本发明专利技术公开了一种桥面铺装用超高韧水泥基复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将水泥、石英砂、玻璃微珠和粉煤灰混合搅拌均匀，备用；(2)将氧化石墨烯‑碳纳米管聚合物乳液、减水剂溶液、增稠剂溶液和水倒入搅拌锅中，搅拌均匀；(3)将步骤(1)中的混合物加入到步骤(2)中的液体混合物中，搅拌得搅拌料；(4)向步骤(3)的搅拌料中加入聚合物纤维，再搅拌，得到所述桥面铺装用超高韧水泥基复合材料。本发明专利技术所制备的水泥基复合材料具有更高的抗压强度和抗折强度、低收缩、高韧性、抗蚀性等优点，应用前景广阔。
A super-high toughness cement-based composite material for bridge deck pavement and its preparation method
【技术实现步骤摘要】
一种桥面铺装用超高韧水泥基复合材料及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种桥面铺装用超高韧水泥基复合材料及其制备方法。
技术介绍
桥梁是交通运输的咽喉要道，其里程在公路总里程中所占比例很小，但其因维修养护给整个路网通行能力的影响是巨大的。桥面铺装材料由于所在的特殊结构位置，其使用寿命远小于普通沥青路面。由于在桥梁处更易形成渠化交通，同时铺装层受力更为复杂，桥面铺装层比普通沥青路面更容易产生早期损坏，严重制约着其使用品质和寿命。频繁的养护、维修，甚至翻修不仅仅浪费了大量的财力、物力和人力，还造成了严重的交通拥堵。混凝土工程由于耐久性不足，在服役环境下未达到设计寿命时即发生病害甚至产生严重事故的现象非常普遍，造成了巨大的经济损失。如何提高混凝土的耐久性、高韧性一直受到混凝土工程界的高度重视。CN106517961A公开了一种具有低干燥收缩性能的高韧性水泥基复合材料，该复合材料由水、胶凝材料、石英砂、膨胀剂、减缩剂、减水剂和纤维组成，该水泥基复合材料可以明显减少PVA-ECC的收缩，避免PVA-ECC自身出现的开裂，保证其有良好的耐久性以及体积的稳定，具有低干燥收缩性能的高韧性水泥基复合材料的28d的收缩应变为262.41uε，相比传统PVA-ECC的收缩(1700uε左右)大幅度降低，甚至低于混凝土。CN106478007A公开了一种超高韧性纤维增强聚合物改性水泥基复合材料，由水泥、中砂、聚合物乳液、合成聚合物纤维、减水剂、消泡剂、增稠剂和水为原料制备得到，该水泥复合材料具有超高的弯曲初裂应变、较高的弯曲初裂应力。虽然上述材料在韧性方面得到了很大改善，但是其综合性能还有待提高，开发一种耐久性和高韧性兼具的桥面铺装用水泥基复合材料仍然具有十分重要的实际价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超高韧、耐久性能好的桥面铺装用水泥基复合材料及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案如下：一种桥面铺装用超高韧水泥基复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将水泥、石英砂、玻璃微珠和粉煤灰混合搅拌均匀，备用；(2)将氧化石墨烯-碳纳米管聚合物乳液、减水剂溶液、增稠剂溶液和水倒入搅拌锅中，搅拌均匀；(3)将步骤(1)中的混合物加入到步骤(2)中的液体混合物中，于50-100转/分钟的速度下搅拌60-120s，得搅拌料；(4)在30-50转/分钟的速度下向步骤(3)的搅拌料中加入聚合物纤维，再搅拌10-15min，得到所述桥面铺装用超高韧水泥基复合材料。优选的，以重量份计，步骤(1)中水泥为100-150份，石英砂为50-75份，玻璃微珠为20-50份，粉煤灰为30-60份。优选的，以重量份计，步骤(2)中氧化石墨烯-碳纳米管聚合物乳液为30-40份，减水剂溶液0.2-0.5份，增稠剂溶液0.2-0.5份，水20-40份。优选的，以重量份计，步骤(4)中所述聚合物纤维为聚乙烯醇纤维，以重量份计，其加入量为2-8份；聚乙烯醇纤维的纤维长度为8-12mm，直径为10-15μm，拉伸强度为1200-1800Mpa，弹性模量为40-60GPa。优选的，步骤(1)中的水泥为普通硅酸盐水泥，粉煤灰为二级粉煤灰，所述石英砂为精制80-100目石英砂。优选的，所述氧化石墨烯-碳纳米管聚合物乳液的制备方法为：(1)取适量的氧化石墨烯与碳纳米管，加入到反应器中，然后加入少量的对甲苯磺酸与N,N-二甲基甲酰胺，搅拌反应；反应结束后冷却至室温，洗涤、干燥即得氧化石墨烯-碳纳米管；(2)称取适量的步骤(1)制取的氧化石墨烯-碳纳米管于去离子水中超声分散，再加入一定量的苯丙乳液，超声机械搅拌一段时间，即得所述氧化石墨烯-碳纳米管聚合物乳液。优选的，所述氧化石墨烯的制备方法为：冰水浴条件下，向反应器中加入膨胀石墨粉、高锰酸钾，调整转速；向反应器中分多次加入浓H2SO4、浓HNO3液混合液，持续搅拌，得到混合溶液；升温反应一段时间后，向反应器中加入去离子水；反应结束后，滴加H2O2溶液直至溶液变为亮黄色；经洗涤、干燥得到氧化石墨烯。其中，高锰酸钾与石墨烯的质量比为1:6，浓硫酸与浓硝酸的体积比为7:1。优选的，步骤(1)中碳纳米管与氧化石墨烯的质量比为1:3，所述的反应温度为60℃，反应时间为25h。优选的，步骤(2)中氧化石墨烯-碳纳米管与苯丙乳液的质量比为1：4-1：5。优选的，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂，所述增稠剂为纤维素醚。另外，本专利技术还要求保护由所述制备方法制备得到的桥面铺装用超高韧水泥基复合材料。与现有技术相比，本专利技术的技术效果如下：(1)本专利技术加入氧化石墨烯-碳纳米管聚合物乳液一方面极大改善了由于聚乙烯醇纤维使用而产生的脆性以及变形和开裂，另一方面氧化石墨烯-碳纳米管聚合物乳液的加入能够对水泥混凝土结构中微细的孔结构进行填充和封闭，增强混凝土结构的抗蚀性和抗渗能力，并在一定程度上改善材料的韧性和强度；(2)本专利技术所制备的水泥基复合材料具有更高的抗压强度和抗折强度、低收缩、高韧性、抗蚀性等优点，应用前景广阔。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述，但不作为对本专利技术的限定。实施例1一种桥面铺装用超高韧水泥基复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将普通硅酸盐水泥120份、石英砂65份、玻璃微珠35份和二级粉煤灰35份混合搅拌均匀，备用；(2)将氧化石墨烯-碳纳米管聚合物乳液35份、GTS-103聚羧酸系减水剂溶液0.4份、8681羟丙基甲基纤维素醚溶液0.3份和水30份倒入搅拌锅中，搅拌均匀；(3)将步骤(1)中的混合物加入到步骤(2)中的液体混合物中，于80转/分钟的速度下搅拌80s，得搅拌料；(4)在40转/分钟的速度下向步骤(3)的搅拌料中加入聚乙烯醇纤维5份，再搅拌12min，得到所述桥面铺装用超高韧水泥基复合材料。实施例2一种桥面铺装用超高韧水泥基复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将普通硅酸盐水泥100份、石英砂50份、玻璃微珠20份和二级粉煤灰20份混合搅拌均匀，备用；(2)将氧化石墨烯-碳纳米管聚合物乳液30份、GTS-103聚羧酸系减水剂溶液0.2份、8681羟丙基甲基纤维素醚溶液0.2份和水20份倒入搅拌锅中，搅拌均匀；(3)将步骤(1)中的混合物加入到步骤(2)中的液体混合物中，于50转/分钟的速度下搅拌120s，得搅拌料；(4)在30转/分钟的速度下向步骤(3)的搅拌料中加入聚乙烯醇纤维2份，再搅拌10min，得到所述桥面铺装用超高韧水泥基复合材料。实施例3一种桥面铺装用超高韧水泥基复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将普通硅酸盐水泥150份、石英砂75份、玻璃微珠50份和二级粉煤灰50份混合搅拌均匀，备用；(2)将氧化石墨烯-碳纳米管聚合物乳液40份、GTS-103聚羧酸系减水剂溶液0.5份、8681羟丙基甲基纤维素醚溶液0.5份和水40份倒入搅拌锅中，搅拌均匀；(3)将步骤(1)中的混合物加入到步骤(2)中的液体混合物中，于100转/分钟的速度下搅拌120s，得搅拌料；(4)在50转/分钟的速度下向步骤(3)的搅拌料中加入聚乙烯醇纤维8份，再搅拌15min，得到所述桥面铺装用超高韧水泥基复合材料。实施例4一种桥面铺装用超高韧水泥基复合材料的制备方法，包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种桥面铺装用超高韧水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将水泥、石英砂、玻璃微珠和粉煤灰混合搅拌均匀，备用；(2)将氧化石墨烯‑碳纳米管聚合物乳液、减水剂溶液、增稠剂溶液和水倒入搅拌锅中，搅拌均匀；(3)将步骤(1)中的混合物加入到步骤(2)中的液体混合物中，于50‑100转/分钟的速度下搅拌60‑120s，得搅拌料；(4)在30‑50转/分钟的速度下向步骤(3)的搅拌料中加入聚合物纤维，再搅拌10‑15min，得到所述桥面铺装用超高韧水泥基复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种桥面铺装用超高韧水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将水泥、石英砂、玻璃微珠和粉煤灰混合搅拌均匀，备用；(2)将氧化石墨烯-碳纳米管聚合物乳液、减水剂溶液、增稠剂溶液和水倒入搅拌锅中，搅拌均匀；(3)将步骤(1)中的混合物加入到步骤(2)中的液体混合物中，于50-100转/分钟的速度下搅拌60-120s，得搅拌料；(4)在30-50转/分钟的速度下向步骤(3)的搅拌料中加入聚合物纤维，再搅拌10-15min，得到所述桥面铺装用超高韧水泥基复合材料。2.根据权利要求1所述的一种桥面铺装用超高韧水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，以重量份计，步骤(1)中水泥为100-150份，石英砂为50-75份，玻璃微珠为20-50份，粉煤灰为30-60份。3.根据权利要求1所述的一种桥面铺装用超高韧水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，以重量份计，步骤(2)中氧化石墨烯-碳纳米管聚合物乳液为30-40份，减水剂溶液0.2-0.5份，增稠剂溶液0.2-0.5份，水20-40份。4.根据权利要求1所述的一种桥面铺装用超高韧水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，以重量份计，步骤(4)中所述聚合物纤维为聚乙烯醇纤维，以重量份计，其加入量为2-8份。5.根据权利要求1所述的一种桥面...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦慧，金娇，钱国平，郑健龙，龚湘兵，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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