一种高强度的水泥基复合材料及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201710310051.8 | 申请日 | 2017-05-05 | 公开(公告)号 | CN107056206A | 公开(公告)日 | 2017-08-18 |
| 申请人 | 三门峡职业技术学院; | 发明人 | 任非; 李峰; 李佳; 师安东; 胡杨; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种高强度的 水 泥基 复合材料 及其制备方法，该复合材料由以下按照重量份的原料组成： 水泥 45‑55份、 碳 酸二甲酯15‑23份、消石灰7‑15份、聚四氟乙烯18‑26份、双 氧 水33‑41份、咪唑啉3‑7份、玻璃 纤维 11‑19份。将碳酸二甲酯、玻璃纤维置入双氧水溶液中搅拌，再加入水泥与咪唑啉搅拌，再加入聚四氟乙烯、消石灰搅拌即得。采用本发明提供的水泥基复合材料浇筑成型的建筑构件抗压强度190‑202MPa，抗折强度51‑59MPa，冲击韧性195‑205kN·m，抗冲击磨强度74.0‑77.3h/(kg/m2)；具有高强度、高韧性、高抗冲击和耐磨擦的特点，适用于高压和冲磨同时兼具的严酷工程环境。本发明所使用的原料简单，价格低廉，制备工艺简单，易操作，易施工，适于大规模推广。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高强度的水泥基复合材料，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：水泥 |
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| 说明书全文 | 一种高强度的水泥基复合材料及其制备方法技术领域背景技术[0002] 水泥加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。水泥材料应用极为广泛，但是随着我国社会的发展，对能源的需求呈爆炸式增长，水泥的质量越来越不能满足需求。特别是在水利水电工程方面，泄洪建筑物是水利水电工程中的重要部分，由于高水头电站水流速度非常高，并且水流中夹带着悬移质或推移质颗粒，因此泄洪建筑物常遭受到高速水流及颗粒物的冲击、磨蚀。此外，重型货车或叉车辗轮频繁的大型机床车间、机器设备重压车间、机场跑道系统、车库停车场地坪等建筑也同样承受着冲击与摩擦同时作用的严酷荷载。这些严酷荷载条件下的建筑物对建筑材料提出了非常高的要求。已有研究表明，现有的水泥材料的抗冲击、磨蚀能力、抗冲磨能力等均不足。因此，研发具有高强、高抗冲击、高耐磨的新材料具有重要意义。现有技术中采用刚玉等极为坚硬的物质与水泥混合制得，虽然能满足需求，但是所需刚玉含量高，成本大幅上升，不利于大规模推广。 发明内容[0003] 本发明的目的在于提供一种高强度的水泥基复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。 [0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： [0005] 一种高强度的水泥基复合材料，由以下按照重量份的原料组成：水泥45-55份、碳酸二甲酯15-23份、消石灰7-15份、聚四氟乙烯18-26份、双氧水33-41份、咪唑啉3-7份、玻璃纤维11-19份。 [0006] 作为本发明进一步的方案：所述高强度的水泥基复合材料，由以下按照重量份的原料组成：水泥48-52份、碳酸二甲酯17-21份、消石灰9-13份、聚四氟乙烯20-24份、双氧水35-39份、咪唑啉4-6份、玻璃纤维13-17份。 [0007] 作为本发明进一步的方案：所述高强度的水泥基复合材料，由以下按照重量份的原料组成：水泥50份、碳酸二甲酯19份、消石灰11份、聚四氟乙烯22份、双氧水37份、咪唑啉5份、玻璃纤维15份。 [0008] 一种高强度的水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0009] 1)将双氧水与其质量3.5-3.8倍的水混合，制得双氧水溶液； [0010] 2)将碳酸二甲酯、玻璃纤维置入双氧水溶液中，搅拌15-20min，制得混合物A； [0011] 3)向混合物A中加入水泥与咪唑啉搅拌35-40min，制得混合物B； [0012] 4)向混合物B中加入聚四氟乙烯、消石灰搅拌30-40min，即得水泥基复合材料。 [0013] 作为本发明进一步的方案：步骤2)中，搅拌速度为100-150r/min。 [0014] 作为本发明进一步的方案：步骤3)中，搅拌速度为180-220r/min。 [0015] 作为本发明进一步的方案：步骤4)中，搅拌速度为250-300r/min。 [0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0017] 采用本发明提供的水泥基复合材料浇筑成型的建筑构件抗压强度190-202MPa，抗折强度51-59MPa，冲击韧性195-205kN·m，抗冲击磨强度74.0-77.3h/(kg/m2)；具有高强度、高韧性、高抗冲击和耐磨擦的特点，适用于如水利工程、飞机场等高压和冲磨同时兼具的严酷工程环境。本发明所使用的原料简单，价格低廉，制备工艺简单，易操作，易施工，适于大规模推广。 具体实施方式[0018] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0019] 实施例1 [0020] 本发明实施例中，一种高强度的水泥基复合材料，由以下原料组成：水泥45kg、碳酸二甲酯15kg、消石灰7kg、聚四氟乙烯18kg、双氧水33kg、咪唑啉3kg、玻璃纤维11kg。将双氧水与其质量3.5倍的水混合，制得双氧水溶液。将碳酸二甲酯、玻璃纤维置入双氧水溶液中，搅拌15min，搅拌速度为100r/min，制得混合物A。向混合物A中加入水泥与咪唑啉搅拌35min，搅拌速度为180r/min，制得混合物B。向混合物B中加入聚四氟乙烯、消石灰搅拌 30min，搅拌速度为250r/min，即得水泥基复合材料。 [0021] 实施例2 [0022] 本发明实施例中，一种高强度的水泥基复合材料，由以下原料组成：水泥55kg、碳酸二甲酯23kg、消石灰15kg、聚四氟乙烯26kg、双氧水41kg、咪唑啉7kg、玻璃纤维19kg。将双氧水与其质量3.8倍的水混合，制得双氧水溶液。将碳酸二甲酯、玻璃纤维置入双氧水溶液中，搅拌20min，搅拌速度为150r/min，制得混合物A。向混合物A中加入水泥与咪唑啉搅拌40min，搅拌速度为220r/min，制得混合物B。向混合物B中加入聚四氟乙烯、消石灰搅拌 40min，搅拌速度为300r/min，即得水泥基复合材料。 [0023] 实施例3 [0024] 本发明实施例中，一种高强度的水泥基复合材料，由以下原料组成：水泥48kg、碳酸二甲酯17kg、消石灰9kg、聚四氟乙烯20kg、双氧水35kg、咪唑啉4kg、玻璃纤维13kg。将双氧水与其质量3.6倍的水混合，制得双氧水溶液。将碳酸二甲酯、玻璃纤维置入双氧水溶液中，搅拌18min，搅拌速度为120r/min，制得混合物A。向混合物A中加入水泥与咪唑啉搅拌38min，搅拌速度为200r/min，制得混合物B。向混合物B中加入聚四氟乙烯、消石灰搅拌 35min，搅拌速度为280r/min，即得水泥基复合材料。 [0025] 实施例4 [0026] 本发明实施例中，一种高强度的水泥基复合材料，由以下原料组成：水泥52kg、碳酸二甲酯21kg、消石灰13kg、聚四氟乙烯24kg、双氧水39kg、咪唑啉6kg、玻璃纤维17kg。将碳酸二甲酯、玻璃纤维置入双氧水溶液中，搅拌18min，搅拌速度为120r/min，制得混合物A。向混合物A中加入水泥与咪唑啉搅拌38min，搅拌速度为200r/min，制得混合物B。向混合物B中加入聚四氟乙烯、消石灰搅拌35min，搅拌速度为280r/min，即得水泥基复合材料。 [0027] 实施例5 [0028] 本发明实施例中，一种高强度的水泥基复合材料，由以下原料组成：水泥50kg、碳酸二甲酯19kg、消石灰11kg、聚四氟乙烯22kg、双氧水37kg、咪唑啉5kg、玻璃纤维15kg。将碳酸二甲酯、玻璃纤维置入双氧水溶液中，搅拌18min，搅拌速度为120r/min，制得混合物A。向混合物A中加入水泥与咪唑啉搅拌38min，搅拌速度为200r/min，制得混合物B。向混合物B中加入聚四氟乙烯、消石灰搅拌35min，搅拌速度为280r/min，即得水泥基复合材料。 [0029] 试验： [0030] 本发明抗压强度、抗折强度试验方法参考JGJ/T281-2012《高强混凝土应用技术规程》进行试验。 [0031] 冲击韧性试验方法：由于混凝土还没有系统的冲击韧性方法，所以按照ACI(美国混凝土协会)544委员会推荐的方法进行冲击韧性试验，试验装置包括：(1)试样尺寸为直径150mm和高60mm的圆柱体；(2)冲击锤重4.50kg，下落高度h＝457mm。钢球直径为64mm，测试挡板和试样间距为5mm；(3)要求冲击锤、钢球和试样均要同心，冲击锤自由落下，测试试样初裂和破坏时的冲击次数N。 [0032] 该试验方法通过以下方法定义冲击韧性：试样承受冲击后将出现第一条裂缝，进而试样体积发生膨胀，当试样与试验仪中四块挡板的任意三块接触时的冲击次数(破坏时的冲击次数)为N，冲击韧性W即为试样在N次冲击破坏过程吸收的全部冲击能量，计算式如下： [0033] 式中：W-试样达规定破坏时所吸收的全部冲击能量(N.m)；m-落锤的质量4.50(kg)；h-冲击锤下落的高度(m)；g-重力加速度，9.8m/s2。 [0034] 抗冲磨试验方法：采用风砂枪冲磨法(参照水工混凝土试验规程DL-T5150-2001)，混凝土试件为15cm×15cm×15cm立方体，每个配合比制作三个试件，按上述方法成型后，在标准条件下进行养护至28后开始冲磨试验。 [0035] 经试验：实施例1-5的复合材料制得的建筑构件的结果如下所述。 [0036] 实施例1的复合材料制得的建筑构件28天抗压强度190MPa，抗折强度51MPa，冲击韧性192kN·m，抗冲击磨强度74.0h/(kg/m2)。 [0037] 实施例2的复合材料制得的建筑构件28天抗压强度191MPa，抗折强度52MPa，冲击韧性195kN·m，抗冲击磨强度74.1h/(kg/m2)。 [0038] 实施例3的复合材料制得的建筑构件28天抗压强度196MPa，抗折强度55MPa，冲击韧性200kN·m，抗冲击磨强度74.8h/(kg/m2)。 [0039] 实施例4的复合材料制得的建筑构件28天抗压强度198MPa，抗折强度56MPa，冲击韧性201kN·m，抗冲击磨强度75.6h/(kg/m2)。 [0040] 实施例5的复合材料制得的建筑构件28天抗压强度202MPa，抗折强度59MPa，冲击韧性205kN·m，抗冲击磨强度77.3h/(kg/m2)。 [0041] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 [0042] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。 |
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