[發(fā)明專利]一種應(yīng)用多尺度纖維結(jié)構(gòu)體提升混凝土動(dòng)力特性的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010937305.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-08
• 公開（公告）號(hào): CN112110697A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸松;白二雷;許金余;杜純;杜宇航;黃河;夏偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B28/04
• 分類號(hào): C04B28/04;C04B14/38;C04B14/02
• 代理公司: 上海思牛達(dá)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31355
• 代理人: 雍常明

本發(fā)明公開了一種應(yīng)用多尺度纖維結(jié)構(gòu)體提升混凝土動(dòng)力特性的方法，屬于混凝土加工技術(shù)領(lǐng)域，包括如下步驟：(1)原料稱取、(2)多尺度纖維結(jié)構(gòu)體水分散溶液制備、(3)多尺度纖維結(jié)構(gòu)體水泥砂漿制備、(4)多尺度纖維結(jié)構(gòu)體混凝土拌合物制備、(5)多尺度纖維結(jié)構(gòu)體增強(qiáng)混凝土制備。本發(fā)明將納米層次的碳納米管接枝到微觀層次碳纖維表面后，形成了一種多層次多尺度的纖維增強(qiáng)體，在混凝土基體中能夠較好地與混凝土粘結(jié)，從而減少混凝土裂縫的發(fā)展，提高混凝土強(qiáng)度，制得的混凝土動(dòng)力強(qiáng)度得到明顯提升，混凝土的動(dòng)態(tài)增長因子最高達(dá)到1.95，其強(qiáng)度相當(dāng)于增加1倍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于混凝土加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用多尺度 纖維結(jié)構(gòu)體提升混凝土動(dòng)力特性的方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力快速增長，越來越多大型基礎(chǔ)設(shè) 施工程陸續(xù)展開。2018年10月23日，港珠澳大橋正式通車，全 長55公里，前后經(jīng)13年論證、設(shè)計(jì)、施工，總投資金額約1200 億；我國高鐵行業(yè)也是發(fā)展迅猛，據(jù)相關(guān)報(bào)道，2019年高鐵總里 程突破3萬公里，這些大型基礎(chǔ)設(shè)施工程的發(fā)展都離不開混凝土 材料科學(xué)的進(jìn)步。由于混凝土材料具有應(yīng)變率敏感性，在動(dòng)荷載 作用下會(huì)表現(xiàn)出與靜態(tài)不同的力學(xué)特性，而混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中不可避免的會(huì)遭受動(dòng)荷載作用，因此，為了滿足大型基礎(chǔ)工 程抗颶風(fēng)、抗強(qiáng)震和抗爆炸性能要求，急需對(duì)混凝土動(dòng)力特性進(jìn) 一步提升，不斷推動(dòng)大型混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展，滿足我國民用和國防 工程發(fā)展的需要。

為了提升混凝土動(dòng)力特性，最常見的方法是在混凝土基體中 摻入纖維材料。常見的纖維包括碳纖維、鋼纖維、玄武巖纖維等。 研究發(fā)現(xiàn)，將纖維材料摻入混凝土中后，能夠在一定程度改善混 凝土性能，比如強(qiáng)度、韌性、吸能特性等。但相關(guān)試驗(yàn)表明，由 于纖維表面與混凝土基體之間材料特性的差異性，使得纖維在混 凝土基體中容易發(fā)生滑移破壞，導(dǎo)致普通纖維增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度特 性的改善幅度有限。可見，改善纖維表面的基本特性，對(duì)于進(jìn)一 步提升混凝土強(qiáng)度特性具有較大影響。

在這些纖維中，碳纖維不僅具有抗拉強(qiáng)度高、彈性模量大、 韌性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且還具備優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱、耐磨耐腐蝕等特點(diǎn)， 摻入混凝土中后不僅能起到增強(qiáng)、阻裂作用，而且還能賦予混凝 土導(dǎo)電、壓敏、溫敏、電磁屏蔽等智能化功能，因此，碳纖維在 混凝土增強(qiáng)方面具有廣闊應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用多尺度纖維結(jié)構(gòu)體提升混凝 土動(dòng)力特性的方法，有效的解決了碳纖維表面界面性能差的問題， 并改善了混凝土的品質(zhì)。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種應(yīng)用多尺度纖維結(jié)構(gòu)體提升混凝土動(dòng)力特性的方法，包 括如下步驟：

(1)原料稱取：

按對(duì)應(yīng)重量份稱取下列原料備用：

水泥364.00-375.00份、硅灰25.20-28.50份、粉煤灰 125.00-134.00份、砂691.00-712.00份、碎石1032.00-1058.00份、 水175.00-180.00份、減水劑5.10-5.40份、多尺度纖維結(jié)構(gòu)體 2.95-3.68份；

(2)多尺度纖維結(jié)構(gòu)體水分散溶液制備：

將步驟(1)稱取的水和減水劑混合，再將多尺度纖維結(jié)構(gòu) 體加入，然后再加入十二烷基硫酸鈉，超聲分散處理15min后得 多尺度纖維結(jié)構(gòu)體水分散溶液備用；所述十二烷基硫酸鈉的加入 量是水總質(zhì)量的1～1.5％；

(3)多尺度纖維結(jié)構(gòu)體水泥砂漿制備：

將步驟(1)稱取的水泥、硅灰、粉煤灰、砂共同混合攪拌 45s，然后再將步驟(2)制得的多尺度纖維結(jié)構(gòu)體水分散溶液加 入，繼續(xù)攪拌45s，得多尺度纖維結(jié)構(gòu)體水泥砂漿備用；

(4)多尺度纖維結(jié)構(gòu)體混凝土拌合物制備：