一种复合纤维增强混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种复合纤维增强混凝土及其制备方法，属于混凝土制备技术领域。该复合纤维增强混凝土，按重量份数计，原料包括：硅酸盐水泥50

【技术实现步骤摘要】
一种复合纤维增强混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于混凝土制备
，尤其涉及一种复合纤维增强混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]水泥基材料是当今最大宗的人造建筑材料，其强度一直是混凝土作为重要结构材料的主要性能指标，但是混凝土固有的弱点—抗拉、抗弯、抗冲击、抗爆以及韧性差等限制着其优势的充分发挥，并且随着对混凝土强度需求的不断提高，这一弱点也愈益突出。因此，纤维增强混凝土应运而生。
[0003]纤维增强混凝土，是以水泥浆、砂浆、粗骨料为基材，以金属材料、无机材料或有机纤维为增强材料组成的一种水泥基复合材料，它是将短而细的、具有高抗拉强度、高极限延伸率、高抗碱性等良好性能的纤维均匀地分散在混凝土基体中形成的一种新型建筑材料。纤维增强混凝土虽然可以很大程度的改善混凝土的力学性能，但是由于纤维的比表面积较大，在混凝土中会降低混凝土的流动性能，需要更多的水泥浆包裹纤维，使单方混凝土水泥用量增加。另外，由于纤维与混凝土之间的粘结能力较差，容易出现分散的情况，进而容易造成混凝土内部结构不紧密，强度差、渗透性较高等问题的产生。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种复合纤维增强混凝土及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0006]本专利技术的技术方案之一：
[0007]一种复合纤维增强混凝土，按重量份数计，包括以下原料：硅酸盐水泥50
‑
100份、细河砂200
‑/>250份、碎石280
‑
350份、硅藻土20
‑
30份、粉煤灰20
‑
40份、减水剂1
‑
3份、早强剂1
‑
1.4份和水溶性环氧树脂5
‑
12份；所述复合纤维增强混凝土中还包括复合纤维，所述复合纤维的添加量为硅酸盐水泥重量的2％
‑
5％。
[0008]进一步地，所述复合纤维包括改性竹纤维、碳纤维和玄武岩纤维，制备方法包括以下步骤：
[0009](1)将竹纤维与铜绿假单胞菌、蓖麻油混合，发酵，发酵结束后取出竹纤维洗涤、梳理，干燥后喷涂松香，再次干燥，得到改性竹纤维；
[0010](2)将所述改性竹纤维、碳纤维、玄武岩纤维与纤维分散剂混合，得到所述复合纤维；
[0011]所述竹纤维直径为0.12
‑
0.15mm，长度为20
‑
30mm，所述碳纤维直径为5
‑
7μm，长度为0.5
‑
3mm，所述玄武岩纤维直径为10
‑
16μm，长度为10
‑
18mm。
[0012]更进一步地，所述改性竹纤维、碳纤维和玄武岩纤维的质量比为(3
‑
5)∶2∶(4
‑
6)，所述纤维分散剂与复合纤维的质量比为2∶5。
[0013]更进一步地，所述铜绿假单胞菌的加入量为竹纤维质量的5％
‑
8％，所述蓖麻油的
加入量为竹纤维质量的10％
‑
12％。
[0014]更进一步地，所述发酵的温度为25
‑
28℃，时间为24h
‑
36h。
[0015]进一步地，所述细河砂的粒径≤3.5mm，二氧化硅的质量百分含量≥95％，所述碎石的粒径≤15mm。
[0016]进一步地，所述减水剂为聚羧酸系减水剂，所述早强剂包括酒石酸钾钠、柠檬酸钠、偏磷酸钾和木质素磺酸钠中的一种或多种。
[0017]本专利技术的技术方案之二：
[0018]一种所述的复合纤维增强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0019](1)按重量份数称取所述原料，将硅酸盐水泥、细河砂、碎石、硅藻土、粉煤灰和复合纤维混合均匀加入水搅拌，之后加入减水剂和早强剂，继续搅拌得到初混料；
[0020](2)将水溶性环氧树脂加入水中溶解，并加入到步骤(1)得到的初混料中，搅拌均匀得到所述复合纤维增强混凝土。
[0021]进一步地，步骤(1)中，水与硅酸盐水泥、细河砂、碎石、硅藻土、粉煤灰和复合纤维的总质量的比为(6
‑
8)∶10。
[0022]进一步地，步骤(2)中，所述搅拌的转速为3000
‑
5000r/min，时间为5
‑
8min。
[0023]本专利技术制备的复合纤维增强混凝土具备优异的力学性能和抗渗性能，主要原理如下：
[0024](1)本专利技术所用到的复合纤维包括改性竹纤维、碳纤维和玄武岩纤维，其中，改性竹纤维经过与嗜油微生物、蓖麻油共同发酵，利用微生物的腐蚀作用，可以在竹纤维表面产生大量微孔，进而增加竹纤维表面粗糙程度，再配合不同长度的碳纤维和玄武岩纤维，通过纤维之间的混杂效应共同提升混凝土的抗渗性能、力学性能：当混凝土出现较大裂缝时，碳纤维与混凝土间的粘结力和机械咬合力下降很多，此时具备较低弹性模量的玄武岩纤维在发生大的变形后开始发挥其增强增韧作用，同时改性竹纤维通过其与混凝土间的粘结力及机械咬合力，进一步增强纤维与混凝土之间的粘结能力，进而有效地抑制了混凝土早期收缩裂缝的产生和发展，提高力学性能；同时改性竹纤维由于具有优异的孔隙，使混凝土基体的失水面积减小，水分迁移困难，从而使毛细管因失水收缩所形成的毛细管张力减小，提高了混凝土的抗渗性。
[0025](2)本专利技术的复合纤维增强混凝土的原料中还添加有硅藻土，其作为细集料可以增强混凝土制备过程中的火山灰效应和微集料填充效应，从而降低混凝土的孔隙率，提高其抗压强度；水溶性环氧树脂的加入则可以增加复合纤维与其他原料之间的交联程度，在硅酸盐水泥、粉煤灰等的作用下，使混凝土中的复合纤维、碎石等通过水溶性环氧树脂的环氧基团相连，从而提高混凝土材料的聚合强度，使得内部更加紧密，提高抗渗能力。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0027]本专利技术制备的混凝土具备优异的力学强度及抗渗性能，其中抗拉强度高达65.78MPa，弯拉强度高达5.34MPa，劈拉强度高达6.65MPa，并且复合纤维用量少，制作成本低，适合大规模推广生产。
具体实施方式
[0028]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限
制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0029]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0030]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合纤维增强混凝土，其特征在于，按重量份数计，包括以下原料：硅酸盐水泥50
‑
100份、细河砂200
‑
250份、碎石280
‑
350份、硅藻土20
‑
30份、粉煤灰20
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40份、减水剂1
‑
3份、早强剂1
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1.4份和水溶性环氧树脂5
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12份；所述复合纤维增强混凝土中还包括复合纤维，所述复合纤维的添加量为硅酸盐水泥重量的2％
‑
5％。2.根据权利要求1所述的复合纤维增强混凝土，其特征在于，所述复合纤维包括改性竹纤维、碳纤维和玄武岩纤维，制备方法包括以下步骤：(1)将竹纤维与铜绿假单胞菌、蓖麻油混合，发酵，发酵结束后取出竹纤维洗涤、梳理，干燥后喷涂松香，再次干燥，得到改性竹纤维；(2)将所述改性竹纤维、碳纤维、玄武岩纤维与纤维分散剂混合，得到所述复合纤维；所述竹纤维直径为0.12
‑
0.15mm，长度为20
‑
30mm，所述碳纤维直径为5
‑
7μm，长度为0.5
‑
3mm，所述玄武岩纤维直径为10
‑
16μm，长度为10
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18mm。3.根据权利要求2所述的复合纤维增强混凝土，其特征在于，所述改性竹纤维、碳纤维和玄武岩纤维的质量比为(3
‑
5)∶2∶(4
‑
6)，所述纤维分散剂与复合纤维的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新忠，李麟书，魏美，李海，李阳，
申请(专利权)人：湖南城市学院，
类型：发明
国别省市：