本发明专利技术公开了一种PVA纤维增强水泥基复合材料，由以下重量份数的组分组成：水泥11.8‑26.8份，粉煤灰32.2‑47.2份，河砂20.8‑21.5份，减水剂0.53‑0.54份，消泡剂0.03份，增稠剂0.03份，纤维1.24‑1.25份，水17.7‑17.9份。本发明专利技术通过大掺量粉煤灰替代PVA纤维增强水泥基复合材料中的水泥，不仅变废为宝，降低了成本，减少CO2排放，节约大量自然资源和能源，而且降低PVA纤维增强水泥基复合材料的裂缝宽度和自由干缩，增强结构的长期耐久性，同时减弱裂缝尖端应力集中程度，使纤维阻裂机理得到更充分发挥，增强纤维增强水泥基复合材料抗弯韧性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纤维增强水泥基复合材料
，具体涉及一种PVA纤维增强水泥基复合材料。
技术介绍
聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料也称为工程水泥基复合材料，其缩写为ECC(Engineered Cementitious Composites)，由美国密歇根大学Victor C.Li教授于1992年提出。ECC通常是水泥或者水泥加填料，再加小粒径细骨料作为基体，用纤维作为增强材料混合而成，ECC复合材料具有超高韧性、高抗拉强度、高抗裂能力，在变形过程中可实现稳态开裂，形成多裂缝破坏形态，具备应变硬化特性，其极限拉伸应变率可达3％-5％，是普通混凝土的300-500倍，在抗冲击、抗拉、抗剪、抗疲劳性能及耐久性等方面比普通混凝土有较大的优势，用于混凝土构件将极大改善结构的抗震与抗倒塌性能。虽然聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料中粉煤灰掺量较大，但是由于其未使用粗骨料，导致该种材料的单方水泥质量分数达到25.4％-30.2％，与普通混凝土相比，在同强度前提下，聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料的水泥用量将远远超过普通混凝土水泥用量，尤其在中低强度等级下表现更为突出；而研究表明水泥生产不仅需要消耗大量的石灰石原料、粘土原料等自然资源以及煤炭和电力等能源，水泥生产也是工业部门中排放CO2的大户，在生产1t普通硅酸盐水泥大约排放1tCO2。同时作为工业废渣的粉煤灰全世界每年产出超过6亿t，但80％以上被弃置于推填区，没有得到有效利用，而合理使用1t粉煤灰，可取代0.6-0.8t水泥，节约0.12-0.20t标准煤。可见，如果用粉煤灰大量代替聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料中的水
泥，不仅能降低纤维增强水泥基复合材料的成本，而且能显著地减少CO2的排放，节约大量自然资源和能源。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是在保持其具备应有的物理与力学性质前提下，用粉煤灰大量代替PVA纤维增强水泥基复合材料中的水泥降低成本，提高材料绿色性能的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供一种PVA纤维增强水泥基复合材料，由以下重量份数的组分组成：水泥：11.8-26.8份；粉煤灰：32.2-47.2份；河砂：20.8-21.5份；减水剂：0.53-0.54份；消泡剂：0.03份；增稠剂：0.03份；纤维：1.24-1.25份；水：17.7-17.9份。在上述方案中，由以下重量份数的组分组成：水泥：11.8份；粉煤灰：47.2份；河砂：21.25份；减水剂：0.54份；消泡剂：0.03份；增稠剂：0.03份；纤维：1.25份；水：17.9份。在上述方案中，由以下重量份数的组分组成：水泥：26.8份；粉煤灰：32.2份；河砂：21.46份；减水剂：0.54份；消泡剂：0.03份；增稠剂：0.03份；纤维：1.24份；水：17.7份。在上述方案中，所述水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5R。在上述方案中，所述粉煤灰为低钙类一级粉煤灰。在上述方案中，所述河砂为特细砂。在上述方案中，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，浓度为40％以上，减水率为38％以上。在上述方案中，所述消泡剂为DZ-1670K，含固量为38％。在上述方案中，所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素。在上述方案中，所述纤维为聚乙烯醇纤维，纤维长度为12mm，纤维直径为40μm，纤维抗拉强度为1560MPa，纤维弹性模量为4.10×104MPa，断裂伸长率为6.5％。本专利技术通过大掺量粉煤灰替代水泥，粉煤灰替代率达到80％，大幅度降低PVA纤维增强水泥基复合材料的水泥用量，不仅降低了该复合材料成本，而且具有以下优点：(1)有效解决工业废渣粉煤灰的利用率低的问题，变废为宝，同时显著减少CO2排放，节约大量自然资源(例如生产水泥所消耗的大量石灰质原料、粘土原料等)和能源(例如生产水泥消耗的煤炭和电力等)，提高该复合材料的绿色性质；(2)有利于加强纤维与基体界面处的粘结，提高界面粘结强度，有助于纤维的分散，弱化裂缝尖端应力集中程度，从而提高纤维增强水泥基复合材料的力学性能，使纤维阻裂机理得到更充分发挥；(3)降低PVA纤维增强水泥基复合材料的裂缝宽度和自由干缩，能够填充对结构不利的孔洞，从而提高纤维增强水泥基复合材料的密实性，有益于结构的长期耐久性。具体实施方式本专利技术提供的一种PVA纤维增强水泥基复合材料，通过粉煤灰替代PVA纤维增强水泥基复合材料中的大部分水泥，不仅有效利用粉煤灰，变废为宝，降低PVA纤维增强水泥基复合材料的成本，减少CO2排放，节约大量自然资源和能源；而且粉煤灰的大量掺入，有利于加强纤维与基体界面处的粘结，有助于纤维的分散，弱化裂缝尖端应力集中程度，提高纤维增强水泥基复合材料的力学性能，同时从材料本身降低裂缝宽度和自由干缩，能够填充对结构不利的孔洞，提高纤维增强水泥基复合材料的密实性，增强结构的长期耐久性。该PVA纤维增强水泥基复合材料由以下重量份数的组分组成：水泥：11.8-26.8份；粉煤灰：32.2-47.2份；河砂：20.8-21.5份；减水剂：0.53-0.54份；消泡剂：0.03份；增稠剂：0.03份；纤维：1.24-1.25份；水：17.7-17.9份。在本专利技术中，水泥为强度等级42.5R的普通硅酸盐水泥；粉煤灰为低钙类一级粉煤灰；河砂为特细砂；减水剂为聚羧酸高效减水剂，浓度40％以上，
减水率为38％以上；消泡剂为DZ-1670K，含固量为38％；增稠剂为羟丙基甲基纤维素；纤维为聚乙烯醇纤维，纤维长度为12mm，纤维直径为40μm，纤维抗拉强度为1560MPa，纤维弹性模量为4.10×104MPa，断裂伸长率为6.5％。在施工现场将上述各组份按相应重量份数混合，并用搅拌机拌和成均质浆料，即可使用，在用于混凝土构件时，使用方法与普通PVA纤维增强水泥基复合材料一致，没有特殊要求，构件采用标准养护，养护龄期一般为28天。下面结合具体实施例对本专利技术做出详细的说明。实施例1。一种PVA纤维增强水泥基复合材料，由以下重量份数的组分组成：水泥：11.8份；粉煤灰：47.2份；河砂：21.25份；减水剂：0.54份；消泡剂：0.03份；增稠剂：0.03份；纤维：1.25份；水：17.9份。采用本实施例所得试验构件各项性能的试验结果如表1，试验构件采用标准养护，养护龄期及试验龄期为28d，其中，fcu为立方体抗压强度标准值；ff为抗折强度；fts为劈裂抗拉强度；εtu为应变率。表1：采用实施例1所得试验构件各项性能的试验结果表。fcu/MPaff/MPafts/MPaεtu23.58.73.02.66％实施例2。一种PVA纤维增强水泥基复合材料，由以下重量份数的组分组成：水泥：19.17份；粉煤灰：39.7份；河砂：21.5份；减水剂：0.53份；消泡剂：0.03份；增稠剂：0.03份；纤维：1.24份；水：17.8份。采用本实施例所得试验构件各项性能的试验结果如表2，试验构件采用标准养护，养护龄期及试验龄期为28d。表2：采用实施例2所得试验构件各项性能的试验结果表。fcu/MPaff/MPafts/MPaεtu38.111.04.72.00％实施例3。一种PVA纤维增强水泥基复合材料，由以下重量份数的组分组成：水泥本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种PVA纤维增强水泥基复合材料，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：水泥：11.8‑26.8份；粉煤灰：32.2‑47.2份；河砂：20.8‑21.5份；减水剂：0.53‑0.54份；消泡剂：0.03份；增稠剂：0.03份；纤维：1.24‑1.25份；水：17.7‑17.9份。
【技术特征摘要】
1.一种PVA纤维增强水泥基复合材料，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：水泥：11.8-26.8份；粉煤灰：32.2-47.2份；河砂：20.8-21.5份；减水剂：0.53-0.54份；消泡剂：0.03份；增稠剂：0.03份；纤维：1.24-1.25份；水：17.7-17.9份。2.如权利要求1所述的PVA纤维增强水泥基复合材料，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：水泥：11.8份；粉煤灰：47.2份；河砂：21.25份；减水剂：0.54份；消泡剂：0.03份；增稠剂：0.03份；纤维：1.25份；水：17.9份。3.如权利要求1所述的PVA纤维增强水泥基复合材料，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：水泥：26.8份；粉煤灰：32.2份；河砂：21.5份；减水剂：0.53份；消泡剂：0.03份；增稠剂：0.03份；纤维：1.25份；水：17.7份。4.如权利要求1至3任意一项所述的PVA纤维增强水泥基复合材料，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：何淅淅，丁鲁波，张博，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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