[發(fā)明專利]一種C110強(qiáng)度等級(jí)的高性能纖維混凝土及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710703071.1
• 申請(qǐng)日: 2017-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN107352915B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭山鎖;董方園;張藝欣;鄭捷;周炎;董立國(guó);鄭淏;宋明辰;陳家悅;牛麗華;秦卿;阮升
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B28/04
• 分類號(hào): C04B28/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發(fā)明公開了一種C110強(qiáng)度等級(jí)的高性能纖維混凝土及其制備方法，所述混凝土的質(zhì)量份組成如下：水泥425?450份、水120?130份、河砂710?730份、碎石1000?1030份、粉煤灰60?90份、稻殼灰40?60份、硅灰40?60份、減水劑9?10份、激發(fā)劑13?14份、纖維素纖維1.1?1.8份、羥基改性碳納米管分散液20?23份、消泡劑2.2?2.4份。制備的混凝土具有較高的韌性和優(yōu)異的耐久性能，與型鋼之間具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度。用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中，能夠有效發(fā)揮型鋼與混凝土之間的協(xié)同工作性能，彌補(bǔ)型鋼與混凝土粘結(jié)性能差、無法充分發(fā)揮二者各自的力學(xué)性能的不足。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型建筑材料領(lǐng)域,是一種摻稻殼灰、纖維素纖維以及改性碳納米管的高強(qiáng)度、高韌性和高耐久性混凝土，具體涉及一種具有高韌性的C110強(qiáng)度等級(jí)的高性能纖維混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)

普通混凝土和水泥基材料的抗拉強(qiáng)度低，韌性差，硬化過程中或外部荷載作用下會(huì)產(chǎn)生大量微裂縫，嚴(yán)重影響混凝土或水泥基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的耐久性，降低結(jié)構(gòu)服役壽命。為了克服普通混凝土和高性能混凝土的脆性，具有增韌作用的石棉纖維、鋼纖維、碳纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯纖維以及玄武巖纖維等長(zhǎng)度較大的纖維被用于混凝土中，但是上述長(zhǎng)纖維的大量使用容易在混凝土成團(tuán)，不利于骨料的均勻分散，限制了纖維在含粗骨料混凝土中的應(yīng)用。

碳納米管是一種具有納米級(jí)別直徑和微米級(jí)別長(zhǎng)度的一維纖維材料，其長(zhǎng)徑比高達(dá)100-1000，彈性模量(可達(dá)到1TPa左右)大約是鋼材的5倍而密度卻只是鋼材的1/6；碳納米管的拉伸強(qiáng)度則可達(dá)到60-150GPa，壓縮強(qiáng)度為100-170GPa，斷裂應(yīng)變?cè)?0-50％范圍。因其優(yōu)異的物理、力學(xué)性能，使碳納米管成為理想的復(fù)合材料增強(qiáng)纖維。但是，由于碳納米管表面完整光滑、缺陷少、缺少活性基團(tuán)，在水及各種溶液或復(fù)合材料中的相對(duì)溶解度較低，加之碳納米管之間存在較大的范德華力、表面處存在很大的表面自由能，因此碳納米管之間極易發(fā)生自發(fā)的團(tuán)聚或纏繞，嚴(yán)重影響碳納米管在某些聚合物中的均勻分散。本發(fā)明使用表面活性劑對(duì)多壁碳納米管進(jìn)行分散和超聲處理，在不切斷碳納米管且不破壞其表面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，得到能夠在水中穩(wěn)定分散的改性多壁碳納米管分散液，從而使其能夠用于混凝土中，充分發(fā)揮其微纖維增韌作用。

采用具有蓄水功能和增韌作用的纖維素纖維以及具有超細(xì)微孔結(jié)構(gòu)的稻殼灰(具有多孔結(jié)構(gòu)的稻殼灰可吸收水分)，兩種材料的“內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用”能夠促進(jìn)膠凝材料的水化進(jìn)程；另外，通過在混凝土中加入改性碳納米管這兩種組分，以改善混凝土的韌性，并使膠凝材料在水化過程中水化的更加充分，改善水化產(chǎn)物的晶體形狀乃至混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的致密程度，減少Cl^-、SO₄^2-、CO₂等有害離子的侵入，最終達(dá)到提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性能，并提升其韌性、塑性和抗拉強(qiáng)度之目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種C110強(qiáng)度等級(jí)的高性能纖維混凝土及其制備方法，本發(fā)明首次使用纖維素纖維、稻殼灰、改性碳納米管、水泥、粉煤灰、河砂、碎石、化學(xué)外加劑(包括減水劑、激發(fā)劑、消泡劑)、水制備了一種具有高體積穩(wěn)定性、高韌性、高耐久性、超高強(qiáng)度的C110強(qiáng)度等級(jí)的纖維高性能混凝土，克服了普通混凝土脆性大、易開裂、耐久性差等不足。通過添加具有火山灰效應(yīng)、物理填充效應(yīng)和“內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用”的稻殼灰，具有增韌作用和“內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用”的纖維素纖維，以及可發(fā)揮微纖維填充增韌效應(yīng)的改性碳納米管等，各組分之間協(xié)同改善混凝土性能，進(jìn)而配制成一種具有高強(qiáng)度、高體積穩(wěn)定性、高耐久性及較高韌性的C110強(qiáng)度等級(jí)的高性能纖維混凝土。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開的技術(shù)方案是：

一種C110強(qiáng)度等級(jí)的高性能纖維混凝土，包括下述質(zhì)量份數(shù)的原料：