CN105859220A - 一种c30-c50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料 - Google Patents

一种c30-c50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种C30‑C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,由以下质量百分比的组分按照不同的水胶比混合而成:水泥26.1%‑27.6%、粉煤灰31.3%‑33.2%、河砂20.86%‑22.1%、水15.2%‑20.1%、聚乙烯醇纤维1.24%‑1.25%、高效减水剂0.34%‑0.64%、消泡剂0.03%、增稠剂0.03%;其中,C30、C40和C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料的水胶比分别为0.35‑0.36、0.29‑0.30和0.23‑0.25;水胶比=水质量/(水泥质量+粉煤灰质量)。本发明用于建筑结构中不同强度等级的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料的配制,保证不同强度等级的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料达到应有的强度及变形要求,具有精确度高、计算量小和易操作等优点。

Description

一种C30-C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料
技术领域
本发明涉及纤维增强水泥基复合材料配制技术领域,具体涉及一种C30-C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料。
背景技术
聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料可称为工程水泥基复合材料,其缩写为ECC(Engineered Cementitious Composites),ECC通常为水泥或者水泥加填料,再加小粒径细骨料作为基体,用聚乙烯醇纤维作为增强材料,该ECC材料具有超高韧性、高抗拉强度和高抗裂能力,在变形过程中可实现稳态开裂,形成多裂缝破坏形态,具备应变硬化特性,其极限拉伸应变率可达3%-5%,是普通混凝土的300-500倍,在抗冲击、抗拉、抗剪、抗疲劳性能及耐久性等方面比普通混凝土有较大的优势,用于混凝土结构构件将极大改善结构的抗震与抗倒塌性能。
目前,虽然聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料在国内外已有相关应用和研究,但是由于配制技术领域存在局限性,国内外还没有关于聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料配合比设计的方法,不利于这种优秀高性能材料的推广。
有鉴于此,急需填补聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料配比设计的空白。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是填补聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料配比设计的空白。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是提供一种C30-C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,由以下质量百分比的组分按照不同的水胶比混合而成:水泥26.1%-27.6%、粉煤灰31.3%-33.2%、河砂20.86%-22.1%、水15.2%-20.1%、聚乙烯醇纤维1.24%-1.25%、高效减水剂0.34%-0.64%、消泡剂0.03%、增稠剂0.03%;
其中,C30、C40和C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料的水胶比分别为0.35-0.36、0.29-0.30和0.23-0.25;水胶比=水质量/(水泥质量+粉煤灰质量)。
在上述技术方案中,由以下质量百分比的组分混合而成:水泥26.1%,粉煤灰31.3%,河砂20.86%,水20.1%,聚乙烯醇纤维1.24%,高效减水剂0.34%,消泡剂0.03%,增稠剂0.03%。
在上述技术方案中,由以下质量百分比的组分混合而成:水泥26.8%,粉煤灰32.2%,河砂21.46%,水17.59%,聚乙烯醇纤维1.25%,高效减水剂0.64%,消泡剂0.03%,增稠剂0.03%。
在上述技术方案中,由以下质量百分比的组分混合而成:水泥27.6%,粉煤灰33.2%,河砂22.1%,水15.2%,聚乙烯醇纤维1.24%,高效减水剂0.6%,消泡剂0.03%,增稠剂0.03%。
在上述技术方案中,所述水泥为普通硅酸盐水泥,强度等级为42.5R;所述粉煤灰为低钙类一级粉煤灰;所述河砂为特细砂;所述聚乙烯醇纤维的纤维长度为12mm、纤维直径为40μm、纤维抗拉强度为1560MPa、纤维弹性模量为4.10×104MPa、断裂伸长率为6.5%;所述高效减水剂为聚羧酸高效减水剂,其浓度大于等于40%,其减水率大于等于38%;所述消泡剂为DZ-1670K,其含固量为38%;所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素。
在上述技术方案中,所述粉煤灰的质量为所述水泥质量的120%。
在上述技术方案中,所述聚乙烯醇纤维的体积掺量为2%。
在上述技术方案中,所述消泡剂的质量和所述增稠剂的质量均为所述(水泥质量+粉煤灰质量)的0.05%。
本发明用于建筑结构中不同强度等级的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料的配制,保证不同强度等级的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料达到应有的强度及变形的要求,具有精确度高、计算量小和易操作等优点,填补了关于聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料配合比设计的空白,规范了聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料的设计方法。
本发明的优点在于:
1、本发明用于生产不同强度等级的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,涵盖范围广,基本能够满足当前工程实际需求,其所用的原材料除了传统混凝土所用的水泥、砂、水三大组分外,还包括高性能化学外加剂以及矿物掺合料(低钙类一级粉煤灰),该聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料具备优异的拉伸应变硬化性能、变形性能以及优异的耐久性能,能够为当前建筑结构提供所需要的高韧性聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料;2、操作方便、计算量小、精确度高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做出详细的说明。
本发明提供了一种C30-C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,由以下质量百分比的组分混合而成:水泥26.1%-27.6%、粉煤灰31.3%-33.2%、河砂20.86%-22.1%、水15.2%-20.1%、聚乙烯醇纤维1.24%-1.25%、高效减水剂0.34%-0.64%、消泡剂0.03%、增稠剂0.03%;
其中,不同的水胶比可以形成不同强度等级的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,当水胶比为0.35-0.36时,形成C30级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料;当水胶比为0.29-030时,形成C40级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料;当水胶比为0.23-0.25时,形成C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料;其中,水胶比=水质量/(水泥质量+粉煤灰质量)。
本发明中的水泥为普通硅酸盐水泥,强度等级为42.5R;粉煤灰为低钙类一级粉煤灰;河砂为特细砂,细度模数为1.5-0.7,平均粒径为0.25mm以下;聚乙烯醇纤维的纤维长度为12mm、纤维直径为40μm、纤维抗拉强度为1560MPa、纤维弹性模量为4.10×104MPa、断裂伸长率为6.5%;高效减水剂为聚羧酸高效减水剂,其浓度大于等于40%,其减水率大于等于38%;消泡剂为DZ-1670K,其含固量为38%;增稠剂为羟丙基甲基纤维素。
粉煤灰的质量为水泥质量的120%;聚乙烯醇纤维的体积掺量为2%;消泡剂的质量和增稠剂的质量均为(水泥质量+粉煤灰质量)的0.05%。
实施例一。
一种C30-C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,由以下质量百分比的组分混合而成:水泥26.1%,粉煤灰31.3%,河砂20.86%,水20.1%,聚乙烯醇纤维1.24%,高效减水剂0.34%,消泡剂0.03%,增稠剂0.03%。
采用本实施例得到一种C30级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,其各项性能的试验结果如表一所示,其中,fcu为立方体抗压强度标准值,ff为抗折强度,fts为劈裂抗拉强度,εtu为应变率,试验试件采用标准养护,养护龄期及试验龄期为28d。
表一:采用实施例一所得C30级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料各项性能的试验结果。
fcu/MPa ff/MPa fts/MPa εtu
42.7 8.9 4.9 2.85%
实施例二。
一种C30-C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,由以下质量百分比的组分混合而成:水泥26.8%,粉煤灰32.2%,河砂21.46%,水17.59%,聚乙烯醇纤维1.25%,高效减水剂0.64%,消泡剂0.03%,增稠剂0.03%。
采用本实施例得到一种C40级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,其各项性能的试验结果如表二所示,其中,fcu为立方体抗压强度标准值,ff为抗折强度,fts为劈裂抗拉强度,εtu为应变,试验试件采用标准养护,养护龄期及试验龄期为28d。
表二:采用实施例二所得C40级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料各项性能的试验结果。
fcu/MPa ff/MPa fts/MPa εtu
46.5 11.8 5.3 1.72%
实施例三。
一种C30-C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,由以下质量百分比的组分混合而成:水泥27.6%,粉煤灰33.2%,河砂22.1%,水15.2%,聚乙烯醇纤维1.24%,高效减水剂0.6%,消泡剂0.03%,增稠剂0.03%。
采用本实施例得到一种C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,其各项性能的试验结果如表三所示,其中,fcu为立方体抗压强度标准值,ff为抗折强度,fts为劈裂抗拉强度,εtu为应变,试验试件采用标准养护,养护龄期及试验龄期为28d。
表三:采用实施例三所得C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料各项性能的试验结果。
fcu/MPa ff/MPa fts/MPa εtu
54.8 12.8 5.8 1.63%
本发明不局限于上述最佳实施方式,任何人在本发明的启示下作出的结构变化,凡是与本发明具有相同或相近的技术方案,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种C30-C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,其特征在于,
由以下质量百分比的组分按照不同的水胶比混合而成:水泥26.1%-27.6%、粉煤灰31.3%-33.2%、河砂20.86%-22.1%、水15.2%-20.1%、聚乙烯醇纤维1.24%-1.25%、高效减水剂0.34%-0.64%、消泡剂0.03%、增稠剂0.03%;
其中,C30、C40和C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料的水胶比分别为0.35-0.36、0.29-0.30和0.23-0.25;水胶比=水质量/(水泥质量+粉煤灰质量)。
2.如权利要求1所述的一种C30-C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,其特征在于,由以下质量百分比的组分混合而成:水泥26.1%,粉煤灰31.3%,河砂20.86%,水20.1%,聚乙烯醇纤维1.24%,高效减水剂0.34%,消泡剂0.03%,增稠剂0.03%。
3.如权利要求1所述的一种C30-C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,其特征在于,由以下质量百分比的组分混合而成:水泥26.8%,粉煤灰32.2%,河砂21.46%,水17.59%,聚乙烯醇纤维1.25%,高效减水剂0.64%,消泡剂0.03%,增稠剂0.03%。
4.如权利要求1所述的一种C30-C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,其特征在于,由以下质量百分比的组分混合而成:水泥27.6%,粉煤灰33.2%,河砂22.1%,水15.2%,聚乙烯醇纤维1.24%,高效减水剂0.6%,消泡剂0.03%,增稠剂0.03%。
5.如权利要求1所述的一种C30-C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,其特征在于,所述水泥为普通硅酸盐水泥,强度等级为42.5R;所述粉煤灰为低钙类一级粉煤灰;所述河砂为特细砂;所述聚乙烯醇纤维的纤维长度为12mm、纤维直径为40μm、纤维抗拉强度为1560MPa、纤维弹性模量为4.10×104MPa、断裂伸长率为6.5%;所述高效减水剂为聚羧酸高效减水剂,其浓度大于等于40%,其减水率大于等于38%;所述消泡剂为DZ-1670K,其含固量为38%;所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素。
6.如权利要求5所述的一种C30-C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,其特征在于,所述粉煤灰的质量为所述水泥质量的120%。
7.如权利要求5所述的一种C30-C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,其特征在于,所述聚乙烯醇纤维的体积掺量为2%。
8.如权利要求5所述的一种C30-C50级聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料,其特征在于,所述消泡剂的质量和所述增稠剂的质量均为所述(水泥质量+粉煤灰质量)的0.05%。
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