[發明專利]混雜纖維混凝土及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811207141.5
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109369095B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 周穎;鐘光淳;肖意
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本發明提供了一種混雜纖維混凝土及其制備方法和應用，混雜纖維混凝土包括：水泥、粗骨料、細骨料、鋼纖維、聚乙烯醇纖維、減水劑和水；該制備方法包括：在粗骨料內加鋼纖維，得到第一混合料；在第一混合料內加細骨料和水泥，得到第二混合料；在第二混合料內加聚乙烯醇纖維，得到第三混合料；將水和減水劑混合得到混合液，在第三混合料內加混合液，得到混雜纖維混凝土；本發明提出了多性能目標下參數的最優化準則，建立了參數最優化評分體系，依據該體系篩選出了最佳的纖維組合及摻量，即選擇了體積率為1.3％的鋼纖維和體積率為0.2％的聚乙烯醇纖維復配，本發明的混雜纖維混凝土與相同基礎配合比的素混凝土比較，力學性能顯著提升。

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種混雜纖維混凝土及其制備方法和應用。

背景技術

高性能混凝土是指經過改良性能后的混凝土，其高性能可以為高強度、高耐久性及良好的工作性能等。地震工程領域對建筑混凝土材料的要求是良好的強度、延性和耐久性等，因而國內外學者廣泛進行了高強纖維混凝土和高韌性纖維混凝土的研究。高強纖維混凝土(Fiber Reinforced Concrete,FRC)主要指在混凝土中加入一定量高強度纖維，如鋼纖維、玻璃纖維，這種纖維的特點是強度高，當混凝土受力時，高強度纖維通過與周圍混凝土的粘結而提高了整個纖維混凝土材料的強度。然而，高強度纖維在給混凝土帶來高強度的同時，也影響了混凝土材料的耐腐蝕性，并對該材料的延性提高不大。高韌性纖維混凝土有時也稱為超高韌性水泥基復合材料(Engineered Cementitious Composites,ECC)，主要指在混凝土中加入一定量的高韌性纖維，如聚乙烯醇PVA纖維、聚丙烯PP纖維，這種纖維的主要特點是彈性模量高和韌性好，當混凝土受力時，高韌性纖維通過與周圍混凝土的粘結而提高了整個纖維混凝土材料的延性，但是高韌性纖維對混凝土材料強度的提高不大。因而，綜合高強纖維混凝土和高韌性纖維混凝土的優缺點，近幾年國際上逐步開始對混雜纖維混凝土(Hybrid Fiber Reinforced Concrete,HyFRC)材料的研究。

混雜纖維混凝土是指將不同類型或尺寸的纖維按照一定比例同時摻入混凝土中的高性能復合建筑材料。相比于單摻纖維增強混凝土，混雜纖維混凝土能更加有效地控制裂縫在多階段、多層次的擴展。纖維含量高的混凝土通常會產生較好的力學性能，但是需要更多的時間來澆筑振搗以及特殊的施工工藝，這使得實際的工程應用變得困難。目前已有的纖維增強混凝土難以達到力學性能和工作性能的平衡，究其原因，是未能確定最優的纖維種類和用量參數。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，提出了多性能目標下參數的最優化準則并建立了參數最優化評分體系，依據該體系篩選了最佳的纖維組合及摻量，即通過篩選不同種類和用量的纖維進行組合，其首要目的是提供一種混雜纖維混凝土，使得該混凝土具有較好的工作性能，易于快速大批量施工，同時還有更高的抗拉強度、抗壓和抗拉韌性，特別是單軸受拉應力-應變曲線在峰值應變后無明顯下降段，即在開裂后亦無明顯的強度下降。

本發明的第二個目的是提供一種制備上述混雜纖維混凝土的方法。

本發明的第三個目的是提供一種上述混雜纖維混凝土的應用。

為達到上述目的，本發明的解決方案是：

一種混雜纖維混凝土，其包括如下組分：

優選地，水泥選自普通硅酸鹽水泥，28天的抗壓強度為45-60MPa，密度為3015-3562kg/m³。

優選地，粗骨料的粒徑為10-16mm，密度為2620-3008kg/m³。

優選地，細骨料選自中粗河砂，細度模數為2.3-3.0，密度為2640-2876kg/m³，表觀密度為2.58-3.02g/cm³，堆積密度為1.48×103kg/m³。