本發(fā)明涉及水泥領(lǐng)域,特別是涉及復(fù)合基水泥領(lǐng)域。
背景技術(shù):
近年來,我國的基礎(chǔ)工程建設(shè)發(fā)展迅猛且規(guī)??涨?,第十二屆全國人民代表大會第一次會議政府工作報告中指出,在過去5年里,我國城鎮(zhèn)化率由45.9%提高到52.6%,城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生歷史性變化?!笆晃逵媱潯逼陂g,我國建設(shè)完成或啟動了青藏鐵路、三峽工程、鐵路客運專線、五縱七橫國道主干線、西部開發(fā)八條公路干線、南水北調(diào)、上海國際航運中心洋山深水港區(qū)工程、長江口深水航道治理工程一北京奧運會工程、北京首都國際機(jī)場擴(kuò)建工程等重大工程項目。“十二五計劃”期間,我國啟動20項重大工程項目,涉及到高速公路、鐵路工程、橋梁、機(jī)場、風(fēng)電、港口、采礦、水電、水利、市政、建筑、化工和能源等領(lǐng)域。水泥基復(fù)合材料由于原材料資源豐富、承受荷載能力強(qiáng)、耐久性好、性價比高,目前己成為最主要的結(jié)構(gòu)工程材料。但是,傳統(tǒng)水泥基復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度低、抗裂性能差、脆性大,使得許多建筑及土木工程結(jié)構(gòu)在服役期間出現(xiàn)性能劣化、失效以致退出服役。裂縫的存在一方面降低了材料的承載能力,使材料在低于極限荷載的應(yīng)力作用下發(fā)生破壞,另一方面為有害介質(zhì)如水、cl-1、s042-。提供了侵蝕的通道,加速了結(jié)構(gòu)的失效破壞,使結(jié)構(gòu)的耐久性大幅度降低。根據(jù)實際結(jié)構(gòu)性能要求,材料工程師期望改善水泥基復(fù)合材料性能的主要目標(biāo)為:提高抗拉強(qiáng)度或抗折強(qiáng)度;提高抗沖擊強(qiáng)度;提高基體開裂后的延性、控制裂縫擴(kuò)展方向或改變破壞方式。
怎樣降低水泥基復(fù)合材料的脆性,提高其延性、抗開裂能力和耐久性呢,吳中偉院士提出了基于材料“超疊加效應(yīng)”的“復(fù)合化”技術(shù)途徑,傳統(tǒng)纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料在一定程度上降低了混凝土材料的脆性,使得混凝土的抗拉能力、變形能力、耐動載能力等性能有所提高,從而改善了材料的耐久性能,然而其整體上仍呈現(xiàn)出應(yīng)變軟化的特性。本發(fā)明提出了一種復(fù)合基水泥材料,解決了應(yīng)變軟化的特性。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
為解決現(xiàn)有材料中呈現(xiàn)應(yīng)變軟化的技術(shù)問題,本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:一種復(fù)合基水泥,其特征在于,它的組成成份為:水泥、磷酸二氫鋰凝膠、碳化硼纖維、粉煤灰、石英砂、石灰石、聚羧酸酯、水,上述成份按重量份計為水泥23~33份,磷酸二氫鋰凝膠3~8份,碳化硼纖維2~5份,粉煤灰20~26份,石英砂10~13份,石灰石21~29份、聚羧酸酯5~9份、水20~50份。
進(jìn)一步,所述成份水泥按重量份計為26份。
進(jìn)一步,所述成份磷酸二氫鋰凝膠按重量份計為7份。
進(jìn)一步,所述成份碳化硼纖維按重量份計為3份。
進(jìn)一步,所述成份粉煤灰按重量份計為23份。
進(jìn)一步,所述成份石英砂按重量份計為11份。
進(jìn)一步,所述成份石灰石按重量份計為27份。
進(jìn)一步,所述成份聚羧酸酯按重量份計為7份。
本發(fā)明的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況,本發(fā)明的一種復(fù)合基水泥材料具有高性價比、高延性、不應(yīng)變軟化且環(huán)境友好的特征,對推動復(fù)合基水泥材料的發(fā)展具有十分重要的理論指導(dǎo)意義和工程應(yīng)用價值。
具體實施方式
實施例1
(1)將聚羧酸酯7份溶于40份水中,形成溶液。
(2)將水泥26份、磷酸二氫鋰凝膠7份、粉煤灰23份、石英砂11份、石灰石27份干拌10min-13min至各顆粒組分間混合均勻,然后將步驟(1)中溶液的質(zhì)量80%~85%加入低速攪拌3min~5min以獲得均勻流動的漿體。
(3)在低速攪拌的同時手工緩慢加入短切碳化硼纖維3份,纖維完全加入后,快速攪拌5min~7min以確保纖維能夠均勻分散在漿體中。
(4)將經(jīng)步驟(2)后剩余的(1)中的溶液加入,快速攪拌2min~3min。
(5)分兩層澆注,制得樣品。
實施例2
(1)將聚羧酸酯9份溶于50份水中,形成溶液。
(2)將水泥23份、磷酸二氫鋰凝膠8份、粉煤灰26份、石英砂13份、石灰石29份,干拌10min-13min至各顆粒組分間混合均勻,然后將步驟(1)中溶液的質(zhì)量80%~85%加入低速攪拌3min~5min以獲得均勻流動的漿體。
(3)在低速攪拌的同時手工緩慢加入短切碳化硼纖維2份,纖維完全加入后,快速攪拌5min~7min以確保纖維能夠均勻分散在漿體中。
(4)將經(jīng)步驟(2)后剩余的(1)中的溶液加入,快速攪拌2min~3min。
(5)分兩層澆注,制得樣品。
實施例3
(1)將聚羧酸酯5份溶于20份水中,形成溶液。
(2)將水泥33份、磷酸二氫鋰凝膠3份、粉煤灰20份、石英砂10份、石灰石21份,干拌10min-13min至各顆粒組分間混合均勻,然后將步驟(1)中溶液的質(zhì)量80%~85%加入低速攪拌3min~5min以獲得均勻流動的漿體。
(3)在低速攪拌的同時手工緩慢加入短切碳化硼纖維5份,纖維完全加入后,快速攪拌5min~7min以確保纖維能夠均勻分散在漿體中。
(4)將經(jīng)步驟(2)后剩余的(1)中的溶液加入,快速攪拌2min~3min。
(5)分兩層澆注,制得樣品。
實施例4
將上述實施例1~3制得的樣品分別做拉伸實驗、彎曲柔韌性試驗。
拉伸實驗:拉伸作用下,呈現(xiàn)應(yīng)變硬化和多縫開裂現(xiàn)象,極限拉應(yīng)變達(dá)5%且裂縫寬度可以控制在100pm以內(nèi),具有優(yōu)異的力學(xué)性能
彎曲韌性實驗:彎曲韌性常采用三點彎曲試驗和四點彎曲試驗,研究發(fā)現(xiàn)彎曲強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度比值是材料脆性系數(shù)(b)的函數(shù),隨著b的降低而增大。對理想彈塑性材料而言,b趨近于0、彎曲強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度比值接近3。對于本發(fā)明的復(fù)合基水泥材料,彎曲強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度達(dá)5,比傳統(tǒng)纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料(1~3)高多了,呈現(xiàn)出較好的性能。
以上所述僅為本發(fā)明的實施例,并非因此限制本發(fā)明的專利范圍,凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域,均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。