[发明专利]一种超高韧性水泥基复合材料的设计方法

权利要求书

1.一种超高韧性水泥基复合材料的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.固定超高韧性水泥基复合材料中胶凝材料的种类以及总重量，根据最紧密堆积模型确定不同配合比时固体颗粒所占比例，形成多组不同组成的基体；所述最紧密堆积模型的公式如式(I)所示：

其中，P(D)为累计筛下颗粒百分含量；D为当前粒径(μm)；D_min为最小粒径(μm)；D_max为最大粒径(μm)；q为分布系数，取值为0.18～0.23；

S2.在S1的各组基体中分别加入不同掺量的细长纤维，测定各组基体在不同细长纤维掺量时的抗压强度，满足抗压强度的条件下选择细长纤维掺量最低的一组基体作为优选组；所述细长纤维的长度≥10mm，所述细短纤维的长度≤8mm；所述细长纤维和细短纤维为聚丙烯纤维、玄武岩纤维、高强耐碱玻璃纤维、高强钢纤维中的一种或几种；

S3.采用细短纤维部分取代优选组中的细长纤维，测定不同取代率时超高韧性水泥基复合材料的抗折强度，计算不同取代率对应的增韧效率，确定满足抗折强度要求的增韧效率；所述增韧效率的计算公式如式(II)所示：

其中，Y为增韧效率，以％表示；F为细短钢纤维和细长钢纤维混合时超高韧性水泥基复合材料的抗折强度，单位为MPa；F₀为单掺细长钢纤维时超高韧性水泥基复合材料的抗折强度，单位为MPa；

S4.根据优选组对应的细长纤维掺量、满足抗折强度的增韧效率对应的取代率确定优选组中细长纤维和细短纤维的优选掺量，按确定的优选组配合比、细长纤维和细短纤维的优选掺量制备超高韧性水泥基复合材料。

2.根据权利要求1所述的超高韧性水泥基复合材料的设计方法，其特征在于：所述胶凝材料包括水泥、硅灰、粉煤灰、矿粉和超细石灰石粉。

3.根据权利要求1所述的超高韧性水泥基复合材料的设计方法，其特征在于：步骤S2中，设计细长纤维的掺量在0～7％内变化。

4.根据权利要求1所述的超高韧性水泥基复合材料的设计方法，其特征在于：步骤S3中，设计细短纤维对细长纤维的取代率在10％～70％内变化。

5.根据权利要求1所述的超高韧性水泥基复合材料的设计方法，其特征在于：步骤S4还包括：根据优选组对应的细长纤维掺量、满足抗折强度的最佳增韧效率对应的最佳取代率确定优选组满足抗折强度时细长纤维和细短纤维的最佳掺量，在优选组基体中掺入最佳掺量的细长纤维和细短纤维制备出超高韧性水泥基复合材料。