本發(fā)明涉及建筑材料技術領域，具體是一種高強度的水泥基復合材料及其制備方法。
背景技術：
水泥加水攪拌后成漿體，能在空氣中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地膠結在一起。用它膠結碎石制成的混凝土，硬化后不但強度較高，而且還能抵抗淡水或含鹽水的侵蝕。長期以來，它作為一種重要的膠凝材料，廣泛應用于土木建筑、水利、國防等工程。水泥材料應用極為廣泛，但是隨著我國社會的發(fā)展，對能源的需求呈爆炸式增長，水泥的質量越來越不能滿足需求。特別是在水利水電工程方面，泄洪建筑物是水利水電工程中的重要部分，由于高水頭電站水流速度非常高，并且水流中夾帶著懸移質或推移質顆粒，因此泄洪建筑物常遭受到高速水流及顆粒物的沖擊、磨蝕。此外，重型貨車或叉車輾輪頻繁的大型機床車間、機器設備重壓車間、機場跑道系統(tǒng)、車庫停車場地坪等建筑也同樣承受著沖擊與摩擦同時作用的嚴酷荷載。這些嚴酷荷載條件下的建筑物對建筑材料提出了非常高的要求。已有研究表明，現(xiàn)有的水泥材料的抗沖擊、磨蝕能力、抗沖磨能力等均不足。因此，研發(fā)具有高強、高抗沖擊、高耐磨的新材料具有重要意義?，F(xiàn)有技術中采用剛玉等極為堅硬的物質與水泥混合制得，雖然能滿足需求，但是所需剛玉含量高，成本大幅上升，不利于大規(guī)模推廣。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種高強度的水泥基復合材料及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
一種高強度的水泥基復合材料，由以下按照重量份的原料組成：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、雙氧水33-41份、咪唑啉3-7份、玻璃纖維11-19份。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述高強度的水泥基復合材料，由以下按照重量份的原料組成：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、雙氧水35-39份、咪唑啉4-6份、玻璃纖維13-17份。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述高強度的水泥基復合材料，由以下按照重量份的原料組成：水泥50份、碳酸二甲酯19份、消石灰11份、聚四氟乙烯22份、雙氧水37份、咪唑啉5份、玻璃纖維15份。
一種高強度的水泥基復合材料的制備方法，包括以下步驟：
1)將雙氧水與其質量3.5-3.8倍的水混合，制得雙氧水溶液；
2)將碳酸二甲酯、玻璃纖維置入雙氧水溶液中，攪拌15-20min，制得混合物a；
3)向混合物a中加入水泥與咪唑啉攪拌35-40min，制得混合物b；
4)向混合物b中加入聚四氟乙烯、消石灰攪拌30-40min，即得水泥基復合材料。
作為本發(fā)明進一步的方案：步驟2)中，攪拌速度為100-150r/min。
作為本發(fā)明進一步的方案：步驟3)中，攪拌速度為180-220r/min。
作為本發(fā)明進一步的方案：步驟4)中，攪拌速度為250-300r/min。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
采用本發(fā)明提供的水泥基復合材料澆筑成型的建筑構件抗壓強度190-202mpa，抗折強度51-59mpa，沖擊韌性195-205kn·m，抗沖擊磨強度74.0-77.3h/(kg/m2)；具有高強度、高韌性、高抗沖擊和耐磨擦的特點，適用于如水利工程、飛機場等高壓和沖磨同時兼具的嚴酷工程環(huán)境。本發(fā)明所使用的原料簡單，價格低廉，制備工藝簡單，易操作，易施工，適于大規(guī)模推廣。
具體實施方式
下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例1
本發(fā)明實施例中，一種高強度的水泥基復合材料，由以下原料組成：水泥45kg、碳酸二甲酯15kg、消石灰7kg、聚四氟乙烯18kg、雙氧水33kg、咪唑啉3kg、玻璃纖維11kg。將雙氧水與其質量3.5倍的水混合，制得雙氧水溶液。將碳酸二甲酯、玻璃纖維置入雙氧水溶液中，攪拌15min，攪拌速度為100r/min，制得混合物a。向混合物a中加入水泥與咪唑啉攪拌35min，攪拌速度為180r/min，制得混合物b。向混合物b中加入聚四氟乙烯、消石灰攪拌30min，攪拌速度為250r/min，即得水泥基復合材料。
實施例2
本發(fā)明實施例中，一種高強度的水泥基復合材料，由以下原料組成：水泥55kg、碳酸二甲酯23kg、消石灰15kg、聚四氟乙烯26kg、雙氧水41kg、咪唑啉7kg、玻璃纖維19kg。將雙氧水與其質量3.8倍的水混合，制得雙氧水溶液。將碳酸二甲酯、玻璃纖維置入雙氧水溶液中，攪拌20min，攪拌速度為150r/min，制得混合物a。向混合物a中加入水泥與咪唑啉攪拌40min，攪拌速度為220r/min，制得混合物b。向混合物b中加入聚四氟乙烯、消石灰攪拌40min，攪拌速度為300r/min，即得水泥基復合材料。
實施例3
本發(fā)明實施例中，一種高強度的水泥基復合材料，由以下原料組成：水泥48kg、碳酸二甲酯17kg、消石灰9kg、聚四氟乙烯20kg、雙氧水35kg、咪唑啉4kg、玻璃纖維13kg。將雙氧水與其質量3.6倍的水混合，制得雙氧水溶液。將碳酸二甲酯、玻璃纖維置入雙氧水溶液中，攪拌18min，攪拌速度為120r/min，制得混合物a。向混合物a中加入水泥與咪唑啉攪拌38min，攪拌速度為200r/min，制得混合物b。向混合物b中加入聚四氟乙烯、消石灰攪拌35min，攪拌速度為280r/min，即得水泥基復合材料。
實施例4
本發(fā)明實施例中，一種高強度的水泥基復合材料，由以下原料組成：水泥52kg、碳酸二甲酯21kg、消石灰13kg、聚四氟乙烯24kg、雙氧水39kg、咪唑啉6kg、玻璃纖維17kg。將碳酸二甲酯、玻璃纖維置入雙氧水溶液中，攪拌18min，攪拌速度為120r/min，制得混合物a。向混合物a中加入水泥與咪唑啉攪拌38min，攪拌速度為200r/min，制得混合物b。向混合物b中加入聚四氟乙烯、消石灰攪拌35min，攪拌速度為280r/min，即得水泥基復合材料。
實施例5
本發(fā)明實施例中，一種高強度的水泥基復合材料，由以下原料組成：水泥50kg、碳酸二甲酯19kg、消石灰11kg、聚四氟乙烯22kg、雙氧水37kg、咪唑啉5kg、玻璃纖維15kg。將碳酸二甲酯、玻璃纖維置入雙氧水溶液中，攪拌18min，攪拌速度為120r/min，制得混合物a。向混合物a中加入水泥與咪唑啉攪拌38min，攪拌速度為200r/min，制得混合物b。向混合物b中加入聚四氟乙烯、消石灰攪拌35min，攪拌速度為280r/min，即得水泥基復合材料。
試驗：
本發(fā)明抗壓強度、抗折強度試驗方法參考jgj/t281-2012《高強混凝土應用技術規(guī)程》進行試驗。
沖擊韌性試驗方法：由于混凝土還沒有系統(tǒng)的沖擊韌性方法，所以按照aci(美國混凝土協(xié)會)544委員會推薦的方法進行沖擊韌性試驗，試驗裝置包括：(1)試樣尺寸為直徑150mm和高60mm的圓柱體；(2)沖擊錘重4.50kg，下落高度h＝457mm。鋼球直徑為64mm，測試擋板和試樣間距為5mm；(3)要求沖擊錘、鋼球和試樣均要同心，沖擊錘自由落下，測試試樣初裂和破壞時的沖擊次數(shù)n。
該試驗方法通過以下方法定義沖擊韌性：試樣承受沖擊后將出現(xiàn)第一條裂縫，進而試樣體積發(fā)生膨脹，當試樣與試驗儀中四塊擋板的任意三塊接觸時的沖擊次數(shù)(破壞時的沖擊次數(shù))為n，沖擊韌性w即為試樣在n次沖擊破壞過程吸收的全部沖擊能量，計算式如下：
式中：w-試樣達規(guī)定破壞時所吸收的全部沖擊能量(n.m)；m-落錘的質量4.50(kg)；h-沖擊錘下落的高度(m)；g-重力加速度，9.8m/s2。
抗沖磨試驗方法：采用風砂槍沖磨法(參照水工混凝土試驗規(guī)程dl-t5150-2001)，混凝土試件為15cm×15cm×15cm立方體，每個配合比制作三個試件，按上述方法成型后，在標準條件下進行養(yǎng)護至28后開始沖磨試驗。
經(jīng)試驗：實施例1-5的復合材料制得的建筑構件的結果如下所述。
實施例1的復合材料制得的建筑構件28天抗壓強度190mpa，抗折強度51mpa，沖擊韌性192kn·m，抗沖擊磨強度74.0h/(kg/m2)。
實施例2的復合材料制得的建筑構件28天抗壓強度191mpa，抗折強度52mpa，沖擊韌性195kn·m，抗沖擊磨強度74.1h/(kg/m2)。
實施例3的復合材料制得的建筑構件28天抗壓強度196mpa，抗折強度55mpa，沖擊韌性200kn·m，抗沖擊磨強度74.8h/(kg/m2)。
實施例4的復合材料制得的建筑構件28天抗壓強度198mpa，抗折強度56mpa，沖擊韌性201kn·m，抗沖擊磨強度75.6h/(kg/m2)。
實施例5的復合材料制得的建筑構件28天抗壓強度202mpa，抗折強度59mpa，沖擊韌性205kn·m，抗沖擊磨強度77.3h/(kg/m2)。
對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。