[發(fā)明專利]一種高韌高粘結(jié)性C50強(qiáng)度的纖維混凝土及其制備方法

在審

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• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN113024187A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀金川;鄭山鎖;阮升;董立國;張藝欣;段培亮;王斌;劉曉航;鄭捷;尚志剛;鄭躍;李磊;龍立;鄭淏
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B40/00;C04B20/02;C04B24/12;C04B18/10;C04B22/14;C04B22/12;C04B18/24;C04B14/46;C04B14/38;C04B111/20;C04B111/22;C04B111/27;C04B1
• 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)明公開了一種高韌高粘結(jié)性C50強(qiáng)度的纖維混凝土及其制備方法，混凝土配合比包括：水泥：河砂：碎石：粉煤灰：秸稈灰：硅灰：納米硅：水：減水劑：激發(fā)劑：消泡劑：減縮劑：苧麻纖維：玄武巖纖維：CaCO₃晶須＝330?340：715：1020：110?125：30?40：10?14：1?3：170?180：5.5?6.5：11?12：1.5?1.8：5.5?6：4.5?4.6：7.8?7.9：17?17.3。通過分層攪拌法，將各材料間隔拌合均勻，出料、成型、養(yǎng)護(hù)。本發(fā)明混凝土的抗壓、抗折、劈拉強(qiáng)度及韌性、耐久性能等能有效提高，并增強(qiáng)混凝土與型鋼之間的粘結(jié)強(qiáng)度和協(xié)同變形能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域,是一種摻苧麻纖維、玄武巖纖維、CaCO₃晶須、秸稈灰、粉煤灰、硅灰和納米硅的具有較高韌性、高粘結(jié)性、高耐久性、高體積穩(wěn)定性的混凝土，具體涉及一種高韌高粘結(jié)性C50強(qiáng)度的纖維混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，考慮到使用功能、構(gòu)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(biāo)號混凝土，以滿足構(gòu)件受荷時所需的抗壓、抗彎、抗劈拉強(qiáng)度，以及保證混凝土與鋼材協(xié)同工作的粘結(jié)強(qiáng)度。不同標(biāo)號的混凝土材料彈性模量不同，變形性能不同，故強(qiáng)度指標(biāo)過大或過小，都會造成構(gòu)件受力時鋼與混凝土的變形不協(xié)調(diào)，從而造成兩種材料無法完全協(xié)同工作或某一材料無法充分發(fā)揮力學(xué)性能，導(dǎo)致材料浪費(fèi)。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(qiáng)度等級提高，脆性特征愈發(fā)明顯，而在高應(yīng)力或復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，往往又需要使用特定高強(qiáng)度等級的混凝土，如在高層、超高層結(jié)構(gòu)中受力較小的不同樓層或部位的構(gòu)件中，考慮承載力、剛度需求及經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)計需求等，有時需特定使用C50強(qiáng)度等級的混凝土，此時，混凝土的脆性特征將會降低構(gòu)件與結(jié)構(gòu)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(xué)性能的逐步提高，普通混凝土的韌性、變形性能和粘結(jié)性能已難以滿足混凝土與型鋼之間的協(xié)同作用。

硅灰具有優(yōu)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(chǎn)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(nóng)業(yè)大國，每年秸稈產(chǎn)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(zhì)能電廠發(fā)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(fèi)與環(huán)境污染。電廠發(fā)電產(chǎn)生的秸稈灰，如果不妥善開發(fā)利用，則會造成環(huán)境的二次污染。隨著科技進(jìn)步發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行焚燒而制備的秸稈灰中，含有85％左右的非晶態(tài)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(fā)揮火山灰效應(yīng)與微集料填充效應(yīng)，可在混凝土中應(yīng)用以改善力學(xué)性能。

混凝土及水泥基復(fù)合材料通常通過加入纖維改善其韌性，現(xiàn)有鋼纖維與合成纖維在混凝土工程應(yīng)用中，因工藝復(fù)雜、成本高、產(chǎn)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(qiáng)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(yīng)用。而我國是苧麻主要產(chǎn)地，產(chǎn)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(yīng)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(dá)到最佳增韌效果。

因此開發(fā)一種C50強(qiáng)度等級的、具有較高韌性、高粘結(jié)性、高耐久性、較好的協(xié)同變形能力、能與高性能鋼協(xié)同工作的高韌高粘結(jié)性混凝土十分迫切。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種在高層、超高層結(jié)構(gòu)中受力較小的不同樓層或部位的構(gòu)件中使用的高韌高粘結(jié)性C50強(qiáng)度的纖維混凝土及其制備方法，該混凝土具有高韌性、高粘結(jié)性、高耐久性、高體積穩(wěn)定性以及較好的協(xié)同變形能力，能與鋼材較好地協(xié)同工作。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開的技術(shù)方案是：一種高韌高粘結(jié)性C50強(qiáng)度的纖維混凝土，包括下述質(zhì)量份數(shù)的原料：