[发明专利]一种混杂纤维增韧的超高强超高延性水泥基材料

说明书

本发明涉及一种混杂纤维增韧的超高强超高延性水泥基材料，包括以下组分及重量份含量的原料：525普通硅酸盐水泥：700～1250、硅灰：200‑300、矿粉：200‑750、石英砂：400‑500、水：200‑230、聚羧酸高效减水剂：20‑30、超高分子量聚乙烯纤维：5‑20、超高强钢纤维：39‑117。与现有技术相比，本发明利用混合使用超高分子量聚乙烯纤维以及钢纤维，得到具有最高抗压强度200MPa，直接拉伸强度接近15MPa，拉伸延性接近10％，以及塌落度大于180mm的水泥基复合材料，可泵送可现浇。

技术领域

本发明属于材料学领域，涉及一种建筑用复合材料，尤其是涉及一种混杂纤维增韧的超高强超高延性水泥基材料。

背景技术

混凝土作为当今世界上应用最为广泛的建筑材料，存在抗弯强度较低和脆性高的缺点，从而导致混凝土在使用中易产生裂缝甚至断裂，严重影响建筑物或构筑物的整体安全和使用寿命。现代建筑中大量存在的一些建筑结构和部位，如高铁高架桥、大跨度跨海和跨江大桥的桥面、伸缩缝以及超高层建筑关键节点处，由于其应力环境复杂苛刻，必须采用抗弯、抗拉强度及延性尽可能高的高强高延性混凝土材料。

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete UHPC)具有超过120MPa的抗压强度，以及超过20MPa的抗弯强度。发明专利ZL201510026894.6采用直径为0.12-0.22mm、长度为6-14mm，抗拉强度超过2000MPa的钢纤维作为增韧材料，制备得到一种超高韧性混凝土，28天抗弯强度为20-40MPa，抗压强度为120-180MPa。发明专利ZL201210566338.4采用聚丙烯腈纤维和钢纤维作为增韧材料，制备得到一种高韧性混凝土，其28天最优抗弯强度为8.6MPa。发明专利201110323697.2公开了一种混凝土及其制备方法。该混凝土包括胶凝材料、河沙、高效减水剂、水、钢纤维及聚丙烯纤维。其28天抗折强度为17.1-18.6MPa。上述高(超高)韧性混凝土发明专利只注重强度(抗压强度，抗弯强度)指标，实则未有直接体现其韧性指标的相关参数，仍属于传统领域的混凝土。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种解决现有技术中的混凝土高抗拉强度，高抗压强度与高延性难以共存的技术难题，并使其塌落度大于180mm的水泥基复合材料，可泵送现浇。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种混杂纤维增韧的超高强超高延性水泥基材料，包括以下组分及重量份含量的原料：

525普通硅酸盐水泥：700～1250、

硅灰：200-300、

矿粉：200-750、

石英砂：400-500、

水：200-230、

聚羧酸高效减水剂：20-30、

超高分子量聚乙烯纤维：5-20、

超高强钢纤维：39-117。

所述超高分子量聚乙烯纤维长度为6-24mm，直径为15-40μm，抗拉强度为1800-3900MPa，弹性模量为40-150GPa，极限延伸率为2％-5％，长径比大于400。

所述超高强度钢纤维为平直纤维或带弯勾纤维，长度6-13mm，直径0.115-0.2mm，抗拉强度为2700MPa，弹性模量200GPa，极限延伸率2％-3％。

所述石英砂的目数为70～120目，胶砂比不超过0.5，控制基体的断裂韧度。

所述硅灰的粒径控制在0.1-0.2μm，起到填充以及促进水化的作用。