[發明專利]一種自生長納米鈣礬石纖維增韌混凝土及其制備方法

在審

• 申請號: 202310034802.3
• 申請日: 2023-01-10
• 公開（公告）號: CN115872707A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 周健;李輝;徐名鳳
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;B28C5/40;C04B14/46
• 代理公司: 北京兆君聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11333
• 代理人: 劉俊玲

本發明提供一種自生長納米鈣礬石纖維增韌混凝土材料，按質量百分比計，其原料組分由膠凝材料1.4％～17.55％、用于生成納米鈣礬石纖維的增韌劑粉末0.1％～5.4％、礦物摻合料0～14％、減水劑0～0.8％、細集料20.3％～47.2％和粗集料33.8％～66.1％和余量的水組成。本發明通過用于生成納米鈣礬石纖維的增韌劑粉末在水泥水化過程中伴隨水化產物生長納米鈣礬石纖維，纖維對基體起到阻裂、增韌作用，從而提高混凝土的抗拉(抗彎拉)強度和韌性，同時解決了外摻纖維在混凝土路面材料中無法均勻分散的問題。

技術領域

本發明屬于公路工程材料領域，具體涉及一種自生長纖維增韌混凝土，更具體地涉及一種自生長納米鈣礬石纖維增韌混凝土及其制備方法和應用。

背景技術

水泥混凝土是公路工程中應用較為廣泛的路面材料之一，其特點是具有較高的抗壓強度、剛度較大且耐磨性較好。按水泥用量劃分可分為普通混凝土路面和碾壓混凝土路面。但由于水泥混凝土的抗拉(抗彎拉)強度較低，路面使用過程中易出現由于抗彎拉強度不足而導致的底部開裂，造成混凝土路面的破壞，特別是碾壓混凝土，由于水泥用量較低，碾壓混凝土的強度特別是抗拉和抗彎拉強度較低，限制了其發展與應用。亟待研發新型的具有高抗拉和抗彎拉強度的碾壓混凝土材料。

在通用硅酸鹽水泥混凝土中加入纖維可以有效的提高混凝土的抗拉性能，增強材料韌性。一方面，纖維可有效阻止裂縫的擴展，一旦混凝土發生開裂，連接裂縫兩端的纖維將承擔拉應力，從而起到抑制開裂的作用；另一方面，與基體結合緊密的纖維，還可起到阻止裂縫產生的作用。因此，纖維增強混凝土的抗拉強度和韌性相較于普通混凝土均有一定提高。但纖維的摻入會導致混凝土路面材料的流動性變差而影響材料的工作性能，特別是干硬性的碾壓混凝土，纖維的摻入會導致碾壓混凝土拌和物流動性進一步變差，無法充分攪拌使纖維無法在拌和物中均勻分散。如果在混凝中外摻纖維就需要增加混凝土用水量或加入減水劑，會增加工程成本，同時，由于碾壓混凝土要求流動性不能過大，因此不宜提高用水量或加入減水劑。

因此，亟需研發一種新型纖維及其加入方式，解決纖維難分散、摻量受限的問題，高效、經濟地提升路用混凝土的抗拉強度和韌性。鑒于此，本發明提出在混凝土材料中加入用于生成納米鈣礬石纖維的增韌劑粉末，使纖維在水泥水化過程中伴隨水化產物一同生長，在不影響混凝土材料工作性能的同時，保證分散良好的納米纖維最大限度的增強混凝土的抗拉性能和韌性，進而提供一種具有高抗拉(抗彎拉)強度、高韌性的新型混凝土材料，以提高工程質量，同時擴展混凝土在公路工程中的應用范圍。

發明內容

本發明的首要目的在于：提供一種抗拉(抗彎拉)強度高的自生長納米鈣礬石纖維增韌混凝土材料，以提高公路工程質量。

本發明的第二個目的在于提供自生長納米鈣礬石纖維增韌混凝土的制備方法以及施工方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

第一個方面，本發明提供一種自生長納米鈣礬石纖維增韌混凝土，按質量百分比計，其原料組分由膠凝材料1.4％～17.55％、用于生成納米鈣礬石纖維的增韌劑粉末0.1％～5.4％、礦物摻合料0～14％、減水劑0～0.8％、細集料20.3％～47.2％、粗集料33.8％～66.1％和余量的水組成；優選地，由膠凝材料2.1％～16.57％、用于生成納米鈣礬石纖維的增韌劑粉末0.15％～5.1％、礦物摻合料0～10.2％、減水劑0～0.4％、細集料21.8％～45.8％、粗集料35.7％～64.1％和余量的水組成；更優選地由膠凝材料3.9％～15.6％、用于生成納米鈣礬石纖維的增韌劑粉末0.2％～4.2％、礦物摻合料0％～8.4％、減水劑0～0.2％、細集料24％～42％、粗集料40％～62％和余量的水組成。

本發明所述自生長納米鈣礬石纖維增韌混凝土中，所述的用于生成納米鈣礬石纖維的增韌劑粉末是作為原料以粉末形式加入混凝土的制備攪拌體系，經攪拌后，所述增韌劑粉末原料被均勻分散于混凝土內部，并通過自生長形成可起到增韌作用的大尺寸鈣礬石纖維。