本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，涉及一種纖維水泥基復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
混凝土作為應(yīng)用最廣泛的一種水泥基復(fù)合材料，具備抗壓強(qiáng)度高、原料來源豐富、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。其成分主要由水泥、骨料、添加劑和水根據(jù)需求按照配比攪拌而成。但由于混凝土材料本身缺乏高韌性導(dǎo)致極端荷載下的脆性破壞、因耐久性不足引起的正常荷載下破壞以及缺乏可持續(xù)性等方面的不足限制了該材料的應(yīng)用。目前廣泛使用的水泥基復(fù)合材料明顯的缺點(diǎn)是抗彎、抗拉、抗震和抗沖擊強(qiáng)度較低、耐久性差。從上世紀(jì)60年代纖維混凝土的產(chǎn)生，通過在普通混凝土中加入鋼纖維、聚合物纖維等材料提高其韌性，抗裂性與斷裂韌性指標(biāo)與普通混凝土相比得到了明顯改善，但極限拉伸應(yīng)變只能達(dá)到0.02%至0.03%，對(duì)水泥基復(fù)合材料的韌性提高有限。因此，保持水泥基復(fù)合材料的裂縫控制能力的同時(shí)提高材料韌性成為本領(lǐng)域中的重要研究目標(biāo)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，不同種類的高分子聚合物纖維被加入到水泥基復(fù)合材料中以增韌。近年來，高強(qiáng)高模的聚乙烯纖維和聚乙烯醇纖維被先后加入到水泥基復(fù)合材料中得到了廣泛應(yīng)用，并取得了良好效果。但是由于聚乙烯和聚乙烯醇纖維高昂的成本使其距離產(chǎn)業(yè)化仍距產(chǎn)業(yè)化還有較長(zhǎng)的距離，高性價(jià)比將成為高韌性纖維水泥基復(fù)合材料未來的發(fā)展方向之一。與現(xiàn)在大多使用的聚乙烯與聚乙烯醇纖維相比，聚丙烯纖維更柔軟、成本更低、更容易分散，從而具備更好的和易性。除此之外，由于聚丙烯纖維的疏水性和非極性的材料本質(zhì)，并且其不會(huì)與水泥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)上的結(jié)合，因而聚丙烯纖維水泥基復(fù)合材料在堿性環(huán)境下具備更加優(yōu)良的材料耐久性。本材料使用表面被化合處理以增加表面粗糙度的聚丙烯纖維，其體積摻量為2.0% ~ 4.0%，主要用于實(shí)現(xiàn)水泥基復(fù)合材料的應(yīng)變硬化效應(yīng)。所使用的聚丙烯纖維長(zhǎng)度12 mm，纖度13 dtex，彈性模量5 GPa，抗拉強(qiáng)度482 MPa。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種聚丙烯纖維水泥基復(fù)合材料，該材料具備較高的韌性。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案為一種聚丙烯纖維水泥基復(fù)合材料，其組成成分包括：水泥100-1000 kg/m3，聚丙烯纖維20-30 kg/m3，粉煤灰400-700 kg/m3，外加劑7 kg/m3，水350-400 kg/m3。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的水泥基復(fù)合材料有在拉伸下的細(xì)微裂縫的多縫開裂和準(zhǔn)應(yīng)變硬化特征，有較大的變形能力，較高的抗拉強(qiáng)度和韌性的水泥基復(fù)合材料，能夠有效抑制裂縫的開展和保護(hù)層的剝落，同時(shí)提高結(jié)構(gòu)的彎曲強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度。
本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)例中，進(jìn)一步包括，所述水泥為普通硅酸鹽水泥，所述普通硅酸鹽水泥的強(qiáng)度級(jí)別為42.5。
本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括，所述粉煤灰為用于水泥和混凝土中的I級(jí)粉煤灰。
本發(fā)明的有益效果是：其一、本發(fā)明的水泥基復(fù)合材料具有較高的抗拉強(qiáng)度和韌性；其二、本發(fā)明的水泥基復(fù)合材料中添加了高效減水劑，能夠有效提高該材料的流動(dòng)性。
附圖說明：圖1是本發(fā)明所使用的單軸拉伸試件的尺寸示意圖。
具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1：本實(shí)施例中公開了一種聚丙烯纖維水泥基復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有較高的抗拉強(qiáng)度和韌性。
上述聚丙烯纖維水泥基復(fù)合材料的組成成分如表1所示：
表1實(shí)施例1中的配方表。
實(shí)施例1所得混凝土的基本力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
（1） 抗拉強(qiáng)度
試件尺寸：如圖1所示
試驗(yàn)方法：?jiǎn)屋S拉伸
抗拉強(qiáng)度：3.7 MPa
極限拉應(yīng)變：2.7 %
（2） 抗壓強(qiáng)度
試件尺寸：直徑100 mm，高200 mm圓柱體
試驗(yàn)方法：?jiǎn)屋S壓縮
抗壓強(qiáng)度：33.6 MPa
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明所得的韌性聚丙烯纖維水泥基符合材料具有良好的應(yīng)變硬化特征。
實(shí)施例2：本實(shí)施例中公開了一種聚丙烯纖維水泥基復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有較高的抗拉強(qiáng)度和韌性。
上述聚丙烯纖維水泥基復(fù)合材料的組成成分如表2所示：
表2實(shí)施例2中的配方表。
實(shí)施例2所得混凝土的基本力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
（1） 抗拉強(qiáng)度
試件尺寸：如圖1所示
試驗(yàn)方法：?jiǎn)屋S拉伸
抗拉強(qiáng)度：5.1 MPa
極限拉應(yīng)變：3.0 %
（2） 抗壓強(qiáng)度
試件尺寸：直徑100 mm，高200 mm圓柱體
試驗(yàn)方法：?jiǎn)屋S壓縮
抗壓強(qiáng)度：31.9 MPa
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明所得的韌性聚丙烯纖維水泥基符合材料具有良好的應(yīng)變硬化特征。
實(shí)施例3：本實(shí)施例中公開了一種聚丙烯纖維水泥基復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有較高的抗拉強(qiáng)度和韌性。
上述聚丙烯纖維水泥基符合材料的組成成分如表3所示：
表3實(shí)施例3中的配方比。
實(shí)施例3所得混凝土的基本力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
（1） 抗拉強(qiáng)度
試件尺寸：如圖1所示
試驗(yàn)方法：?jiǎn)屋S拉伸
抗拉強(qiáng)度：4.4 MPa
極限拉應(yīng)變：3.6 %
（2） 抗壓強(qiáng)度
試件尺寸：直徑100 mm，高200 mm圓柱體
試驗(yàn)方法：?jiǎn)屋S壓縮
抗壓強(qiáng)度：24.1 MPa
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明所得的韌性聚丙烯纖維水泥基符合材料具有良好的應(yīng)變硬化特征。