[发明专利]可喷射PVA-ECC高延性水泥基复合材料及制备方法

说明书

本发明属于复合材料技术领域，公开了一种可喷射PVA‑ECC高延性水泥基复合材料及制备方法，可喷射PVA‑ECC高延性水泥基复合材料按照质量份数由10份胶凝材料、5份精细石英砂、0.003‑0.006份纤维素HPMC、0.02‑0.1份减水剂、0.17～0.23份PVA纤维以及2.8‑3份水组成，PVA纤维占可喷射PVA‑ECC高延性水泥基复合材料为1.5～2％。本发明的可喷射ECC具有较高的抗渗性、抗化学腐蚀，混凝土的回弹率控制在5％以内。本发明可喷射ECC的力学性能优异，抗压强度能达到50MPa，单轴拉伸拉应变在3％～5％，有明显的多缝开裂现象和应变硬化。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种可喷射PVA-ECC高延性水泥基复合材料及制备方法。

背景技术

目前，普通混凝土材料有抗拉强度低、韧性差，易开裂且开裂后的裂缝宽度难以控制的缺点。裂缝的存在一方面降低了材料的承载能力，使材料在未达到极限荷载的应力作用即发生破坏，结构失去作用。另一方面为有害介质提供了侵蚀的通道，加速结构的破坏，降低了结构的耐久性。

我国早期建设的基础设施工程大多已经进入或即将进入老化阶段，大量的工程需要修复和加固。修复和加固这些工程也对混凝土的材料性能，特别是韧性、延性、耐久性和裂缝控制能力等性能提出了更高更严格的要求。

因此研究高性能、高耐久性、多适用性的水泥基复合材料意义重大。对于混凝土韧性的增强，然而传统纤维增强水泥基复合材料有应变软化的特性。现有技术通过细观力学和断裂力学基本原理提出了新型工程水泥基复合材料的基本设计理念，对纤维、基体以及纤维基体界面进行了有意识的调整。这种材料的极限拉应变可以达到3％以上，是普通混凝土的几百倍，且具有与金属相似的应变硬化特性。现有的ECC材料主要采用PE、PVA纤维，而纤维导致ECC材料成本高昂，不利于工程上大面积推广。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有的复合材料流动性不好，喷射易堵管，应变会软化，喷射后无法快速凝结，耐久性不强，且韧性不好，裂缝控制能力不强。

(2)限制ECC工程上推广主要原因是高昂成本，纤维是其材料中价格高的主要原因，采用日产PVA纤维经济成本高，国产纤维可以降低成本。

解决以上问题及缺陷的难度为：(1)日产纤维有涂油处理，憎水，故纤维与基体的化学粘结力弱，基体与纤维受力分离时是缓慢脱落的，可以增加复合材料的韧性，而国产纤维未有涂油处理，亲水，与基体化学粘结力强，导致纤维与基体分离时易断，需采用粉煤灰降低其化学粘结力，使纤维与基体缓慢脱落，起到增加复合材料的韧性作用。增加混凝土的韧性，可以控制裂缝的发展，有利于混凝土结构的耐久性。(2)采用8mm长度纤维替代12mm纤维，拌合物流动性提高，易喷射，可解决喷射堵管的问题，力学性能也未衰减很多。

解决以上问题及缺陷的意义为：喷射混凝土是借助喷射机械，利用高压，将混凝土通过管道输送并以高速喷射到需要加固的表面上凝结硬化而成的一种混凝土。喷射施工省去支模、浇筑和拆模工序，可节省人力、缩短工期，将高韧性和喷射施工的可喷射ECC是一种优异的加固材料。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可喷射PVA-ECC高延性水泥基复合材料及制备方法。

本发明是这样实现的，一种可喷射PVA-ECC高延性水泥基复合材料，按照质量份数由10份胶凝材料、5份精细石英砂、0.03-0.06份纤维素HPMC、0.02-0.1份减水剂和0.17～0.23份PVA纤维以及2.8-3份水组成。

所述PVA纤维占可喷射PVA-ECC高延性水泥基复合材料为1.5～2％。

进一步，所述胶凝材料由25％-65％硅酸盐水泥、30％～65％的粉煤灰以及5％～10％的偏高龄土组成。