[發(fā)明專利]鋼纖維/聚合物纖維雙纖維增強(qiáng)混凝土及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010260437.0
• 申請(qǐng)日: 2010-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN101985393A
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯立群;黃少新;劉逸平;李朝文;黃小清;蘇鎮(zhèn)洪;劉澤佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué);廣州市公路管理局
• 主分類號(hào): C04B28/04
• 分類號(hào): C04B28/04;C04B16/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混凝土橋橋面剛性鋪裝和新、舊水泥混凝土路面罩面加鋪用的混凝土，具體涉及鋼纖維/聚合物纖維雙纖維增強(qiáng)混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)

橋面鋪裝的功用是保護(hù)主梁整體部分的行車道板不受車輛輪胎或履帶的直接磨耗，防止主梁遭受雨水的侵蝕，并能對(duì)車輛輪重的集中荷載起到一定的分布作用。鋪裝設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是控制裂縫擴(kuò)展并將收縮應(yīng)力、溫度應(yīng)力和疲勞應(yīng)力引起的裂縫減至最小。由此，橋面鋪裝要求有一定強(qiáng)度，并能滿足抗裂、抗沖擊、具有耐磨性等各項(xiàng)要求。考慮到分縫處各板塊角部易產(chǎn)生開裂，也要求橋面鋪裝具有足夠的抗彎強(qiáng)度和韌性。

現(xiàn)在國內(nèi)外常用的橋面鋪裝材料有：瀝青混合料、普通水泥混凝土、鋼筋網(wǎng)增強(qiáng)混凝土、連續(xù)配筋混凝土、鋼纖維增強(qiáng)混凝土、聚合物改性混凝土、聚合物纖維混凝土等。

強(qiáng)度一直是混凝土作為重要結(jié)構(gòu)材料的主要性能指標(biāo)，混凝土高強(qiáng)化是多年來混凝土研究與發(fā)展的努力方向。但是混凝土抗拉、抗彎、抗沖擊、抗爆以及韌性差等固有的弱點(diǎn)卻仍限制著其優(yōu)勢的充分發(fā)揮，并且隨著混凝土強(qiáng)度的不斷提高，這一弱點(diǎn)也愈益突出。通常認(rèn)為，混凝土強(qiáng)度越高，其韌性越差，脆性越高，結(jié)構(gòu)延性和抗裂能力越不足，給結(jié)構(gòu)抗震性能帶來的隱患越大，防火性能越差，混凝土耐久性問題越大。因此，長期以來許多學(xué)者不斷探索改善混凝土上述性能的方法和途徑。纖維增強(qiáng)混凝土，就是近年來研究和應(yīng)用最廣的重要途徑之一。纖維增強(qiáng)混凝土(或簡稱纖維混凝土)，是以水泥漿、砂漿和混凝土為基材，以金屬材料、無機(jī)材料或有機(jī)纖維為增強(qiáng)材料組成的一種水泥基復(fù)合材料，它是將短而細(xì)的，具有高抗拉強(qiáng)度、高極限延伸率、高抗堿性等良好性能的纖維均勻地分散在混凝土基體中形成的一種新型建筑材料。

目前纖維增強(qiáng)混凝土主要有兩類：一是高彈模量短纖維增強(qiáng)混凝土，其代表纖維是鋼纖維。由于鋼纖維可阻滯基體混凝土裂縫的開展，因此鋼纖維增強(qiáng)混凝土的抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度等較普通混凝土顯著提高，其抗沖擊、抗疲勞、裂后韌性和耐久性也有較大的改善，但鋼纖維對(duì)混凝土的初裂防止貢獻(xiàn)不大，鋼纖維的加入使混凝土與橋面板的連接不良而容易出現(xiàn)剝離，導(dǎo)致橋面鋪裝的過早破壞；另外鋼纖維增強(qiáng)混凝土的抗?jié)B性、耐堿性、耐候性和變形性能等也較差。有研究學(xué)者研制出了鋼纖維增強(qiáng)聚合物改性混凝土，較好地改善了鋼纖維增強(qiáng)混凝土材料的缺點(diǎn)，獲得了優(yōu)良的性能，但由于造價(jià)昂貴，難以廣泛推廣應(yīng)用。二是低彈模量短纖維增強(qiáng)混凝土，其代表纖維是聚合物纖維。聚合物纖維對(duì)混凝土的作用主要是限制了混凝土早期裂縫的生成與發(fā)展，增強(qiáng)了混凝土的耐久性。聚合物纖維的阻裂效應(yīng)主要體現(xiàn)在消除或減輕了早期混凝土中原生裂隙的發(fā)生和發(fā)展，鈍化了原生裂隙尖端的應(yīng)力集中，使混凝土基體內(nèi)的應(yīng)力場更加持續(xù)和均勻。聚合物纖維的阻裂作用是從根本上對(duì)混凝土自身缺陷的改善，包括有效增加混凝土的韌性；減少裂縫，提高抗?jié)B能力；減少裂縫，延緩鋼筋銹蝕；減少混凝土結(jié)構(gòu)受到的化學(xué)侵蝕；增強(qiáng)抗凍融能力，減少混凝土結(jié)構(gòu)遭受破壞；減少混凝土的泌水，使表面混凝土的質(zhì)量得以改善；減少裂縫，提高耐磨性和抗沖擊能力等等。但聚合物纖維的加入對(duì)混凝土的強(qiáng)度提高沒有貢獻(xiàn)，相反大量摻入聚合物纖維對(duì)混凝土的強(qiáng)度有一定的降低作用。因此，聚合物纖維這些優(yōu)點(diǎn)能較好地補(bǔ)充和完善鋼纖維增強(qiáng)混凝土的防初裂和抗?jié)B性等方面的缺點(diǎn)，而鋼纖維對(duì)混凝土的增強(qiáng)作用能較好地彌補(bǔ)聚合物纖維混凝土在強(qiáng)度方面的損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供鋼纖維/聚合物纖維雙纖維增強(qiáng)混凝土及其制備方法。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

鋼纖維/聚合物纖維雙纖維增強(qiáng)混凝土的制備方法，包括如下步驟：

(1)清洗砂、石子，并使其處于干燥狀態(tài)；

(2)將水泥、砂、石子按質(zhì)量比1∶1.45～2.2∶1.78～2.73投入拌合設(shè)備中，再按鋼纖維與混凝土的體積比0.6～0.8％∶1投入鋼纖維，拌合均勻；

(3)按水、水泥質(zhì)量比0.30～0.48∶1的比例準(zhǔn)備水，按高效減水劑與水泥的質(zhì)量比0.3～1.2％∶1，并按1m³混凝土0.6～1.2kg聚合物纖維的比例投入所述水中攪勻得到混合物；

(4)將步驟(3)得到的含有高效減水劑、聚合物纖維和水的混合物投入混凝土拌合設(shè)備中，攪拌均勻后出料，制備得鋼纖維/聚合物纖維雙纖維增強(qiáng)混凝土。

上述的鋼纖維/聚合物纖維雙纖維增強(qiáng)混凝土的制備方法中，所述聚合物纖維為短纖維聚丙烯或聚丙烯腈。