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Abstract

本发明公开了一种超高韧性水泥基复合材料，原料配比如下：水泥40％‑50％、砂30‑40％、玻璃纤维5％、聚合物2％、水10％‑12％、固化剂2％、消泡剂2％、橡胶粉5％、硅胶粉5％、增韧剂2％、氧镁4％与纯碱溶液3％；本发明专利通过在水泥中混入橡胶粉和硅胶粉，利用橡胶粉和硅胶粉自带的超高韧性，提升材料的韧性，通过加入氧镁和纯碱溶液，来增加水泥的粘性，通过增加水泥的粘性和韧性，保证水泥基复合材料在受到振动和压力时可承受较大的压缩变形而保持整体，避免材料发生断裂，提高材料的抗震效果，且材料在开裂后也可保证相同强度，其的抗剪性能在剪切荷载作用下有明显的延性特征，应力应变曲线有明显的应变硬化特征。

Description

一种超高韧性水泥基复合材料
技术领域
本发明涉及水泥基复合材料技术领域，具体为一种超高韧性水泥基复合材料。
背景技术
水泥基复合材料指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的一种新型材料，复合材料按照基体分为，聚合物基复合材料、金属基复合材料和无机非金属基复合材料，但目前的水泥基复合材料在实际的应用中，抗震效果不佳，受振动后，由于韧性不够，导致材料抗折能力低下，易发生断裂，为此提出一种超高韧性水泥基复合材料，来解决此问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高韧性水泥基复合材料，解决了目前的水泥基复合材料在实际实用中抗震效果不佳的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超高韧性水泥基复合材料，原料配比如下：
水泥40％-50％、砂30-40％、玻璃纤维5％、聚合物2％、水10％-12％、固化剂2％、消泡剂2％、橡胶粉5％、硅胶粉5％、增韧剂2％、氧镁4％与纯碱溶液3％。
优选的，所述水泥为硅酸盐水泥。
优选的，所述玻璃纤维具体为耐碱玻璃纤维。
优选的，所述聚合物具体为乳液聚合物。
优选的，所述水为自来水、纯净水和离子水中的任意一种。
一种超高韧性水泥基复合材料，包括以下步骤：
步骤1：原料准备：根据配比需要依次对水泥、砂、玻璃纤维、聚合物、水、固化剂、消泡剂、橡胶粉、硅胶粉、增韧剂、氧镁与纯碱溶液进行称重，称重后进入下一工序；
步骤2：制备干料：将水泥、砂、橡胶粉和硅胶粉加入搅拌设备进行搅拌混合，使物料充分混合形成干料；
步骤3：搅拌混合：干料制备后，将水加入干料，进行搅拌，形成浆料，浆料形成后，将玻璃纤维加入浆料并进行充分的搅拌，然后依次加入聚合物、固化剂、消泡剂和增韧剂进行搅拌，搅拌完成后加入氧镁并继续搅拌，直至氧镁完全和浆料混合，然后再加入纯碱溶液并进行搅拌，直至纯碱溶液完全和浆料混合，得到复合材料原浆料；
步骤4：浆料成形：将得到复合材料原浆料倒入模具中，然后通过振动设备对模具进行振平，使浆料成形；
步骤5：完成制备：模具经振动内部浆料成形后，静置密封，然后等待浆料彻底定形成复合材料，拆除模具并喷水进行养护。
优选的，所述在步骤1中，原料称重过程中，对原料重量进行记录，方便后期对原料进行确认。
优选的，所述在步骤2中，干料混合必须保证干料中的水泥、砂、橡胶粉和硅胶粉完全混合均匀。
优选的，所述在步骤3中，玻璃纤维加入时分4-6次加入，每次加入后，都必须要进行均匀搅拌，保证全部的玻璃纤维都与浆料混合。
优选的，所述在步骤5中，模具静置密封时，要保证模具处于干燥通风阴凉的位置，避免模具内的浆料会受潮气影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明专利通过在水泥中混入橡胶粉和硅胶粉，利用橡胶粉和硅胶粉自带的超高韧性，以此来提升水泥基复合材料的韧性，并通过加入氧镁和纯碱溶液，来对水泥的粘性进行增加，通过水泥的超强粘性配合超高的韧性，可以保证水泥基复合材料在受到振动和压力时可以承受较大的压缩变形而继续保持整体，弯曲性能表现出明显胡延性特征，裂缝分散而细密，拉伸时出现应变硬化，从而避免材料发生断裂，提高了材料的抗震效果，并且材料在开裂后也可以保证相同的强度，材料的极限拉应变可达普通混凝土的100倍以上，其的抗剪性能在剪切荷载作用下破坏模式具有明显的延性特征，应力应变曲线具有明显的应变硬化特征。
具体实施方式
下面将通过实施例的方式对本发明作更详细的描述，这些实施例仅是举例说明性的而没有任何对本发明范围的限制。
在本发明的一个方面，本发明提供一种技术方案：一种超高韧性水泥基复合材料，原料配比如下：
水泥40％-50％、砂30-40％、玻璃纤维5％、聚合物2％、水10％-12％、固化剂2％、消泡剂2％、橡胶粉5％、硅胶粉5％、增韧剂2％、氧镁4％与纯碱溶液3％。
根据本发明的实施例，所述水泥为硅酸盐水泥，根据本发明的实施例，凡以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，5％以下的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，统称为硅酸盐水泥，硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级。
根据本发明的实施例，所述玻璃纤维具体为耐碱玻璃纤维，根据本发明的实施例，耐碱玻璃纤维，又称AR玻璃纤维，主要用于玻璃纤维增强水泥或混凝土的肋筋材料，是100％无机纤维，在非承重的水泥构件中是钢材和石棉的理想替代品，耐碱玻璃纤维特点是耐碱性好，能有效抵抗水泥中高碱物质的侵蚀，握裹力强，弹性模量、抗冲击、抗拉、抗弯强度极高、不燃、抗冻、耐温度、湿度变化能力强、抗裂和抗渗性能卓越，具有可设计性强，易成型等特点，是广泛应用在高性能增强水泥或混凝土中的一种新型的绿色环保型增强材料。
根据本发明的实施例，所述聚合物具体为乳液聚合物，根据本发明的实施例，乳液聚合物由乳液聚合或乳液共聚合得到的乳液状聚合物，乳液状聚合物的优点是对环境无污染，用作黏合剂、油漆和涂料，并可用于纺织、造纸和建筑业中。
根据本发明的实施例，所述水为自来水、纯净水和离子水中的任意一种，根据本发明的实施例，无论使用自来水、纯净水还是离子水都不会影响水泥基复合材料的制作。
制备的方法
在本发明的第二方面，本发明提供一种制备前面所描述的超高韧性水泥基复合材料的方法，该方法包括：首先原料准备，根据配比需要依次对水泥、砂、玻璃纤维、聚合物、水、固化剂、消泡剂、橡胶粉、硅胶粉、增韧剂、氧镁与纯碱溶液进行称重，称重后进入下一工序，然后制备干料，将水泥、砂、橡胶粉和硅胶粉加入搅拌设备进行搅拌混合，使物料充分混合形成干料，随后搅拌混合，干料制备后，将水加入干料，进行搅拌，形成浆料，浆料形成后，将玻璃纤维加入浆料并进行充分的搅拌，然后依次加入聚合物、固化剂、消泡剂和增韧剂进行搅拌，搅拌完成后加入氧镁并继续搅拌，直至氧镁完全和浆料混合，然后再加入纯碱溶液并进行搅拌，直至纯碱溶液完全和浆料混合，得到复合材料原浆料，之后浆料成形，将得到复合材料原浆料倒入模具中，然后通过振动设备对模具进行振平，使浆料成形，最后完成制备，模具经振动内部浆料成形后，静置密封，然后等待浆料彻底定形成复合材料，拆除模具并喷水进行养护，先准备原料，是为了方便复合材料在制作过程中，可以随时加入需要的原料，不会出现制备过程中需要现场称重选择的情况，制备干料，则为了保证橡胶粉和硅胶粉能与水泥和砂充分混合，保证橡胶粉和硅胶粉能在水泥和砂中分布密集和均匀，搅拌混合，是为了制成浆料，从而方便下一工序的进行，浆料成形，是为了得到需要的材料的形状，最后经静置密封即完成复合材料的制备，由此通过在水泥中混入橡胶粉和硅胶粉，利用橡胶粉和硅胶粉自带的超高韧性，以此来提升水泥基复合材料的韧性，并通过加入氧镁和纯碱溶液，来对水泥的粘性进行增加，通过水泥的超强粘性配合超高的韧性，可以保证水泥基复合材料在受到振动和压力时可以承受较大的压缩变形而继续保持整体，弯曲性能表现出明显胡延性特征，裂缝分散而细密，拉伸时出现应变硬化，从而避免材料发生断裂，提高了材料的抗震效果，并且材料在开裂后也可以保证相同的强度，材料的极限拉应变可达普通混凝土的100倍以上，其的抗剪性能在剪切荷载作用下破坏模式具有明显的延性特征，应力应变曲线具有明显的应变硬化特征。
根据本发明的实施例，原料准备过程中，原料称重过程中，对原料重量进行记录，方便后期对原料进行确认，根据本发明的实施例，对原料称重是为了保证原料可以根据所需来进行配比，记录重量则是为了保证原料不会出现称重错误情况，同时也是为了方便对原料的重量进行对比，从而方便检查原料重量是否与所需重量符合。
根据本发明的实施例，干料混合必须保证干料中的水泥、砂、橡胶粉和硅胶粉完全混合均匀，根据本发明的实施例，水泥、砂、橡胶粉和硅胶粉混合必选均匀，是为了保证橡胶粉和硅胶粉可以均匀的进行分布，从而保证后它们超强的韧性可以均匀的分布到材料的全部位置。
根据本发明的实施例，玻璃纤维加入时分4-6次加入，每次加入后，都必须要进行均匀搅拌，保证全部的玻璃纤维都与浆料混合。根据本发明的实施例，分次4-6次加入玻璃纤维，是为了保证玻璃纤维可以充分和浆料混合，同时也可以保证玻璃纤维可以均匀分布在浆料内部，并且也可以避免玻璃纤维出现结块情况。
根据本发明的实施例，模具静置密封时，要保证模具处于干燥通风阴凉的位置，避免模具内的浆料会受潮气影响。根据本发明的实施例，避免潮气会影响浆料的比例，导致浆料出现被稀释的情况，同时也可以避免浆料泡水会出现影响质量的情况。
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。

Claims (10)

1.一种超高韧性水泥基复合材料，其特征在于：原料配比如下：
水泥40％-50％、砂30-40％、玻璃纤维5％、聚合物2％、水10％-12％、固化剂2％、消泡剂2％、橡胶粉5％、硅胶粉5％、增韧剂2％、氧镁4％与纯碱溶液3％。
2.根据权利要求1所述的一种超高韧性水泥基复合材料，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的一种超高韧性水泥基复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维具体为耐碱玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的一种超高韧性水泥基复合材料，其特征在于：所述聚合物具体为乳液聚合物。
5.根据权利要求1所述的一种超高韧性水泥基复合材料，其特征在于：所述水为自来水、纯净水和离子水中的任意一种。
6.一种超高韧性水泥基复合材料制备，根据权利要求1～5任一项，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：原料准备：根据配比需要依次对水泥、砂、玻璃纤维、聚合物、水、固化剂、消泡剂、橡胶粉、硅胶粉、增韧剂、氧镁与纯碱溶液进行称重，称重后进入下一工序；
步骤2：制备干料：将水泥、砂、橡胶粉和硅胶粉加入搅拌设备进行搅拌混合，使物料充分混合形成干料；
步骤3：搅拌混合：干料制备后，将水加入干料，进行搅拌，形成浆料，浆料形成后，将玻璃纤维加入浆料并进行充分的搅拌，然后依次加入聚合物、固化剂、消泡剂和增韧剂进行搅拌，搅拌完成后加入氧镁并继续搅拌，直至氧镁完全和浆料混合，然后再加入纯碱溶液并进行搅拌，直至纯碱溶液完全和浆料混合，得到复合材料原浆料；
步骤4：浆料成形：将得到复合材料原浆料倒入模具中，然后通过振动设备对模具进行振平，使浆料成形；
步骤5：完成制备：模具经振动内部浆料成形后，静置密封，然后等待浆料彻底定形成复合材料，拆除模具并喷水进行养护。
7.根据权利要求6所述的一种超高韧性水泥基复合材料，其特征在于：所述在步骤1中，原料称重过程中，对原料重量进行记录，方便后期对原料进行确认。
8.根据权利要求6所述的一种超高韧性水泥基复合材料，其特征在于：所述在步骤2中，干料混合必须保证干料中的水泥、砂、橡胶粉和硅胶粉完全混合均匀。
9.根据权利要求6所述的一种超高韧性水泥基复合材料，其特征在于：所述在步骤3中，玻璃纤维加入时分4-6次加入，每次加入后，都必须要进行均匀搅拌，保证全部的玻璃纤维都与浆料混合。
10.根据权利要求6所述的一种超高韧性水泥基复合材料，其特征在于：所述在步骤5中，模具静置密封时，要保证模具处于干燥通风阴凉的位置，避免模具内的浆料会受潮气影响。
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