[发明专利]一种超早强纤维增强水泥基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种超早强纤维增强水泥基复合材料及其制备方法。

背景技术

高速公路、桥梁和机场跑道等重要交通部位的混凝土结构和钢-混凝土组合结构随着服役年限的增加，服役环境日益恶劣，导致结构破坏逐年增加，工程上急需快速修复材料对结构进行修复。现有快速修复材料主要有快硬混凝土和高分子材料等。

传统快硬混凝土本身存在脆性大、粘结强度低、施工难度大、耐久性差和后期强度低等缺点；高分子材料本身存在强度低，变形和结构不一致、耐久性差、易老化等缺点。这两类材料用于重要交通工程修复效果衰减快、寿命低，2-3年就要重新修复，修复过程污染严重，经济效益和社会效益差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种超早强纤维增强水泥基复合材料及其制备方法，该复合材料用于机场、地铁、高铁、桥梁等交通领域重要结构的快速修复，它具有早期强度发展快、和钢筋粘结强度好、施工3个小时后可开放交通、后期强度高、延性高、耐久性好和施工性能好等特点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供一种超早强纤维增强水泥基复合材料，其包括如下重量百分比的组分：

为了进一步优化上述技术方案，本发明所采取的技术措施还包括：

优选地，所述氟铝酸盐水泥具有较高的早期强度，其比表面积控制在 500～600m²/kg，同时满足凝结时间大于10min。

优选地，所述硅酸盐水泥中铝酸三钙(C3A)含量不大于10％。因为C3A 具有水化热大，后期强度不发展的特点，C3A含量大的水泥易出现工作性能损失过快的情况。

优选地，所述硅灰为球形颗粒，比表面积为20000～28000m2/g，其和氟铝酸盐水泥、硅酸盐水泥形成良好的级配，并参与水化反应，提高后期强度。

优选地，所述粉煤灰为一级粉煤灰，粒径小于45μm的颗粒占88％以上，以保证强度和和易性。

优选地，所述矿粉为S95以上级别，以保证强度和和易性。

优选地，所述石英砂中二氧化硅含量大于95％，粒径为0.015mm～2.6mm，其能够保证材料的强度和工作性能。

优选地，所述钢纤维为镀铜钢纤维，抗拉强度大于1500MPa，直径为 0.12mm～0.25mm，长度为10～19mm。

优选地，所述外加剂是减水剂、消泡剂、缓凝剂，其重量百分比为：减水剂 0.5％-1.0％，消泡剂0.04％-0.12％，缓凝剂0％-2.0％。

优选地，所述减水剂主要包括木质素磺酸盐类减水剂、萘系高效减水剂、三聚氰胺系高效减水剂、氨基磺酸盐系高效减水剂、脂肪酸系高减水剂、聚羧酸系高效减水剂，所述减水剂可包含溶液形式和固体形式；所述消泡剂主要包括聚醚类、高碳醇类、有机硅类、聚醚改性硅类消泡剂，所述消泡剂可包含溶液形式、固体形式或优选树脂形式、油状形式或乳液形式；所述缓凝剂主要包括多羟基化合物、羟基羧酸盐及其衍生物、糖钙、葡萄糖酸盐、柠檬酸、酒石酸及其盐、锌盐、磷酸盐、木质磺酸盐。

优选地，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂，所述消泡剂为聚醚类消泡剂，所述缓凝剂为有机酸盐类混凝剂。

另一方面，本发明还提供一种上述的超早强纤维增强水泥基复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

(1)准备预定重量的原料：氟铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰、矿粉、石英砂、钢纤维、外加剂；

(2)先将步骤(1)的原料加入到转速30～60r/min的强制搅拌机中搅拌均匀，再加入对应的水进行搅拌，搅拌时间5～10min，即可获得超早强纤维增强水泥基复合材料。

优选地，步骤(2)制得的超早强纤维增强水泥基复合材料具有以下性能：初始扩展度大于650mm，3h抗压强度大于30MPa，28d抗压强度大于100MPa，抗弯拉强度大于22MPa，极限抗拉强度大于8MPa。

本发明所述的超早强纤维增强水泥基复合材料具有良好的流动度，超早强性能、高延性、高后期性能。具体技术指标见下表1。

表1本发明所制备的超早强纤维增强水泥基复合材料的技术指标