CN103880314B

CN103880314B - 一种纤维增强混凝土的成型方法

Info

Publication number: CN103880314B
Application number: CN201410060178.5A
Authority: CN
Inventors: 吴立新; 马林; 肖信福; 吴志鸿
Original assignee: Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Current assignee: Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority date: 2014-02-23
Filing date: 2014-02-23
Publication date: 2018-04-10
Anticipated expiration: 2034-02-23
Also published as: CN103880314A

Abstract

本发明涉及一种纤维增强混凝土成型方法。具体是采用纤维与水泥预先分散、热压，使得纤维表面软化，水泥颗粒嵌入纤维表层，形成类似“花生饼干棒”的结构，以此作为母粒，进一步与其它原料拌合制备纤维增强混凝土。本发明不但提高了纤维自身的强度，而且也增加了纤维表面的粗糙程度，提高了纤维与混凝土的粘结力。本发明制得的纤维混凝土具有成型工艺简单、成本低、节能环保等优点，而且与采用普通工艺制备的纤维混凝土相比，采用本方法可以有效提高纤维混凝土的抗压强度。

Description

一种纤维增强混凝土的成型方法

技术领域

本发明属于混凝土成型技术领域，具体是一种纤维增强混凝土的成型方法。

背景技术

当前，作为建筑行业最重要的材料之一，水泥混凝土具有生产简单方便，力学性能良好等优点。但是，水泥混凝土还存在抗拉强度低，韧性差等缺陷。此外，随着水泥的强度等级的提高，其抗裂问题也随之突出，由此引发的建筑事故频发不止。通过复合技术，在水泥混凝土中加入抗拉强度高、韧性大的纤维，可以弥补水泥混凝土的缺陷。作为一种新型的复合材料，纤维混凝土是目前混凝土研究的一大热点。其中，合成纤维、钢纤维、玻璃纤维以及碳纤维在混凝土中的应用最为广泛，而这之中又数合成纤维所占比重最大。在混凝土中加入合成纤维，能明显提高混凝土的性能，延长使用寿命。合成纤维在混凝土中的作用主要有：阻裂，增强及增韧。在混凝土硬化阶段，纤维可以承受由于混凝土体积收缩造成的裂缝引起的应力，降低其开裂的可能性，同时，横跨裂缝处的纤维能增强混凝土的韧性。此外，均匀分散的纤维可以减少水泥内部缺陷所带来的对强度的影响。

然而，虽然纤维的掺入可以显著提高混凝土的抗拉强度、抗弯曲强度和韧性等性能，但是，目前的成型工艺大多是直接加入纤维与水泥砂石等干拌，再加入水拌合，最后养护硬化成型。按此方法，纤维在混凝土中的分散性较差，大部分纤维粘结在一起，而且纤维与水泥的相互作用力仅仅依靠表面的摩擦力，粘结性差，所制得的纤维混凝土存在应力集中等缺陷，从而导致材料的力学性能远低于预期，尤其是压缩强度不高，制约了纤维混凝土的应用范围。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种纤维增强混凝土成型方法，可以增大纤维与混凝土的摩擦力，提高纤维在混凝土中的粘结力与分散度，所制得的成品中纤维高度分散，同时纤维与混凝土粘结性牢固，相比较于用普通工艺所制得纤维混凝土，压缩性能显著提高，而且操作简单，易于推广。

本发明的具体方案是将纤维与水泥预先分散、热压，使得纤维表面软化，从而嵌入水泥颗粒，形成类似“花生饼干棒”的结构，进而采用它作为母粒与其它原料拌合成型。

本发明所述的母粒由短切纤维和水泥组成。短切纤维与水泥在高速剪切机中混合一段时间，得到分散均匀的纤维，进而在热压机中热压，得到母粒，再按适当比例配合，将母粒与胶凝材料、水、砂、石子等，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化，制得纤维增强混凝土。

优选的，剪切的时间为5～40秒，最优选的为12秒。

优选的，剪切的速度为10000～50000r/min，最优选的为30000r/min.

优选的，水泥用量为总水泥质量的1wt%～50wt%，最优选的为25wt%。

优选的，热压温度为100～300℃之间（前提是低于纤维的熔点约20℃）。

优选的，热压时间为1～20分钟，最优选的为5分钟。

优选的，热压机压力为725psi～2175psi，最优选的为1015psi。

从上述技术方案可以看出，本发明将母粒加入混凝土的混合料浆中，按普通水泥工艺方法成型、养护即可。与利用传统工艺制备的纤维混凝土相比，纤维分散性更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例与现有技术方案的区别，利用附图进一步介绍本发明提供的技术构想。显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的的技术方案，而这些都应该在本专利的保护范围内。

图1为本发明的工艺流程图

图2为本发明母粒制备技术示意图

图3为本发明母粒的扫描电镜图

具体实施方式

为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合比较例和实施例对本发明优选实施方案进行描述。应该指出，对本领域人员来说，虽然可以据此做出适当的改变，但是这些都是属于本发明权利保护范畴。

比较例1

该比较例纤维混凝土的水灰比（每立方混凝土中的水重量与水泥重量之比值）为0.38，取水219克，标号为32.5的普通硅酸盐水泥575克，中砂639克，石子1566克，聚乙烯纤维1.13克，普通木钙减水剂4.32克，依次按顺序加入，搅拌均匀后灌入模具，震动密实成型，养护硬化28天。测其抗压强度。

实施例1

原料质量均同于比较例1。取水泥质量的25%，等分为四份，聚乙烯纤维等分为三份，以一层水泥，一层纤维的交替方式平铺于模具中进行热压5分钟，此处热压机压力为1015psi，温度为95摄氏度。取出冷却至室温，在高速剪切机中剪切10S，即制得母粒。将母粒及剩下的原料搅拌均匀后，于比较例相同条件下制成纤维混凝土，测其抗压强度，见表1。

比较例2

该比较例纤维混凝土的水灰比（每立方混凝土中的水重量与水泥重量之比值）为0.38，取水219克，标号为32.5的普通硅酸盐水泥575克，中砂639克，石子1566克，聚丙烯纤维1.13克，普通木钙减水剂4.32克，依次按顺序加入，搅拌均匀后灌入模具，震动密实成型，养护硬化28天。测其抗压强度。

实施例2

原料质量均同于比较例2。取水泥质量的25%，等分为四份，聚丙烯纤维等分为三份，以一层水泥，一层纤维的交替方式平铺于模具中进行热压5分钟，此处热压机压力为1015psi，温度为120摄氏度。取出冷却至室温，在高速剪切机中剪切10S，即制得母粒。将母粒及剩下的原料搅拌均匀后，于比较例相同条件下制成纤维混凝土，测其抗压强度，见表2。

比较例3

该比较例纤维混凝土的水灰比（每立方混凝土中的水重量与水泥重量之比值）为0.38，取水219克，标号为32.5的普通硅酸盐水泥575克，中砂639克，石子1566克，聚乙烯醇纤维1.13克，普通木钙减水剂4.32克，依次按顺序加入，搅拌均匀后灌入模具，震动密实成型，养护硬化28天。测其抗压强度。

实施例3

原料质量均同于比较例3。取水泥质量的25%，等分为四份，聚乙烯醇纤维等分为三份，以一层水泥，一层纤维的交替方式平铺于模具中进行热压5分钟，此处热压机压力为1015psi，温度为180摄氏度。取出冷却至室温，在高速剪切机中剪切10S，即制得母粒。将母粒及剩下的原料搅拌均匀后，于比较例相同条件下制成纤维混凝土，测其抗压强度，见表3。

比较例4

该比较例纤维混凝土的水灰比（每立方混凝土中的水重量与水泥重量之比值）为0.38，取水219克，标号为32.5的普通硅酸盐水泥575克，中砂639克，石子1566克，聚丙烯腈纤维1.13克，普通木钙减水剂4.32克，依次按顺序加入，搅拌均匀后灌入模具，震动密实成型，养护硬化28天。测其抗压强度。

实施例4

原料质量均同于比较例4。取水泥质量的25%，等分为四份，聚丙烯腈纤维等分为三份，以一层水泥，一层纤维的交替方式平铺于模具中进行热压5分钟，此处热压机压力为1015psi，温度200摄氏度。取出冷却至室温，在高速剪切机中剪切10S，即制得母粒。将母粒及剩下的原料搅拌均匀后，于比较例相同条件下制成纤维混凝土，测其抗压强度，见表4。

比较例5

该比较例纤维混凝土的水灰比（每立方混凝土中的水重量与水泥重量之比值）为0.38，取水219克，标号为32.5的普通硅酸盐水泥575克，中砂639克，石子1566克，聚酯纤维1.13克，普通木钙减水剂4.32克，依次按顺序加入，搅拌均匀后灌入模具，震动密实成型，养护硬化28天。测其抗压强度。

实施例5

原料质量均同于比较例5。取水泥质量的25%，等分为四份，聚酯纤维等分为三份，以一层水泥，一层纤维的交替方式平铺于模具中进行热压5分钟，此处热压机压力为1015psi，温度为180摄氏度。取出冷却至室温，在高速剪切机中剪切10S，即制得母粒。将母粒及剩下的原料搅拌均匀后，于比较例相同条件下制成纤维混凝土，测其抗压强度见表5。

表1比较例1与实施例1

	水/g	水泥/g	砂/g	石子/g	聚乙烯纤维/g	减水剂/g	抗压强度/MPa
								比较例1	219	575	639	1566	1.13,	4.32	324.75
实施例1	219	575	639	1566	1.13	4.32	347.26

表2比较例2与实施例2

	水/g	水泥/g	砂/g	石子/g	聚丙烯纤维/g	减水剂/g	抗压强度/MPa
								比较例2	219	575	639	1566	1.13,	4.32	327.44
实施例2	219	575	639	1566	1.13	4.32	351.45

表3比较例3与实施例3

	水/g	水泥/g	砂/g	石子/g	聚乙烯醇/g	减水剂/g	抗压强度/MPa
								比较例3	219	575	639	1566	1.13,	4.32	334.31
实施例3	219	575	639	1566	1.13	4.32	357.14

表4比较例4与实施例4

	水/g	水泥/g	砂/g	石子/g	聚丙烯腈/g	减水剂/g	抗压强度/MPa
								比较例4	219	575	639	1566	1.13,	4.32	338.16
实施例4	219	575	639	1566	1.13	4.32	365.52

表5比较例5与实施例5

	水/g	水泥/g	砂/g	石子/g	聚乙烯纤维/g	减水剂/g	抗压强度/MPa
								比较例5	219	575	639	1566	1.13,	4.32	335.37
实施例5	219	575	639	1566	1.13	4.32	370.93

Claims

1.一种纤维增强混凝土的成型方法，其特征在于，提供母粒技术，所述的母粒由纤维和水泥组成，具体方案为：纤维与水泥在高速剪切机中拌合一段时间，使纤维在水泥中分散均匀，进而以一定的温度热压一段时间，即可制得母粒；最后，按适当比例配合，将母粒与胶凝材料、水、砂、石子，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化，制得纤维增强混凝土材料；所述的纤维是聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维，聚酯纤维中的一种或几种；所述一定的温度为100～300摄氏度之间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的纤维为短切纤维，长度在0～50mm之间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混凝土为C30～C60等级的普通混凝土。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，剪切的时间在5～40秒之间。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，剪切的速度在10000～50000r/min之间。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于制造母粒的水泥，其质量为总水泥含量的1wt％～50wt％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热压的时间在1～20分钟之间。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热压机压力为725psi～2175psi之间。