[發明專利]抗爆抗沖擊多級異質纖維預制體復合混凝土及其制備方法

有效

• 申請號: 201911020722.2
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN111003959B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 馬衍軒;徐亞茜;李夢瑤;于霞;朱鵬飛;宋曉輝;段玉瑩;馬巧玲
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B32B13/14
• 分類號: B32B13/14;C04B20/00;C04B16/06;C04B14/46;C04B14/48;C04B14/38
• 代理公司: 山東康裕律師事務所 37311
• 代理人: 傅培

本發明提供了一種抗爆抗沖擊多級異質纖維預制體復合混凝土及其制備方法。所述抗爆抗沖擊混凝土中設置多層平行排布的多級異質纖維預制體。所述多級異質纖維預制體由若干根多級異質纖維經緯平織而成。所述多級異質纖維由多級輔纖維在芯纖維上纏繞而成；所述芯纖維為低模量纖維，所述多級輔纖維為不同彈性模量的高模量纖維。所述抗爆抗沖擊混凝土，通過預制體中多級輔纖維的梯度式螺旋設計以及三維層狀排布，使得預制體的負泊松比效應顯著提高并在基體中有效發揮。與現有混凝土相比，所述抗爆抗沖擊多級異質纖維預制體復合混凝土的強度、韌性、耗能模量與儲能模量均大幅度提高，且可有效防止材料損傷產生碎片飛濺，減少對人員及建筑結構的二次傷害。

技術領域

本發明屬于建筑領域，涉及一種抗爆抗沖擊纖維混凝土及其制備方法，具體地說，涉及一種抗爆抗沖擊多級異質纖維預制體復合混凝土及其制備方法。

背景技術

近年來，國內外爆炸事故頻繁發生，對建筑物和人的生命財產造成嚴重的威脅。這是由于爆炸事故發生時間短，遭受沖擊載荷非常大，且變化時間非常快，難以做出有效的應對措施以降低傷害。通常來說，高強混凝土的彈性模量大、脆性較大、延展性低，在爆炸時會產生體積大且數量多的碎片，造成一定的傷害。在混凝土中摻入纖維，可以增加結構或構件的強度和延性，避免在爆炸發生時爆炸碎片飛濺。

從材料角度進行研究，改善建筑結構材料的防護抗爆性能，使混凝土朝著高韌性、高延性方向發展，進而改善結構抗爆炸局部破壞性能；目前的常用手段是在混凝土中摻入韌性良好的纖維材料改變混凝土低韌性強度和脆性狀態，形成新的復合材料。現有技術中，大多在纖維增強混凝土中摻入單一纖維來解決這個問題。但由于纖維本身的特性，對纖維混凝土混凝土的阻裂性與抗沖擊性仍存在一定的不足；如碳纖維本身具有很高的韌性和延展性，應用在混凝土中可以顯著提高混凝土的韌性以及抗拉強度等，但碳纖維在受到局部沖擊時表現為脆性，故當只有單種碳纖維增強混凝土在抗沖擊性能方面存在一定的局限性；此外，纖維在混凝土中，纖維的雜亂分布對于纖維混凝土特定方向及內部結構的抗沖擊性能研究存在一定的困難。

發明專利申請201810455234.3公開了“一種利用合成雙螺旋纖維制備的混凝土及其制備方法”。該申請公開了負泊松比雙螺旋纖維的制備，以及摻加一定量的雙螺旋纖維制備混凝土的方法。該申請將雙螺旋纖維摻入混凝土中，能有效控制混凝土的非結構性裂縫，使雙螺旋纖維混凝土比傳統纖維混凝土具有更好的增強效果。然而，該申請所涉及的雙螺旋纖維結構的負泊松比效應較為有限，且負泊松比效應僅僅存在于雙螺旋纖維結構本身，將所述短切雙螺旋纖維摻雜在混凝土中，混凝土整體負泊松比效應并不明顯，不能實現混凝土的抗沖擊性、抗爆性能的大幅度提升。此外，該申請對于纖維種類的范圍較窄，未能適用所有纖維混凝土類型，且纖維經未改性環氧樹脂處理后與混凝土基體的粘結性能不理想，在荷載作用下易與混凝土基體剝離，降低混凝土綜合性能。

發明內容

針對現有技術中抗爆抗沖擊混凝土所存在的問題，本發明提供了一種具備顯著負泊松比效應的抗爆抗沖擊多級異質纖維預制體復合混凝土及其制備方法。所述復合混凝土優化了現有的雙螺旋纖維結構，并改善了其在基體中三維隨機分布的狀況。與現有抗爆抗沖擊混凝土相比，所述抗爆抗沖擊多級異質纖維預制體復合混凝土的強度、韌性、耗能模量與儲能模量均大幅度提高，且可有效防止材料損傷產生碎片飛濺，減少對人員及建筑結構的二次傷害。

本發明的技術方案：