用四点弯曲试验方法,试件测试跨度300mm,宽度100mm,厚度10mm,加载点在三分点处,加载速率为2mm/min,试验采集跨中挠度和弯曲荷载,实验组3的最大跨中挠度是25 mm,极限抗弯强度是32 MPa。
对照组与实验组1相比,虽然两者都添加了聚乙烯醇纤维,且没有添加纤维编织网,但由于对照组中所采用的水泥的配比与实验组1不同,从而造成制备的10mm厚水泥基复合材料模板的荷载试验结果明显差于实验组1;实验组1与实验组2相比,虽然都增加了纤维材料,但实验组1中增加的是聚乙烯醇短纤维,而实验组2增加的是聚乙烯醇纤维编织网,聚乙烯醇纤维编织网是整体结构,嵌入水泥砂浆中形成类似于钢筋的骨架左右,而聚乙烯醇短纤维虽然能够分布在水泥砂浆中起到桥接作用,但显然分散的聚乙烯醇短纤维对水泥基复合材料的整体荷载能力的提高低于聚乙烯醇纤维编织网;实验组3与实验组1、实验组2相比,其结合了聚乙烯醇短纤维及聚乙烯醇纤维编织网两者对水泥基复合材料的作用,使材料能够承受更高的荷载,使用效果较好,且在聚乙烯醇纤维编织网的作用下水泥基复合材料不易产生裂缝。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种纤维编织网增强水泥基复合材料,其特征在于,由非金属纤维编织网和水泥基基体组成,非金属纤维编织网包括:碳纤维编织网、芳纶纤维编织网、耐碱玻璃纤维编织网、聚乙烯醇纤维编织网、聚乙烯纤维编织网或由以上纤维混编织成的混杂纤维编织网;水泥基基体的组成成分包括:水、水泥、活性矿物细掺料、减水剂;所述水泥选自硅酸盐水泥、高铝水泥、硫铝酸盐水泥中的一种;所述水泥基基体的成分还包括精细沙,所述水泥基基体内掺杂有非金属短纤维,所述非金属短纤维是:聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的纤维编织网增强水泥基复合材料,其特征在于,所述水泥基基体的组成成分按质量百分数包括:
水 9%-- 31%,
水泥 5%-- 60%,
活性矿物细掺料 5%--70%,
精细沙 0%--33%,
减水剂 0%--2%。
3.根据权利要求2所述的纤维编织网增强水泥基复合材料,其特征在于,所述精细沙的粒径小于0.6mm。
4.根据权利要求1所述的纤维编织网增强水泥基复合材料,其特征在于,所述活性矿物细掺料是粉煤灰、硅粉、粒化高炉矿渣等具有火山灰活性的材料中的至少一种。
5.按照权利要求1或2所述的纤维编织网增强水泥基复合材料,其特征在于,在水泥基基体中所述水泥与活性矿物细掺料构成胶凝材料;所述精细沙重量是胶凝材料的总重量的0—100%。
6.根据权利要求5所述的纤维编织网增强水泥基复合材料,其特征在于,所述精细沙重量是胶凝材料的总重量的20—40%。
7.根据权利要求1所述的纤维编织网增强水泥基复合材料,其特征在于,所述非金属短纤维的量占该纤维编织网增强水泥基复合材料总体积的1.0—2.5%。
8.根据权利要求5所述的纤维编织网增强水泥基复合材料,其特征在于,所述非金属短纤维的长度在5mm-15mm之间。
9.根据权利要求6所述的纤维编织网增强水泥基复合材料,其特征在于,所述非金属短纤维是聚乙烯醇纤维、耐碱玻璃纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维中的至少一种。
10.一种纤维编织网增强水泥基复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤a:制备砂浆:将水泥、活性矿物细掺料和精细沙用搅拌机搅拌1-3min,搅拌均匀,加水搅拌2-8min,制得砂浆;
步骤b:添加非金属短纤维:向砂浆中加入减水剂,搅拌1-5min后,向搅拌机中缓慢加入非金属短纤维,待非金属短纤维完全加入后再搅拌4min-10min,至非金属短纤维分散均匀,制得纤维砂浆;
步骤c:在模板中浇筑一层纤维砂浆,将纤维砂浆刮平后在其表面平铺非金属纤维编织网,拉平并固定,保持非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;然后在铺设好的非金属纤维编织网上浇注纤维砂浆,边浇注边振捣,以避免纤维砂浆在纤维编织网位置可能发生的分层;刮平并收光后覆盖塑料膜养护,最终得到纤维编织网增强水泥基复合材料;
本步骤中所述的非金属纤维编织网可以铺设N层,其中N≥1;铺设N层非金属纤维编织网时,第一层纤维编织网的铺设方法与上述步骤c相同,首先在模板底部浇注纤维砂浆,刮平后铺设第一层非金属纤维编织网,拉平并固定,保持第一层非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;然后在非金属纤维编织网上面浇注纤维砂浆,边浇注边振捣,刮平纤维砂浆后再铺设第二层非金属纤维编织网,拉平后固定,保持第二层非金属纤维编织网与其下方的纤维砂浆层之间有间隙;继续浇注纤维砂浆,如此多次操作直至铺好第N层纤维编织网,接着边振捣边浇注直至制定厚度,刮平并收光后覆盖塑料膜养护,最终得到纤维编织网水泥基复合材料,第一层非金属纤维编织网下面的纤维砂浆厚度为4-6mm,第一层非金属纤维编织网以上的每层非金属纤维编织网之间的纤维砂浆的厚度为4-6mm。
CN201410180397.7A 2014-03-04 2014-04-30 一种纤维编织网增强水泥基复合材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN103964795B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410180397.7A CN103964795B (zh) 2014-03-04 2014-04-30 一种纤维编织网增强水泥基复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2014100770285 2014-03-04
CN201410077028 2014-03-04
CN201410077028.5 2014-03-04
CN201410180397.7A CN103964795B (zh) 2014-03-04 2014-04-30 一种纤维编织网增强水泥基复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103964795A true CN103964795A (zh) 2014-08-06
CN103964795B CN103964795B (zh) 2015-07-22

Family

ID=51234860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410180397.7A Expired - Fee Related CN103964795B (zh) 2014-03-04 2014-04-30 一种纤维编织网增强水泥基复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103964795B (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105372133A (zh) * 2015-12-01 2016-03-02 长安大学 一种测试沥青结合料抗裂性能的方法
CN106836227A (zh) * 2017-01-03 2017-06-13 深圳大学 一种自带阴极防护功能的钢筋混凝土结构及其建造方法
CN106836622A (zh) * 2017-01-03 2017-06-13 深圳大学 一种纤维复合材料多功能免拆模板及其制备方法
CN109291227A (zh) * 2018-10-19 2019-02-01 德阳科吉高新材料有限责任公司 一种含有增强纤维布的高铁轨道板的制造工艺
CN109333754A (zh) * 2018-10-19 2019-02-15 德阳科吉高新材料有限责任公司 一种含有有机增强纤维高铁轨道板的制造工艺
CN109397521A (zh) * 2018-10-19 2019-03-01 德阳科吉高新材料有限责任公司 一种高铁轨道板的制造工艺
CN109975118A (zh) * 2019-04-03 2019-07-05 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种基于四点弯曲梁测混凝土断裂能的试验方法
CN110186778A (zh) * 2019-06-12 2019-08-30 卡本科技集团股份有限公司 一种碳纤维网格加固混凝土梁的试验检测方法
CN110627442A (zh) * 2019-10-14 2019-12-31 北京工业大学 纤维网格增强混杂纤维高强和高延性水泥基复合材料检查井井盖及制备
CN113443844A (zh) * 2021-03-25 2021-09-28 罗安锰 一种玻璃纤维水泥及其生产工艺
CN113698161A (zh) * 2021-08-30 2021-11-26 吉林大学 高抗裂性能水泥基复合材料及其制备方法
CN114920522A (zh) * 2022-06-09 2022-08-19 商丘师范学院 一种扁平纤维织物增强水泥基复合材料及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102777027A (zh) * 2012-08-17 2012-11-14 浙江大学 一种互扣式可拼装防裂防渗永久性梁模板
CN103435308A (zh) * 2013-08-13 2013-12-11 中国矿业大学 一种复合板材及其制作方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102777027A (zh) * 2012-08-17 2012-11-14 浙江大学 一种互扣式可拼装防裂防渗永久性梁模板
CN103435308A (zh) * 2013-08-13 2013-12-11 中国矿业大学 一种复合板材及其制作方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105372133A (zh) * 2015-12-01 2016-03-02 长安大学 一种测试沥青结合料抗裂性能的方法
CN106836227B (zh) * 2017-01-03 2019-11-26 深圳大学 一种自带阴极防护功能的钢筋混凝土结构及其建造方法
CN106836227A (zh) * 2017-01-03 2017-06-13 深圳大学 一种自带阴极防护功能的钢筋混凝土结构及其建造方法
CN106836622A (zh) * 2017-01-03 2017-06-13 深圳大学 一种纤维复合材料多功能免拆模板及其制备方法
CN109291227A (zh) * 2018-10-19 2019-02-01 德阳科吉高新材料有限责任公司 一种含有增强纤维布的高铁轨道板的制造工艺
CN109333754A (zh) * 2018-10-19 2019-02-15 德阳科吉高新材料有限责任公司 一种含有有机增强纤维高铁轨道板的制造工艺
CN109397521A (zh) * 2018-10-19 2019-03-01 德阳科吉高新材料有限责任公司 一种高铁轨道板的制造工艺
CN109975118A (zh) * 2019-04-03 2019-07-05 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种基于四点弯曲梁测混凝土断裂能的试验方法
CN110186778A (zh) * 2019-06-12 2019-08-30 卡本科技集团股份有限公司 一种碳纤维网格加固混凝土梁的试验检测方法
CN110186778B (zh) * 2019-06-12 2023-03-10 卡本科技集团股份有限公司 一种碳纤维网格加固混凝土梁的试验检测方法
CN110627442A (zh) * 2019-10-14 2019-12-31 北京工业大学 纤维网格增强混杂纤维高强和高延性水泥基复合材料检查井井盖及制备
CN110627442B (zh) * 2019-10-14 2022-03-08 北京工业大学 纤维网格增强混杂纤维高强和高延性水泥基复合材料检查井井盖及制备
CN113443844A (zh) * 2021-03-25 2021-09-28 罗安锰 一种玻璃纤维水泥及其生产工艺
CN113698161A (zh) * 2021-08-30 2021-11-26 吉林大学 高抗裂性能水泥基复合材料及其制备方法
CN114920522A (zh) * 2022-06-09 2022-08-19 商丘师范学院 一种扁平纤维织物增强水泥基复合材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103964795B (zh) 2015-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103964795B (zh) 一种纤维编织网增强水泥基复合材料及其制备方法
Mohseni et al. Engineering and microstructural assessment of fibre-reinforced self-compacting concrete containing recycled coarse aggregate
Du et al. New development of ultra-high-performance concrete (UHPC)
Han et al. Smart and multifunctional concrete toward sustainable infrastructures
Khooshechin et al. Experimental and mechanical performance of shotcrete made with nanomaterials and fiber reinforcement
Brandt Fibre reinforced cement-based (FRC) composites after over 40 years of development in building and civil engineering
Choi et al. Development of recycled strain-hardening cement-based composite (SHCC) for sustainable infrastructures
Wang et al. Effect of sand content on engineering properties of fly ash-slag based strain hardening geopolymer composites
Wang et al. Ultra-lightweight engineered cementitious composite using waste recycled hollow glass microspheres
CN100434382C (zh) 水泥基材料塑性防裂用改性纤维及其制备方法
Coppola et al. Lightweight cement-free alkali-activated slag plaster for the structural retrofit and energy upgrading of poor quality masonry walls
Farzadnia et al. Incorporation of mineral admixtures in sustainable high performance concrete
Zhang et al. Combined influence of nano‐CaCO3 and polyvinyl alcohol fibers on fresh and mechanical performance of concrete incorporating fly ash
CN106927761A (zh) 掺加铁尾矿砂、硅灰和玄武岩纤维的高性能混凝土
CN106904870A (zh) 一种天然纤维增强环氧树脂基混凝土及其制备方法与应用
CN107327078A (zh) 一种新型钢‑连续纤维复合筋ecc‑混凝土复合梁及其制备方法
Davoodi et al. Evaluation of performance parameters of cement mortar in semi-flexible pavement using rubber powder and nano silica additives
Abd et al. Investigation of the use of textile carbon yarns as sustainable shear reinforcement in concrete beams
CN104496337B (zh) 纳米粘土改性纤维水泥砂浆及其制备方法
WO2006123632A1 (ja) 繊維補強された軽量セメント系硬化体
AU2009347599B2 (en) Cementitious mortar and method for improved reinforcement of building structures
Mohamed et al. Exploring the performance of steel fiber reinforced lightweight concrete: A case study review
KR100945141B1 (ko) 경량 시멘트 복합체 및 그 제조방법
JP4817304B2 (ja) 繊維補強モルタル又は繊維補強コンクリート、及びそれを用いてなる法枠の施工方法
WO2023179254A1 (zh) 一种水工ecc材料及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB02 Change of applicant information

Address after: The city of Hangzhou in West Zhejiang province 311121 No. 1378 Hangzhou Normal University Science and Technology Park F building four floor Hangzhou Huaxin Mstar Technology Ltd.

Applicant after: Hangzhou Gu Hua novel material Science and Technology Ltd.

Address before: The city of Hangzhou in West Zhejiang province 311121 No. 1378 Hangzhou Normal University Science and Technology Park F building four floor Hangzhou Guhua composite Mstar Technology Ltd

Applicant before: Hangzhou Guhua Composite Material Technology Co., Ltd.

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: HANGZHOU GUHUA COMPOSITE MATERIAL TECHNOLOGY CO., LTD. TO: HANGZHOU GUHUA NEW MATERIALS TECHNOLOGY CO., LTD.

C53 Correction of patent of invention or patent application
CB02 Change of applicant information

Address after: 1, 2 floor, No. 16 Longtan Road, Yuhang District, Hangzhou District, Zhejiang,

Applicant after: Hangzhou Gu Hua novel material Science and Technology Ltd.

Address before: The city of Hangzhou in West Zhejiang province 311121 No. 1378 Hangzhou Normal University Science and Technology Park F building four floor Hangzhou Guhua composite Mstar Technology Ltd

Applicant before: Hangzhou Gu Hua novel material Science and Technology Ltd.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20140806

Assignee: HANGZHOU GUYIQIANG NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO., LTD.

Assignor: Hangzhou Gu Hua novel material Science and Technology Ltd.

Contract record no.: 2016330000042

Denomination of invention: Reinforced cement based composite material with fiber woven mesh and preparation method of reinforced cement based composite material

Granted publication date: 20150722

License type: Exclusive License

Record date: 20160325

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20160606

Address after: 310052, Zhejiang province Hangzhou Binjiang District Long River Street East stream road 1276, 1 buildings, 9, 903 rooms

Patentee after: HANGZHOU GUYIQIANG NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO., LTD.

Address before: 1, 2 floor, No. 16 Longtan Road, Yuhang District, Hangzhou District, Zhejiang,

Patentee before: Hangzhou Gu Hua novel material Science and Technology Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150722

Termination date: 20200430