專利名稱：高延性水泥基復合材料預拌方法
技術領域：
本發明具體涉及改善纖維在高延性水泥基復合材料中的分散均勻性的技術。屬于高延性纖維增強水泥基復合材料施工技術領域。
背景技術：
ECC(Engineered Cementitious Composites)材料是一種高延性的纖維增強水泥基復合材料，是基于微觀力學原理優化設計的具有偽應變硬化特性和多縫開裂特征的一種新型土木工程材料。其中聚乙烯醇纖維(PVA)體積摻量通常在2%左右，ECC的拉應變在 2% 5%，是普通混凝土的幾百倍，抗壓強度在配合比合適的情況下可高達70 80 MPa。 ECC材料的高拉應變能力是基于它在受拉過程中能夠形成“穩定狀態開裂”。“穩定狀態開裂”是指當拉應變超過I %時，ECC中的裂縫寬度會穩定在60 μ m左右，隨著拉應變的提高， 裂縫寬度不發生改變而微裂縫的數目不斷增加，即使在產生微裂縫后，ECC材料依然具有良好的抗滲透性。由于裂縫寬度穩定在60 μ m左右，在干濕循環的狀況下，在水的作用下，裂縫會自我修復重新愈合。因此，該材料具有高延性、高韌性、高承載力、耐久性、自修復和可持續性等典型特征，具有良好的耗能減震特性。ECC材料的使用可以大大提高建筑物的使用壽命，大大降低建筑物在服務年限內的總造價，產生可觀的經濟效益。近年來，ECC材料在世界范圍內得到推廣，在日本和美國等發達國家，ECC作為一種理想材料已經被成功應用在水壩的修復、橋梁連接板、高層建筑的梁和橋面鋪裝等工程領域。ECC作為高延性水泥基復合材料要求聚乙烯醇(PVA)等纖維分散均勻，呈三維亂向分布。如果纖維不能均勻散布，會導致在混凝土基體內沒有纖維或者纖維較少的區域形成薄弱地帶，從而影響到ECC材料的各種性能。在實驗室條件下，由于材料用量比較少，在攪拌機的高速攪拌下，可以達到纖維的均勻分散。在以往工程應用經驗中，大規模的生產 ECC時，往往是通過改變原材料的添加順序來改善纖維的分散性，在實際工程中盡管纖維分散性有所改善，但是依然會有纖維成團的現象。在實際工程中常用的濕拌法，首先在拌合樓/站中將水泥、粉煤灰、石英砂等干粉料和水及液態高效減水劑等攪拌成均勻的水泥漿體，然后將水泥漿體從拌合樓里裝入混凝土攪拌運輸車內，最后人工將PVA纖維逐步加入混凝土攪拌運輸車內。通過混凝土攪拌運輸車的攪拌筒內葉片的旋轉將PVA纖維分散，但是葉片的轉速比較慢，只有6 —18 r/min, 因此PVA纖維不能完全分散均勻，會產生纖維成團的現象，進而影響到ECC的性能，從而大大制約了 ECC在我國工程中的應用推廣。在傳統的施工工序無法解決纖維分散性的狀況下，需要通過其它手段來解決纖維分散性不佳的問題，預拌高延性水泥基復合材料可以大大地改善PVA纖維的分散性，從而使其固有的優良力學性能得到保持。
發明內容
技術問題本發明要解決的技術問題是提出一種施工工序，最終可以解決PVA等纖維(或其他纖維如聚丙烯/PP纖維，玄武巖/basalt纖維等)分散不均勻的問題，最終使得纖維可在水泥基體內達到三維亂向分布。技術方案為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是
1.現有技術是濕拌，本發明是干拌；
2.現有技術是后加纖維，本發明是先加纖維；
高延性水泥基復合材料預拌方法是將水泥、粉煤灰、石英砂、粉狀高效減水劑、纖維預先攪拌均勻，最后在工地現場加入適量的水，并進行攪拌，在攪拌過程中對漿體進行跳桌流動度實驗，直至漿體擴展直徑達到20mm以上并且纖維分散均勻，操作時包括如下步驟 步驟I :在大型攪拌站/樓/機中，首先加入水泥、粉煤灰、石英砂和粉狀高效減水劑， 并將其在低速檔攪拌1(Γ15分鐘，然后加入纖維并在高速檔攪拌1(Γ15分鐘，使得各組分混合均勻，制成高延性的纖維增強水泥基復合材料ECC干料混合料；
步驟2 :用混凝土攪拌運輸車將預拌均勻的ECC干料混合料運到施工現場，或將包裝好的預拌ECC干料混合料用卡車運至施工現場，裝入現場的小型攪拌機中，最后加入適量水攪拌均勻；
步驟3 :在施工現場向攪拌運輸車中加入水，然后攪拌運輸車攪拌桶以轉速18 r/min 進行攪拌；或將加水后基本攪拌均勻的ECC水泥材料從攪拌運輸車中倒入施工現場的攪拌機里，最后進行二次強化攪拌直至纖維分散均勻，
步驟4 :待纖維水泥漿體在跳桌流動度實驗條件下擴展半徑達到20mm以上的時候即可停止攪拌，進行施工。加水之前摻入纖維進行干拌，使得纖維在干粉狀混合料中分布均勻后再加入適量水，使得纖維最終在水泥漿體內均勻分散，避免纖維成團現象的發生，從而保證了高延性水泥基復合材料的聞性能。有益效果預拌高延性水泥基復合材料是在工廠里預先將水泥、粉煤灰、石英砂、 粉狀高效減水劑和PVA纖維進行干拌，使得各組分混合均勻，然后運到施工現場，在施工現場只需要加水進行攪拌即可。由于在未加水之前，PVA纖維已經比較均勻的分布在混合料之中，因此，在加入水之后，通過攪拌PVA纖維即可均勻的分散，從而解決PVA纖維成團的問題。由于高延性水泥基復合材料可以在工廠預先攪拌均勻，在施工現場只需加入適量的水攪拌即可，避免了現場材料制備、施工環節的一系列困難，大大簡化了施工工序，縮短了施工時間。和工廠濕拌法相比，預拌法避免了最后一步加入纖維所帶來的纖維分散不均從而使得ECC混合料性能不佳，并且由于最后到工地現場才加水，預拌法使得ECC的工作時間得到大大延長。總之，預拌高延性水泥基復合材料使得PVA纖維的分散性得到保證，能夠極好地保障工程質量使得ECC的各項性能得以發揮，從而便于ECC材料在我國工程領域的應用推廣。
圖I為本發明提供的預拌高延性水泥基復合材料四點彎曲試驗示意圖2為本發明提供的預拌高延性水泥基復合材料典型彎拉應力和撓度關系示意圖。
具體實施例方式
4
I.現有技術是濕拌，本發明是干拌；
2.現有技術是后加纖維，本發明是先加纖維；
預拌高延性水泥基復合材料的原材料的準備
I ECC材料的組成成分水泥，粉煤灰，石英砂，水，減水劑，聚乙烯醇纖維(PVA)。②ECC材料的配合比設計，各組分之間的質量之比水泥粉煤灰石英砂水減水劑為I : 1.2 : O. 8 : O. 8 : O. 002，PVA纖維的含量為總體積的2%。其中為了減少水泥用量以降低造價，可以增加粉煤灰含量以代替部分水泥，其中粉煤灰與水泥的質量之比可達到5. 6，同時隨著粉煤灰用量的增加，PVA纖維更加易于分散均勻，從而將更有利于ECC 材料的高延性。具體實例
步驟I:在大型攪拌站/樓/機中，首先加入水泥、粉煤灰、石英砂和粉狀高效減水劑， 并將其在低速檔攪拌1(Γ15分鐘，然后加入纖維并在高速檔攪拌1(Γ15分鐘，使得各組分混合均勻，制成高延性的纖維增強水泥基復合材料ECC干料混合料；
步驟2 :用混凝土攪拌運輸車將預拌均勻的ECC干料混合料運到施工現場，或將包裝好的預拌ECC干料混合料用卡車運至施工現場，裝入現場的小型攪拌機中，最后加入適量水攪拌均勻，
步驟3 :在施工現場向攪拌運輸車中加入水，然后攪拌運輸車攪拌桶以轉速18 r/min 進行攪拌；或將加水后基本攪拌均勻的ECC水泥材料從攪拌運輸車中倒入施工現場的攪拌機里，最后進行二次強化攪拌直至纖維分散均勻，
步驟4 :待纖維水泥漿體在跳桌流動度實驗條件下擴展半徑達到20mm以上的時候即可停止攪拌，進行施工。
權利要求
1.一種高延性水泥基復合材料預拌方法，其特征在于將水泥、粉煤灰、石英砂、粉狀高效減水劑、纖維預先攪拌均勻，最后在工地現場加入水，在攪拌過程中對漿體進行跳桌流動度實驗，直至漿體擴展直徑達到20mm以上并且纖維分散均勻，操作時包括如下步驟步驟I :在大型攪拌站/樓/機中，首先加入水泥、粉煤灰、石英砂和粉狀高效減水劑， 并將其在低速檔攪拌1(Γ15分鐘，然后加入纖維并在高速檔攪拌1(Γ15分鐘，使得各組分混合均勻，制成高延性的纖維增強水泥基復合材料ECC干料混合料；步驟2 :用混凝土攪拌運輸車將預拌均勻的ECC干料混合料運到施工現場，或將包裝好的預拌ECC干料混合料用卡車運至施工現場，裝入現場的小型攪拌機中，最后加入適量水攪拌均勻，步驟3 :在施工現場向攪拌運輸車中加入水，然后攪拌運輸車攪拌桶以轉速18 r/min 進行攪拌；或將加水后基本攪拌均勻的ECC水泥材料從攪拌運輸車中倒入施工現場的攪拌機里，最后進行二次強化攪拌直至纖維分散均勻，步驟4 :待纖維水泥漿體達到在跳桌流動度實驗條件下擴展半徑達到20mm以上的時候即可停止攪拌，進行施工。
2.根據權利要求I所述的高延性水泥基復合材料的攪拌方法，其特征在于加水之前摻入纖維進行干拌，使得纖維在干粉狀混合料中分布均勻后再加入適量水，使得纖維最終在水泥漿體內均勻分散，避免纖維成團現象的發生，從而保證了高延性水泥基復合材料的高性能。
全文摘要
本發明提供的高延性水泥基復合材料預拌技術包含如下步驟步驟1在大型攪拌站/樓/機中，首先加入水泥、粉煤灰、石英砂和粉狀高效減水劑，使得各組分混合均勻。步驟2用混凝土攪拌運輸車將預拌均勻的ECC干料混合料運到施工現場，裝入現場的小型攪拌機中，最后加入適量水攪拌均勻，步驟3在施工現場向攪拌運輸車中加入一定量的水，然后攪拌運輸車攪拌桶以轉速18r/min進行攪拌；步驟4待纖維水泥漿體在跳桌流動度實驗條件下擴展半徑達到20mm以上的時候即可停止攪拌，進行施工。該方法使得纖維最終在水泥漿體內均勻分散，避免纖維成團現象的發生，從而保證了高延性水泥基復合材料的高性能。
文檔編號C04B28/00GK102603234SQ20121006624
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月14日 優先權日2012年3月14日
發明者吳進, 孫佳然, 崔凱, 張志剛, 章靜, 趙婷, 錢吮智 申請人:東南大學