[發明專利]含有復合纖維的高性能混凝土

有效

• 申請號: 201210467033.8
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102936107A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 夏冬桃;劉向坤;夏廣政;周博儒
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: C04B16/06
• 分類號: C04B16/06;C04B14/48;C04B28/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 涂潔

技術領域

本發明涉及一種建筑材料，具體的說是一種含有復合纖維的高性能混凝土。

背景技術

隨著混凝土結構應用領域的不斷擴展，規模的增大，使結構工程向更高、跨度更大、荷載更重的方向發展，對其性能的要求也更高。纖維混凝土是當代迅速發展的新型復合材料，尤其以鋼纖維混凝土及合成纖維混凝土發展最快。鋼纖維對混凝土具有顯著的阻裂、增強、增韌作用，鋼纖維混凝土在土木、水利等許多工程領域都已得到了廣泛的應用。合成纖維對防止混凝土早期收縮裂縫，改善混凝土耐久性的作用十分明顯。鑒于基體混凝土多組分、多相、多層次的特征，摻加單一纖維很難綜合提高混凝土的力學性能，為了獲得需要的纖維混凝土特性和較低成本，以纖維橋聯法作為研究的理論基礎，考慮了纖維特性、基體特性和纖維/基體的界面特性及其之間的相互影響，在混凝土中同時摻入兩種或兩種以上的纖維復合使用，稱為混雜纖維混凝土。目前關于混雜纖維混凝土的研究大多為鋼纖維-聚丙烯纖維二元混雜增強的混凝土，雖然鋼纖維/聚丙烯纖維二元混雜較單摻鋼纖維對高性能混凝土性能有很大改善，但在一定程度上仍存在自重大、造價偏高、纖維容易結團、現場施工不便的缺陷，導致實際工程中一次性投入成本過高，而纖維結團又將極大的限制纖維增強增韌性能的發揮。與此同時，混雜纖維混凝土在高層建筑轉換大梁、隧道支護、機場道面、橋面鋪裝、核廢料儲存器等方面的應用卻逐年增加，這就迫切需要研究開發一種新型性能更優、性價比更高的混雜纖維增強高性能混凝土復合材料。

針對鋼纖維-聚丙烯纖維二元混雜纖維增強混凝土的綜合力學性能，國內學者已經做了一些試驗研究：孫偉等學者的研究結果表明：由聚丙烯的橋接作用阻止早期混凝土塑性裂縫的發生和發展，提高了材料介質的連續性，從而使硬化后混凝土的抗拉強度提高，由鋼纖維阻止硬化混凝土破壞時的宏觀裂縫擴展，使硬化混凝土在裂后仍能保持一定的抗拉強度，提高了硬化混凝土的斷裂韌性；畢遠志等（2008）發現采用聚丙烯仿粗纖維（ρ_ppf?0.6%）和鋼纖維（ρ_{彎拉強度?}0.4%）混雜時，彎曲韌性比單一纖維時平均提高了30%；高淑玲（2010）等采用聚丙烯仿鋼絲粗纖維代替部分鋼纖維（ρ_sf?0.7%，ρ_ppf?0.5%），初裂撓度比普通混凝土提高了4倍以上。

自20世紀90年代以來，國外學者對鋼纖維與合成纖維混雜效應也做出了大量相關研究：Feldman?和Zheng（1993）、Komlos?et?al（1995）、?Qian?et?al（2000）研究表明，由強度和硬度較大的鋼纖維提高混凝土的初裂強度和極限強度，由延性較大的聚丙烯纖維提高韌性和初裂后的應變能力。P.S.?Song（2005）研究表明，鋼纖維（ρ_sf?0.5%）與聚丙烯纖維（ρ_ppf?0.1%）混雜使混凝土初裂強度比鋼纖維混凝土提到了了59%，極限強度提高了52%；Mohammd（2009）研究表明，由工業廢料制成的鋼纖維和聚丙烯纖維以總體積摻量0.75%的多尺度混雜使纖維混凝土的延性和裂后變形性能提高幅度更大。

綜上，目前雖然在鋼纖維（SF?）及聚丙烯纖維（PPF）混雜增強混凝土的基本力學性能、增韌增強機理等研究方面有了一些發展，但增強纖維的混雜形式仍停留在鋼纖維/聚丙烯纖維二元混雜的階段，混雜纖維混凝土的拉伸韌性及彎曲韌性提高的幅度尚不明確。纖維混凝土韌性是指材料開裂后產生較大變形仍可保持材料強度不明顯降低的能力，這是纖維混凝土的一個重要特性。纖維混凝土韌性的改善在很多應用條件下比強度改善更為重要，對纖維混凝土優良韌性的認識，成為需要有較大變形適應能力的結構設計思想的改變和廣泛采用纖維混凝土的理論基礎。近年來，又有相關學者做過鋼纖維-塑鋼纖維二元混雜纖維混凝土的試驗研究，其創新點在于用塑鋼纖維完全取代聚丙烯單絲纖維，但取代后聚丙烯單絲纖維對混凝土硬化前期塑性裂縫產生以及擴展的抑制作用也隨之消失，并且對基體混凝土開裂后期的韌性提高也產生了一定程度的削弱作用，顯示出該種纖維混雜方式仍然需要進一步改進，以使混雜纖維混凝土的拉伸韌性及彎曲韌性提高的幅度增大。由此可見，從設計上進一步改進鋼纖維、聚丙烯單絲或聚丙烯仿鋼絲粗纖維的混雜比例，以使混雜纖維混凝土的拉伸韌性及彎曲韌性大幅度提高，這將具有極其重要的工程應用價值。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種抗壓強度、劈拉強度和韌性以及彎曲韌性等綜合力學性能均好、纖維添加量低、應用范圍廣、成本低的含有復合纖維的高性能混凝土。