[发明专利]高延性水泥基复合材料预拌方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及改善纤维在高延性水泥基复合材料中的分散均匀性的技术。属于高延性纤维增强水泥基复合材料施工技术领域。

背景技术

ECC(Engineered Cementitious Composites)材料是一种高延性的纤维增强水泥基复合材料，是基于微观力学原理优化设计的具有伪应变硬化特性和多缝开裂特征的一种新型土木工程材料。其中聚乙烯醇纤维(PVA)体积掺量通常在2％左右，ECC的拉应变在2％～5％，是普通混凝土的几百倍，抗压强度在配合比合适的情况下可高达70～80 MPa。ECC材料的高拉应变能力是基于它在受拉过程中能够形成“稳定状态开裂”。“稳定状态开裂”是指当拉应变超过1％时，ECC中的裂缝宽度会稳定在60μm左右，随着拉应变的提高，裂缝宽度不发生改变而微裂缝的数目不断增加，即使在产生微裂缝后，ECC材料依然具有良好的抗渗透性。由于裂缝宽度稳定在60μm左右，在干湿循环的状况下，在水的作用下，裂缝会自我修复重新愈合。因此，该材料具有高延性、高韧性、高承载力、耐久性、自修复和可持续性等典型特征，具有良好的耗能减震特性。ECC材料的使用可以大大提高建筑物的使用寿命，大大降低建筑物在服务年限内的总造价，产生可观的经济效益。近年来，ECC材料在世界范围内得到推广，在日本和美国等发达国家，ECC作为一种理想材料已经被成功应用在水坝的修复、桥梁连接板、高层建筑的梁和桥面铺装等工程领域。

ECC作为高延性水泥基复合材料要求聚乙烯醇（PVA）等纤维分散均匀，呈三维乱向分布。如果纤维不能均匀散布，会导致在混凝土基体内没有纤维或者纤维较少的区域形成薄弱地带，从而影响到ECC材料的各种性能。在实验室条件下，由于材料用量比较少，在搅拌机的高速搅拌下，可以达到纤维的均匀分散。在以往工程应用经验中，大规模的生产ECC时，往往是通过改变原材料的添加顺序来改善纤维的分散性，在实际工程中尽管纤维分散性有所改善，但是依然会有纤维成团的现象。

在实际工程中常用的湿拌法，首先在拌合楼/站中将水泥、粉煤灰、石英砂等干粉料和水及液态高效减水剂等搅拌成均匀的水泥浆体，然后将水泥浆体从拌合楼里装入混凝土搅拌运输车内，最后人工将PVA纤维逐步加入混凝土搅拌运输车内。通过混凝土搅拌运输车的搅拌筒内叶片的旋转将PVA纤维分散，但是叶片的转速比较慢，只有6—18 r/min，因此PVA纤维不能完全分散均匀，会产生纤维成团的现象，进而影响到ECC的性能，从而大大制约了ECC在我国工程中的应用推广。在传统的施工工序无法解决纤维分散性的状况下，需要通过其它手段来解决纤维分散性不佳的问题，预拌高延性水泥基复合材料可以大大地改善PVA纤维的分散性，从而使其固有的优良力学性能得到保持。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是提出一种施工工序，最终可以解决PVA等纤维（或其他纤维如聚丙烯/PP纤维，玄武岩/basalt纤维等）分散不均匀的问题，最终使得纤维可在水泥基体内达到三维乱向分布。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

1. 现有技术是湿拌，本发明是干拌；

2. 现有技术是后加纤维，本发明是先加纤维； 

高延性水泥基复合材料预拌方法是将水泥、粉煤灰、石英砂、粉状高效减水剂、纤维预先搅拌均匀，最后在工地现场加入适量的水，并进行搅拌，在搅拌过程中对浆体进行跳桌流动度实验，直至浆体扩展直径达到20mm以上并且纤维分散均匀，操作时包括如下步骤： 

步骤1：在大型搅拌站/楼/机中，首先加入水泥、粉煤灰、石英砂和粉状高效减水剂，并将其在低速档搅拌10~15分钟，然后加入纤维并在高速档搅拌10~15分钟，使得各组分混合均匀，制成高延性的纤维增强水泥基复合材料ECC干料混合料；

步骤2：用混凝土搅拌运输车将预拌均匀的ECC干料混合料运到施工现场，或将包装好的预拌ECC干料混合料用卡车运至施工现场，装入现场的小型搅拌机中，最后加入适量水搅拌均匀；

步骤3：在施工现场向搅拌运输车中加入水，然后搅拌运输车搅拌桶以转速18 r/min进行搅拌；或将加水后基本搅拌均匀的ECC水泥材料从搅拌运输车中倒入施工现场的搅拌机里，最后进行二次强化搅拌直至纤维分散均匀，

步骤4：待纤维水泥浆体在跳桌流动度实验条件下扩展半径达到20mm以上的时候即可停止搅拌，进行施工。