[發明專利]高韌高粘結性C100強度的高強纖維混凝土及制備方法

有效

• 申請號: 202011010495.8
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN113024181B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 鄭山鎖;張藝欣;阮升;明銘;溫桂峰;劉華;王斌;賀金川;董晉琦;尚志剛;段培亮;鄭捷;李磊;董立國
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種高韌高粘結性C100強度的高強纖維混凝土及制備方法，配合比包括：水泥：砂：碎石：粉煤灰：秸稈灰：硅灰：納米硅：水：減水劑：激發劑：消泡劑：減縮劑：苧麻纖維：玄武巖纖維：CaCO₃晶須：羧基改性聚乙烯醇聚合物＝395?405：710：1000：90?100：40?50：18?22：2.8?4：130?135：10.5?11：12?13：1.8?2.1：8?9：5.1?5.3：8.5?8.7：17.5?17.7：15?17。通過分層攪拌法將各材料間隔拌合均勻，出料、成型、養護。本發明混凝土的力學及與型鋼之間的粘結性能和抗滲性能，均得到顯著增強，與型鋼的協同工作能力得到進一步提高。

技術領域

本發明屬于建筑材料領域,是一種摻苧麻纖維、玄武巖纖維、CaCO₃晶須、羧基改性聚乙烯醇聚合物、秸稈灰、粉煤灰、硅灰和納米硅的具有較高韌性、高粘結性、高耐久性、高體積穩定性的混凝土，具體涉及一種高韌高粘結性C100強度的高強纖維混凝土及其制備方法。

背景技術

在結構設計中，考慮到使用功能、構件剛度與施工方便的需求，通常需針對不同受力情況采用不同標號混凝土，以滿足構件受荷時所需的抗壓、抗彎、抗劈拉強度，以及保證混凝土與鋼材協同工作的粘結強度。不同標號的混凝土材料彈性模量不同，變形性能不同，故強度指標過大或過小，都會造成構件受力時鋼與混凝土的變形不協調，從而造成兩種材料無法完全協同工作或某一材料無法充分發揮力學性能，導致材料浪費。普通混凝土與高性能混凝土材料抗裂性能差、脆性大并且隨著混凝土強度等級提高，脆性特征愈發明顯，而在高應力或復雜應力狀態下，往往又需要使用特定高強度等級的混凝土，如在高層或超高層結構的不同樓層，包括下部受力層的框架柱(尤其是角柱)、剪力墻以及新奇結構工程等中，強度指標小會造成構件截面過大，從而導致剛度過大、肥梁胖柱，結構使用功能受限，強度指標過大會造成構件剛度不足或材料浪費，因此，考慮承載力、剛度需求及經濟效益、設計需求等，有時需特定使用C100強度等級的混凝土，此時，混凝土的脆性特征將會降低構件與結構的抗震承載能力，乃至影響其安全可靠性。同時，隨著鋼材力學性能的逐步提高，普通混凝土的韌性、變形性能和粘結性能已難以滿足混凝土與型鋼之間的協同作用。

硅灰具有優異的顆粒尺寸和火山灰活性，是一種制備高性能混凝土的重要礦物摻合料，但其在我國的年產量較低，僅有3000t-4000t，只能滿足部分高性能混凝土的需求，限制了其大量使用。而我國作為農業大國，每年秸稈產量在7億t以上，位居世界首位。目前，只有小部分秸稈用于生物質能電廠發電，而大部分的秸稈仍被自然堆放或露天焚燒，造成資源浪費與環境污染。電廠發電產生的秸稈灰，如果不妥善開發利用，則會造成環境的二次污染。隨著科技進步發現，玉米秸稈在適當的條件下進行焚燒而制備的秸稈灰中，含有85％左右的非晶態SiO₂，以及一定量的活性Al₂O₃等金屬氧化物，K、Na含量較少，能充分發揮火山灰效應與微集料填充效應，可在混凝土中應用以改善力學性能。

混凝土及水泥基復合材料通常通過加入纖維改善其韌性，現有鋼纖維與合成纖維在混凝土工程應用中，因工藝復雜、成本高、產量低而難以推廣，工程界逐步開始尋找來源豐富的高性能植物纖維來替代鋼纖維與合成纖維。苧麻纖維纖維素含量高、強度大、韌性高，耐酸堿度高，綠色無污染，能有效代替鋼纖維與合成纖維在工程中的應用。而我國是苧麻主要產地，產量占世界的90％以上，這使得苧麻纖維在我國獲取方便，價格低廉，具有較大的推廣應用價值。同時，由于混凝土中存在不同尺寸的裂縫，摻加單一纖維往往無法達到最佳增韌效果。

因此開發一種C100強度等級的、具有較高韌性、高粘結性、高耐久性、較好的協同變形能力、能與高性能鋼協同工作的高韌高粘結性混凝土十分迫切。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在高層或超高層結構的不同樓層，包括下部受力層的框架柱、剪力墻及新奇結構中使用的高韌高粘結性C100強度的高強纖維混凝土及其制備方法，該混凝土具有高韌性、高粘結性、高耐久性、高體積穩定性以及較好的協同變形能力，能與鋼材較好地協同工作。