一種自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料。將水泥、精細骨料、粉煤灰、硅灰、?；郀t礦渣、偏高嶺土及納米二氧化鈦加入攪拌機內(nèi)，經(jīng)攪拌制成干粉；然后加入水和減水劑制成漿液；最后加入一定量的短纖維，最終制得自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料。不僅具有良好的抗拉、抗裂特性，同時具有自清潔功能?？蓮V泛應(yīng)用于房屋建筑、道橋工程以及國防工程等領(lǐng)域，社會經(jīng)濟效益顯著。
【專利說明】一種自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)背景
[0002]隨著社會的發(fā)展，人們對建筑材料的要求不僅要有良好的抗拉、抗裂特性，同時要具有自清潔、環(huán)保等功能。普遍認為利用纖維增強技術(shù)是提高水泥基復(fù)合材料抗拉、抗裂特性的一種有效可行的方法。美國密西根大學(xué)維克多.李教授團隊使用聚乙烯醇纖維增強技術(shù)，首次獲得了高韌性水泥基復(fù)合材料[Li VC.0n engineered cementit1uscomposites (ECC) [J]，J.Adv.Concr.Technol.2003,1 (3):201-230]。國內(nèi)，徐世娘教授團隊也采用高強高彈模纖維研制出了一種高韌性水泥基復(fù)合材料[徐世娘，一種高韌性控裂防滲纖維混凝土，發(fā)明專利CM101665342A]。以上兩種材料具有良好的抗拉、抗裂特性，但不具有自清潔功能，其材料表面容易積累污垢且難于清洗，造成環(huán)境污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料及其制備方法，使該材料不僅具有抗拉、抗裂特性，同時具有自清潔功能。
[0004]本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]提供一種自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料，其特征在于，它由以下質(zhì)量比的原材料為基體:水泥:水:精細骨料:粉煤灰:硅灰:粒化高爐礦渣:偏高嶺土:減水劑=I: (0.27 ~2.2): (O ~3.0): (O ~6.9): (O ~0.3): (O ~0.55): (O ~
0.4): (0.01~0.025)為基體，自清潔組分納米二氧化鈦摻量為基體總質(zhì)量的3.0%~10.0%，短纖維的摻量為基體總體積的1.0%~3.0%。
[0006]所述短纖維為聚甲醛、聚乙烯纖維(PE)、聚乙烯醇纖維(PVA)、碳纖維、鋼纖維、混雜纖維中的一種或任意種的任意組合,短纖維的長度一般為5.0~20.0mm。
[0007]所述粉煤灰、硅灰、?；郀t礦渣、偏高嶺土的重量不同時為零，精細骨料的粒徑小于 0.55mm。
[0008]所述的自清潔組分納米二氧化鈦為納米銳鈦型二氧化鈦。
[0009]本發(fā)明所提供的自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料的制備方法如下:
[0010]具體步驟為:按上述比例的水泥、精細骨料、粉煤灰、硅灰、?；郀t礦渣、偏高嶺土及納米二氧化鈦加入攪拌機內(nèi)，攪拌3~5分鐘使之分散均勻，制成干粉；然后將按上述比例的水和減水劑混合后，在攪拌過程中緩慢倒入制成的干粉，再攪拌5~10分鐘制成漿液；最后，加入上述比例的纖維，攪拌8~10分鐘，即得到自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料。[0011 ] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料具有以下有益效果:
[0012]I)材料力學(xué)性能好
[0013]本發(fā)明的自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料具有良好的力學(xué)特性,28d齡期的材料性能為:極限抗拉應(yīng)變最高可達7%,抗拉強度最高可達1MPa ;裂紋寬度小于50 μ m時,可自動修復(fù)裂紋。
[0014]2)具有自清潔功能
[0015]本發(fā)明的自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料由于加入了自清潔納米二氧化鈦組分，能有效提高材料表面無機污染物和有機污染物的氧化降解效率，使附著在材料表面上無機污染物和有機污染物在太陽光的紫外線作用下及時地氧化降解，這些降解物能夠被雨水沖刷掉，使建筑物表面始終保持清潔，具有良好的自清潔功能?？蓮V泛應(yīng)用于房屋建筑、道橋工程以及國防工程等領(lǐng)域，社會經(jīng)濟效益顯著。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0017]實施例1
[0018]本發(fā)明的自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料，其基體材料組分和質(zhì)量比為:
[0019]水泥:水:精細骨料:粉煤灰:硅灰:?；郀t礦渣:偏高嶺土:減水劑=I:
0.581: 0.799: 1.200: 0.120: 0.050: 0.120: 0.012。
[0020]自清潔組分納米二氧化鈦摻量為基體總質(zhì)量的4.76 %。
[0021]該配比使用PVA短纖維，纖維長度為8.0mm,纖維占基體體積的1.19%。
[0022]本發(fā)明所提供的自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料的制備方法如下:
[0023]具體步驟為:按上述比例的水泥、精細骨料、粉煤灰、硅灰、?；郀t礦渣、偏高嶺土及納米二氧化鈦加入攪拌機內(nèi)，攪拌3分鐘使之分散均勻，制成干粉；然后將按上述比例的水和減水劑混合后，在攪拌過程中緩慢倒入制成的干粉，再攪拌6分鐘制成漿液；最后，加入上述比例的纖維，攪拌8分鐘，即得到自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料。
[0024]該復(fù)合材料經(jīng)28天充分養(yǎng)護后其極限拉應(yīng)變3.2%，抗拉強度4.1MPa,同時能有效分解其表面無機和有機污染物，具有較好的自清潔效果。
[0025]實施例2
[0026]本發(fā)明的自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料，其基體材料組分和質(zhì)量比為:
[0027]水泥:水:精細骨料:粉煤灰:硅灰:?；郀t礦渣:偏高嶺土:減水劑=I:
0.566: 0.799: 1.147: 0.110: 0.060: 0.130: 0.013。
[0028]自清潔組分納米二氧化鈦摻量為基體總質(zhì)量的7.41 %。
[0029]該配比使用PVA短纖維，纖維長度為12.0mm,纖維占基體體積的1.8%。
[0030]本發(fā)明所提供的自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料的制備方法如下:
[0031]具體步驟為:按上述比例的水泥、精細骨料、粉煤灰、硅灰、粒化高爐礦渣、偏高嶺土及納米二氧化鈦加入攪拌機內(nèi)，攪拌4分鐘使之分散均勻，制成干粉；然后將按上述比例的水和減水劑混合后，在攪拌過程中緩慢倒入制成的干粉，再攪拌8分鐘制成漿液；最后，加入上述比例的纖維，攪拌9分鐘，即得到自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料。
[0032]該復(fù)合材料經(jīng)28天充分養(yǎng)護后其極限拉應(yīng)變5.2%，抗拉強度7.5MPa，同時能有效分解其表面無機和有機污染物，具有良好的自清潔效果。
[0033]實施例3
[0034]本發(fā)明的自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料，其基體材料組分和質(zhì)量比為:
[0035]水泥:水:精細骨料:粉煤灰:硅灰:?；郀t礦渣:偏高嶺土:減水劑=I:
0.665: 0.736: 1.147: 0.110: 0.088: 0.179: 0.011。
[0036]自清潔組分納米二氧化鈦摻量為基體總質(zhì)量的9.8%。
[0037]該配比使用PVA短纖維，纖維長度為18.0mm,纖維占基體體積的2.4%。
[0038]本發(fā)明所提供的自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料的制備方法如下:
[0039]具體步驟為:按上述比例的水泥、精細骨料、粉煤灰、硅灰、?；郀t礦渣、偏高嶺土及納米二氧化鈦加入攪拌機內(nèi)，攪拌5分鐘使之分散均勻，制成干粉；然后將按上述比例的水和減水劑混合后，在攪拌過程中緩慢倒入制成的干粉，再攪拌9分鐘制成漿液；最后，加入上述比例的纖維，攪拌10分鐘，即得到自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料。
[0040]該復(fù)合材料經(jīng)28天充分養(yǎng)護后其極限拉應(yīng)變5.6%，抗拉強度8.6MPa，同時能有效分解其表面無機和有機污染物，具有顯著的自清潔效果。
【權(quán)利要求】
1.一種自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料，其特征在于，它由以下質(zhì)量比的原材料為基體:水泥:水:精細骨料:粉煤灰:硅灰:?；郀t礦渣:偏高嶺土:減水劑=I: (0.27~2.2): (O ~3.0): (O ~6.9): (O ~0.3): (O ~0.55): (O ~0.4): (0.01 ~0.025)為基體，自清潔組分納米二氧化鈦摻量為基體總質(zhì)量的3.0%~10.0 %，短纖維的摻量為基體總體積的1.0%~3.0%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料，其特征在于，短纖維為聚甲醛、聚乙烯纖維(PE)、聚乙烯醇纖維(PVA)、碳纖維、鋼纖維、混雜纖維中的一種或任意種的任意組合，短纖維的長度一般為5.0~20.0mm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述粉煤灰、硅灰、?；郀t礦渣、偏高嶺土的重量不同時為零，精細骨料的粒徑不大于0.55_。
4.如權(quán)利要求1所述的一種自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述的自清潔組分納米二氧化鈦為納米銳鈦型二氧化鈦。
5.自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟為:按上述比例的水泥、精細骨料、粉煤灰、硅灰、?；郀t礦渣、偏高嶺土及納米二氧化鈦加入攪拌機內(nèi)，攪拌3~5分鐘使之分散均勻，制成干粉；然后將按上述比例的水和減水劑混合后，在攪拌過程中緩慢倒入制成的干粉，再攪拌5~10分鐘制成漿液；最后，加入上述比例的纖維，攪拌8~10分鐘，即得到自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料。
【文檔編號】C04B22/06GK104129951SQ201410390127
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】范立峰, 王激揚, 丁德坤 申請人:杭州固益強新材料科技有限公司, 杭州固華復(fù)合材料科技有限公司