CN104150831A - 一种碳纤维珊瑚混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维珊瑚混凝土及其制备方法。该混凝土由珊瑚混凝土和碳纤维组成；珊瑚混凝土为C30等级的珊瑚混凝土，其每立方米的组分为：450千克水泥、830千克中砂、716千克珊瑚和180千克海水；碳纤维的长度为20毫米，抗拉强度大于3000兆帕。将砂和珊瑚倒入搅拌机中，搅拌，加入碳纤维，干拌均匀，再加入1/2海水搅拌，最后加入水泥和剩余海水，搅拌均匀后即制得碳纤维珊瑚混凝土。本发明的碳纤维珊瑚混凝土具有较好的劈裂抗拉强度和抗折强度，同时具有良好的韧性和抗裂性能，并且兼具轻质、便捷、造价低、保温隔热性能好等优点，可广泛应用于海洋土木工程领域。

Description

一种碳纤维珊瑚混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑工程材料技术领域，特别涉及一种碳纤维珊瑚混凝土及其制备方法。

背景技术

随着我国对南海开发和国防现代化建设的加速进行，急需在海洋周边进行基础土木工程建设，在不破坏当地生态环境的前提下，基于珊瑚礁代替粗骨料，海水代替淡水配制而成的珊瑚混凝土在土木工程和军事工程上具有重大的现实意义。珊瑚混凝土与普通混凝土相比自重较轻，还具有抗渗阻裂能力强、隔热保温效果好、抗冻融抗疲劳能力强、耐久性好等优点，但其同时具有抗折强度低、弹性模量小、易开裂、氯盐含量高等缺点，这些缺点使其发展应用受到了限制，然而珊瑚混凝土的上述缺陷是本质性的，是无法通过自身材质的改良来解决，只有选用“复合化”的技术途径。因此，选用高强纤维材料与珊瑚混凝土进行复合制成纤维增强珊瑚混凝土，能够有效的克服其本身的缺点、改善性能并进一步扩大其应用领域。

当今，国内对于纤维增强轻骨料混凝土的研究主要采用钢纤维作为增强纤维材料，但就珊瑚混凝土本身而言，由于其采用海水拌养且粗骨料为珊瑚碎屑，其中含有大量的氯离子势必造成钢纤维的腐蚀生锈，其增强效果将会大大降低。碳纤维是一种高强度、高模量、质轻抗疲劳、耐高温、导电性好并具有较小热膨胀系数的优良新型材料，采用碳纤维制作成的碳纤维珊瑚混凝土应具有轻质高强、抗裂性能、抗震性能与耐久性能好的优点，采用碳纤维可以得到与钢纤维珊瑚混凝土近似的纤维珊瑚混凝土力学性能,特别在提升珊瑚混凝土的抗拉强度与抗折性能方面与钢纤维混凝土的力学性能相似。

碳纤维在珊瑚混凝土中可承受因塑性收缩引起的拉应力，约束与阻止微裂缝的扩展并延缓新裂缝的出现；提高珊瑚混凝土的变形能力从而提高其韧性与抗冲击抗折特性。

因此，随着海洋工程建设的发展，针对材料运输不便，混凝土抗拉强度低，抗折抗冲击性能较差等问题，我们急需提供一种碳纤维珊瑚混凝土材料加以应对。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纤维珊瑚混凝土及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种碳纤维珊瑚混凝土，由珊瑚混凝土和碳纤维组成，两种组分的体积百分比含量为：99.88%的珊瑚混凝土和0.12%的碳纤维。

所述珊瑚混凝土为C30等级的珊瑚混凝土，其每立方米的组分为：450千克水泥、830千克中砂、716千克珊瑚和180千克海水；其中：水泥为标号42.5的普通硅酸盐水泥；中砂为天然中粗河砂；珊瑚为北海涠洲岛上分布的珊瑚砂，其形状为条状和块状，条状珊瑚砂长2~4厘米，直径为1.5±0.02厘米，块状珊瑚砂长宽为2~3厘米，直径为1.5±0.02厘米，条状珊瑚砂占珊瑚砂总重量的25.7%；海水按照南海海水成分用海盐配制而成。

所述碳纤维的长度为20毫米，抗拉强度大于3000兆帕。

上述碳纤维珊瑚混凝土的制备方法，具体步骤为：

(1)按照上述组分要求称取所有原料，备用。

(2)将步骤(1)称取的珊瑚清洗晾晒后放入步骤(1)称取的海水中浸泡1小时。

(3)将步骤(2)浸泡后的珊瑚和步骤(1)称取的中砂放进搅拌机干拌，同时均匀的撒入步骤(1)称取的碳纤维，干拌均匀。

(4)将步骤(1)中称取的海水留下一半，剩余的全部加入步骤(3)干拌所得的产物中，搅拌1分钟后，加入步骤(1)称取的水泥和剩余海水，搅拌2分钟后即制得碳纤维珊瑚混凝土。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明解决了海洋工程材料运输不便的问题；而且加入碳纤维对珊瑚混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度都略有提高，对珊瑚混凝土的抗折强度提高明显；同时防止或减少混凝土产生收缩裂缝，明显提高了珊瑚混凝土的韧性和抗裂性能，使珊瑚混凝土在破坏时的脆性得到了明显改善，是未来一种理想的海洋建筑工程材料。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例：

一种碳纤维珊瑚混凝土，由珊瑚混凝土和碳纤维组成，两种组分的体积百分比含量为：99.88%的珊瑚混凝土和0.12%的碳纤维。

所述珊瑚混凝土为C30等级的珊瑚混凝土，其每立方米的组分为：450千克水泥、830千克中砂、716千克珊瑚和180千克海水；其中：水泥为标号42.5的普通硅酸盐水泥；中砂为颗粒级配良好的天然中粗河砂；珊瑚为北海涠洲岛上分布的珊瑚砂，其形状为条状和块状，条状珊瑚砂长2~4厘米，直径为1.5±0.02厘米，块状珊瑚砂长宽为2~3厘米，直径为1.5±0.02厘米，条状珊瑚砂占珊瑚砂总重量的25.7%；海水按照南海海水成分用海盐配制而成。

所述碳纤维的长度为20毫米，抗拉强度为3100兆帕，质量为2千克。

上述碳纤维珊瑚混凝土的制备方法，具体步骤为：

(1)按照上述组分要求称取所有原料，备用。

(2)将步骤(1)称取的珊瑚清洗晾晒后放入步骤(1)称取的海水中浸泡1小时。

(3)将步骤(2)浸泡后的珊瑚和步骤(1)称取的中砂放进搅拌机干拌，同时均匀的撒入步骤(1)称取的碳纤维，干拌均匀。

(4)将步骤(1)中称取的海水留下一半，剩余的全部加入步骤(3)干拌所得的产物中，搅拌1分钟后，加入步骤(1)称取的水泥和剩余海水，搅拌2分钟后即制得碳纤维珊瑚混凝土。

本实施例制备的碳纤维珊瑚混凝土的容重为2178kg/m³；28天后，本实施例的碳纤维珊瑚混凝土与相同配合比的珊瑚混凝土的抗压强度基本相同；与相同配合比的珊瑚混凝土比较，劈裂抗拉强度提升13.2%；与相同配合比的珊瑚混凝土比较，抗折强度提升57.8%。

Claims (2)

1.一种碳纤维珊瑚混凝土，其特征在于该碳纤维珊瑚混凝土由珊瑚混凝土和碳纤维组成，两种组分的体积百分比含量为：99.88%的珊瑚混凝土和0.12%的碳纤维；

所述珊瑚混凝土为C30等级的珊瑚混凝土，其每立方米的组分为：450千克水泥、830千克中砂、716千克珊瑚和180千克海水；其中：水泥为标号42.5的普通硅酸盐水泥；中砂为天然中粗河砂；珊瑚为北海涠洲岛上分布的珊瑚砂，其形状为条状和块状，条状珊瑚砂长2~4厘米，直径为1.5±0.02厘米，块状珊瑚砂长宽为2~3厘米，直径为1.5±0.02厘米，条状珊瑚砂占珊瑚砂总重量的25.7%；海水按照南海海水成分用海盐配制而成；

所述碳纤维的长度为20毫米，抗拉强度大于3000兆帕。

2.一种如权利要求1所述碳纤维珊瑚混凝土的制备方法，其特征在于具体步骤为：

(1)按照权利要求1的组分要求称取所有原料，备用；

(2)将步骤(1)称取的珊瑚清洗晾晒后放入步骤(1)称取的海水中浸泡1小时；

(3)将步骤(2)浸泡后的珊瑚和步骤(1)称取的中砂放进搅拌机干拌，同时均匀的撒入步骤(1)称取的碳纤维，干拌均匀；

(4)将步骤(1)中称取的海水留下一半，剩余的全部加入步骤(3)干拌所得的产物中，搅拌1分钟后，加入步骤(1)称取的水泥和剩余海水，搅拌2分钟后即制得碳纤维珊瑚混凝土。