CN110282935A - 一种纤维增强型混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维增强型混凝土及其制备方法。纤维增强型混凝土包括以下重量份的组分:280‑300份水泥、160‑185份粉煤灰、90‑110份矿粉、170‑180份水、785‑806份碎石、755‑780份砂子、20‑30份复合纤维材料、5‑10份减水剂;所述复合纤维材料包括以下重量份的组分:5‑10份碳纤维、1‑5份水镁石纤维、1.5‑3份玻璃纤维、10‑25份环氧树脂、5‑10份丙烯酸酯乳液、0.7‑1.4份分散剂、1.8‑2.6份硅藻土、1.3‑1.8份废旧橡胶粒。本发明的纤维增强型混凝土具有抗压强度和抗折强度等力学性能较好的优点。

Description

一种纤维增强型混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域,更具体地说,它涉及一种纤维增强型混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是一脆性材料,它抗拉能力小,抗弯强度低,变形性能差,无法抑制裂纹的萌生和扩展,一旦过载,混凝土就会出现断裂。尤其是高强混凝土和高标号高性能混凝土,脆性更大。因此,提高水泥混凝土的抗弯强度和韧性以延长混凝土的使用寿命,是水泥混凝土材料的一个非常重要的研究方向。
在混凝土成分中引入增强纤维制成纤维混凝土复合材料是改善混凝土韧性、提高混凝土抗弯强度的有效措施之一。它可以体现混凝土抗压强度高的特点,同时发挥纤维抗拉强度高的长处,还利用纤维在混凝土承载中的脱粘、拔出、桥接、载荷传递等作用,增加混凝土承载中吸收能量的能力,从而大大增加混凝土的抗裂性、韧性以及抗渗性、抗冲击性和疲劳强度。目前在工程中用到的纤维混凝土主要有:钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、以及合成有机纤维混凝土。这些纤维混凝土都无一例外地因为其中所用的增强纤维造价高昂而影响其广泛应用。另外,钢纤维在施工及应用中还存在磨损设备以及容易引起电化学腐蚀等问题;而玻璃纤维在硅酸盐水泥混凝土工程中使用的耐久性仍然存在问题;合成有机纤维用于混凝土增强的主要是聚丙烯纤维,这种纤维本身是疏水性材料,纤维与混凝土之间的界面结合力很小,因而影响其在混凝土中增强增韧作用的发挥。因此,探索和研究具有较好的增强增韧作用,在硅酸盐水泥混凝土中具有较好的界面结合作用和相容性,且施工便利,经济可行的纤维增强材料,对于改善水泥混凝土材料的性能,具有一定的现实意义。
水镁石纤维是一种对人体无害的天然矿物纤维,与一般纤维材料相比,具有中等强度和很强的抗碱性,与水泥具有很好的结合强度。目前,国内已有将水镁石纤维用作轻质空心隔墙条板、水泥板、瓦、水泥砂浆、硅酸钙及微孔硅酸钙隔热材料中地增强材料,所用的水镁石纤维都是等级为五级以上的造价高的长纤维。而将水镁石纤维尤其是等级为6级以下的短纤维用于增强水泥混凝土,制成水镁石短纤维增强水泥混凝土承重材料,在国内外还没有报道过。
而碳复合纤维材料由于其优异的力学性能,在成为众多增强基中脱颖而出。从化学方面讲,碳复合纤维材料表面具有活性官能团,能与同样含有丰富官能团的水泥进行较强的化学结合;从物理方面讲,碳复合纤维材料表面较粗糙,与水泥基体有良好的物理结合,从而使混凝土呈现良好的塑形变形特性。因此,碳纤维混凝土的性能及应用很大程度上取决于增强基的选择,而合适的碳复合纤维材料的选择,是制备高性能增强混凝土材料的关键。
因此如何将水镁石纤维和碳纤维制成复合纤维材料,并将该复合纤维材料按照指定的掺量加入到混凝土中,使纤维增强混凝土的抗压强度和抗折强度等力学性能较基准混凝土均有不同程度的提高是需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的第一个目的在于提供一种纤维增强型混凝土,其具有抗压强度和抗折强度等力学性能较好的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种纤维增强型混凝土的制备方法,其具有制备工艺简单的优点。
为实现上述第一个目的,本发明提供了如下技术方案:一种纤维增强型混凝土,包括以下重量份的组分:280-300份水泥、160-185份粉煤灰、90-110份矿粉、170-180份水、785-806份碎石、755-780份砂子、20-30份复合纤维材料、5-10份减水剂;
所述复合纤维材料包括以下重量份的组分:5-10份碳纤维、1-5份水镁石纤维、1.5-3份玻璃纤维、10-25份环氧树脂、5-10份丙烯酸酯乳液、0.7-1.4份分散剂、1.8-2.6份硅藻土、1.3-1.8份废旧橡胶粒;
通过采用上述技术方案,由于采用碳纤维、水镁石纤维和玻璃纤维作为复合纤维材料的主要原料,碳纤维是一种以碳为主要成分的纤维状材料,用含有碳的有机材料,在惰性气氛中经预氧化和高温碳化等多道工序,形成的具有石墨状的结构,将碳纤维掺和在混凝土中,碳纤维具有阻裂效应,均匀分布在混凝土中的碳纤维,能够限制混凝土早期不同比重物质的相对运动,减少了混凝土的泌水与沉降,抑制混凝土中毛细管通道的发展,阻止了裂纹的扩展,从而减少裂缝源的数量,并使裂缝尺度变小,从而提高混凝土的抗折强度和抗渗性能;
水镁石纤维是一种天然矿物质纤维,灰白色长度为4-10mm,较短的水镁石纤维能够更容易的分散在混凝土浆体中,避免纤维缠结、打团和分散不均匀造成的混凝土坍落度损失过大的问题,与水泥的相容性很好,能够增加混凝土的抗裂性能,玻璃纤维能够提高混凝土的抗拉强度,阻止混凝土中原有裂缝的扩展并延缓新裂缝的产生,提高混凝土的变形性能,改善混凝土的韧性和抗冲击性能;硅藻土和废旧橡胶颗粒均能够提高混凝土的韧性和抗折强度。
进一步地,所述复合纤维材料由以下方法制成:(1)向丙烯酸酯乳液中加入硅藻土和废旧橡胶粒,搅拌均匀,加热至80-120℃,固化,粉碎成粒径为1-2mm的粉末;(2)将环氧树脂加热熔融,加入步骤(1)所得粉末和分散剂,在600-800r/min的条件下搅拌30-40min,依次加入碳纤维、水镁石纤维和玻璃纤维,在1000-1500r/min的转速下搅拌1-2h,分散均匀,置于40-50℃下干燥固化,粉碎成粒径为5-10mm的粉末。
通过采用上述技术方案,丙烯酸酯乳液具有优异的粘结、抗裂、抗冻和防渗性能,当硅藻土和废旧橡胶粒在丙烯酸酯乳液中分散均匀后,丙烯酸乳液包裹硅藻土和废旧橡胶颗粒,与粘附有三种纤维的环氧树脂共混,共混后硅藻土和废旧橡胶颗粒能够粘附在碳纤维、水镁石纤维和玻璃纤维上,增加三种纤维的抗压强度和拉伸强度,环氧树脂固化后,粘接力增大,在掺和到混凝土中时,能够增大混凝土的粘度,防止混凝土发生离析,当混凝土固化后,混凝土密实度增大,从而抗压强度和抗折强度增大。
由于首先将分散剂加入环氧树脂中,再加入碳纤维、水镁石纤维和玻璃纤维,可使三种纤维在环氧树脂中分散均匀、不打团、不缠结,且三种纤维分散在环氧树脂中后,环氧树脂是一种含有环氧基的高分子聚合物,由环氧氯丙烷及二酚基丙烷(双酚A)在碱的作用下缩聚而成的液体树脂,环氧树脂是线性结构的热塑性聚合物,加热成塑性,固化后强度高,粘结力大,收缩性小,化学稳定性好,当环氧树脂与三种纤维混合后,充分粘附在纤维表面,提高三种纤维的强度。
进一步地,所述分散剂为甲基纤维素、十二烷基硫酸钠、羧甲基纤维素钠中的一种或几种的混合物。
通过采用上述技术方案,甲基纤维素能够减少混凝土表面水分损失,防止发生雷锋,改善粘附性,粘结性和施工性,使混凝土坚硬而不过度收缩,十二烷基硫酸钠和羧甲基纤维素钠能够增加环氧树脂的粘度,使碳纤维、水镁石纤维和玻璃纤维在环氧树脂中分散均匀,并且在碳纤维、水镁石纤维和玻璃纤维表面形成一层水膜,防止碳纤维、水镁石纤维和玻璃纤维发生絮凝。
进一步地,所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰,粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)为10-12%,需水量比为98-100%,烧失量为5.5-5.8%,含水量为0.2-0.4%。
通过采用上述技术方案,粉煤灰的活性成分为二氧化硅和三氧化二铝,与水泥、水混合后,能够生成较为稳定的胶凝材料,从而使混凝土具有较高的强度,同时粉煤灰中70%以上的颗粒是无定型的球形玻璃体,主要起到滚珠轴承作用,在混凝土拌合物中发挥润滑作用,改善混凝土拌合物的和易性,且粉煤灰与碎石等构成合理级配,使彼此之间互相填充,能有效增加混凝土密实度,进一步提高混凝土的抗压强度。
进一步地,所述减水剂为脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂、萘系减水剂和聚羧酸高效减水剂中的一种。
通过采用上述技术方案,脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂对水泥的适应性良好,且分散能力强,减水率可达15-30%,并且能够明显提高混凝土的早期强度,有效降低水泥的水化热,防止混凝土产生收缩,防止混凝土因收缩而出现开裂;萘系减水剂能够对水泥粒子产生强烈的分散作用,并且能够防止分散的水泥粒子凝聚,使得水泥浆体的屈服应力和塑性粘度降低,使得混凝土浆体具有一定保持塑性的能力;聚羧酸减水剂与水泥的相容性好,使混凝土的坍落度保持性能好,能够大幅度提高混凝土的早期、后期强度。
进一步地,所述砂子的细度模数为2.3-3.1,表观密度为2400-2600kg/m3,堆积密度为1400-1500kg/m3,含泥量为0.3-0.6%,氯离子质量百分比为0.00016-0.00019%。
通过采用上述技术方案,使用II区级配砂,砂子粗细适宜,有较好的工作性,施工和易性好,易搅拌,粗砂之间没有形成骨架,细砂填充于粗砂之间的孔隙内,提高混凝土的密实度和强度,减少混凝土离析、泌水,提高混凝土的流动性和和易性。
进一步地,所述碎石为5-20mm连续级配碎石,针片状颗粒含量为3-6%,表观密度为2500-2600kg/m3,堆积密度为1600-1700kg/m3,含泥量为0.2-0.4%。
通过采用上述技术方案,碎石中针片状颗粒含量适宜,能够有效提高混凝土的强度,碎石粒径合理,避免颗粒较大,使得碎石之间的孔隙较大,造成混凝土强度较低,合理控制碎石的粒径,并与砂子和粉煤灰形成合理级配,可提高混凝土的强度。
为实现上述第二个目的,本发明提供了如下技术方案:一种纤维增强型混凝土的制备方法,包括以下步骤:
S1、将砂子和碎石混合搅拌均匀,得到第一混合物;
S2、将步骤S1得到的混合物与水泥、矿粉、粉煤灰、80%的水搅拌均匀,得到第二混合物;
S3、将步骤S2得到的第二混合物与剩余的水、减水剂拌和均匀,最后加入复合纤维材料,搅拌均匀,得到纤维增强型混凝土。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
第一、由于本发明采用碳纤维、水镁石纤维和玻璃纤维作为复合纤维材料的主要原料,由于碳纤维能够一方面保持水泥材料优异的抗压强度,另一方面使抗折强度、断裂韧性等发明得到一定程度上的提高,同时碳纤维还能提高混凝土的耐久性和抗渗性,水镁石纤维和玻璃纤维均能够增加混凝土的抗裂性能和抗压强度等力学性能。
第二、本发明中优选采用丙烯酸酯乳液、硅藻土和废旧橡胶颗粒的共混物混合、加热固化,再与环氧树脂与碳纤维、水镁石纤维和玻璃纤维共混,由于环氧树脂固化后粘结力增大,且环氧树脂固化后会在碳纤维、水镁石纤维和玻璃纤维表明形成一层韧性较大的薄膜,从而增大三种纤维的抗压强度和抗折强度,增大三种纤维的韧性,而硅藻土和废旧橡胶颗粒由丙烯酸酯乳液的粘性,而粘附在三种纤维上,或分散在环氧树脂固化后的薄膜上,可进一步提高混凝土的抗压强度和抗折强度。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
复合纤维材料的制备例1-3
以下制备例中水性丙烯酸酯乳液选自苏州市锦峰胶粘带厂出售的货号为0723的水性丙烯酸酯乳液,环氧树脂选自无锡华欧化工科技有限公司出售的型号为E-44的环氧树脂,碳纤维选自深圳市图灵进化科技有限公司出售的货号为10011的碳纤维,水镁石纤维选自灵寿县德腾矿产品加工厂出售的货号为DT-SS的水镁石纤维,玻璃纤维选自河间市世磊玻璃纤维布厂出售的货号为007的玻璃纤维,甲基纤维素选自廊坊卓胜建材有限公司出售的货号为001的甲基纤维素,十二烷基硫酸钠选自河南万帅化工产品有限公司出售的型号为K12的十二烷基硫酸钠,羧甲基纤维素钠选自济南鑫隆化工有限公司出售的型号为C400的羧甲基纤维素钠。
制备例1:(1)按照表1中的配比,(1)向5kg丙烯酸酯乳液中加入1.8kg硅藻土和1.3kg废旧橡胶粒,搅拌均匀,加热至80℃,固化,粉碎成1mm的粉末;
(2)将10kg环氧树脂加热熔融,加入步骤(1)所得粉末和0.7kg分散剂,在600r/min的条件下搅拌30min,依次加入5kg碳纤维、1kg水镁石纤维和1.5kg玻璃纤维,在1000r/min的转速下搅拌1h,分散均匀,置于40℃下干燥固化,粉碎成粒径为5mm的粉末,制得复合纤维材料,其中分散剂为聚丙烯酰胺。
表1制备例1-3中复合纤维材料的原料配比
制备例2:(1)按照表1中的配比,向8kg丙烯酸酯乳液中加入2.2kg硅藻土和1.5kg废旧橡胶粒,搅拌均匀,加热至100℃,固化,粉碎成粒径为1.5mm的粉末;
(2)将15kg环氧树脂加热熔融,加入步骤(1)所得粉末和1.0kg分散剂,在700r/min的条件下搅拌35min,依次加入8kg碳纤维、3kg水镁石纤维和2.5kg玻璃纤维,在1300r/min的转速下搅拌1.5h,分散均匀,置于45℃下干燥固化,粉碎成粒径为8mm的粉末,制得复合纤维材料,其中分散剂为十二烷基硫酸钠。
制备例3:(1)按照表1中的配比,向10kg丙烯酸酯乳液中加入2.6kg硅藻土和1.8kg废旧橡胶粒,搅拌均匀后,加热至120℃,固化,粉碎成粒径为2mm的粉末;
(2)将25kg环氧树脂加入熔融,加入步骤(1)所得粉末和1.4kg分散剂,在800r/min的条件下搅拌40min,依次加入10kg碳纤维、5kg水镁石纤维和3kg玻璃纤维,在1500r/min的转速下搅拌2h,分散均匀,置于50℃下干燥固化,粉碎成10mm的粉末,制得复合纤维材料,其中分散剂为羧甲基纤维素钠。
实施例
以下实施例中脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂选自北京双人达建材有限公司出售的RS-3型脂肪族羟基磺酸盐高效减水剂,聚羧酸高效减水剂选自上海昭硕实业有限公司出售的型号为F10的聚羧酸高效减水剂,萘系减水剂选用型号为洛阳彤润信息科技有限公司出售的型号为TRJS-6022的萘系高效减水剂。
实施例1:一种纤维增强型混凝土的制备方法,包括以下步骤:
S1、按照表2中的配比,将780kg/m3砂子和800kg/m3碎石混合搅拌均匀,得到第一混合物,其中砂子的细度模数为2.3,表观密度为2400kg/m3,堆积密度为1400kg/m3,含泥量为0.3%,氯离子质量百分比为0.00016%,碎石为5-20mm连续级配碎石,针片状颗粒含量为3%,表观密度为2500kg/m3,堆积密度为1600kg/m3,含泥量为0.2%;
S2、将步骤S1得到的混合物与300kg/m3水泥、90kg/m3矿粉、160kg/m3粉煤灰、136kg/m3水搅拌均匀,得到第二混合物,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥,粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰,粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)为10%,需水量比为98%,烧失量为5.5%,含水量为0.2%,矿粉为S95级矿粉,矿粉的比表面积为400m2/kg,28天活性指数为95%,流动度比为95%;
S3、将步骤S2得到的第二混合物与34kg/m3水、5kg/m3减水剂拌和均匀,最后加入20kg/m3复合纤维材料,搅拌均匀,得到纤维增强型混凝土,减水剂为脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂,复合纤维材料由制备例1制备而成。
表2实施例1-5中纤维增强型混凝土的原料配比
实施例2-3:一种纤维增强型混凝土的制备方法,与实施例1的区别在于,该纤维增强型混凝土的原料配比如表2所示。
实施例4:一种纤维增强型混凝土的制备方法,包括以下步骤:
S1、按照表2中的配比,将762kg/m3砂子和806kg/m3碎石混合搅拌均匀,得到第一混合物,其中砂子的细度模数为2.4,表观密度为2500kg/m3,堆积密度为1450kg/m3,含泥量为0.5%,氯离子质量百分比为0.00017%,碎石为5-20mm连续级配碎石,针片状颗粒含量为4%,表观密度为2550kg/m3,堆积密度为1650kg/m3,含泥量为0.3%;
S2、将步骤S1得到的混合物与290kg/m3水泥、100kg/m3矿粉、164kg/m3粉煤灰、140kg/m3水搅拌均匀,得到第二混合物,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥,粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰,粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)为11%,需水量比为99%,烧失量为5.6%,含水量为0.3%,矿粉为S95级矿粉,矿粉的比表面积为430m2/kg,28天活性指数为95%,流动度比为95%;
S3、将步骤S2得到的第二混合物与30kg/m3水、8kg/m3减水剂拌和均匀,最后加入20kg/m3复合纤维材料,搅拌均匀,得到纤维增强型混凝土,减水剂为萘系减水剂,复合纤维材料由制备例2制备而成。
实施例5:一种纤维增强型混凝土的制备方法,包括以下步骤:
S1、按照表2中的配比,将755kg/m3砂子和785kg/m3碎石混合搅拌均匀,得到第一混合物,其中砂子的细度模数为2.5,表观密度为2600kg/m3,堆积密度为1500kg/m3,含泥量为0.6%,氯离子质量百分比为0.00019%,碎石为5-20mm连续级配碎石,针片状颗粒含量为6%,表观密度为2600kg/m3,堆积密度为1700kg/m3,含泥量为0.4%;
S2、将步骤S1得到的混合物与280kg/m3水泥、110kg/m3矿粉、185kg/m3粉煤灰、144kg/m3水搅拌均匀,得到第二混合物,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥,粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰,粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)为12%,需水量比为100%,烧失量为5.8%,含水量为0.4%,矿粉为S95级矿粉,矿粉的比表面积为450m2/kg,28天活性指数为95%,流动度比为100%;
S3、将步骤S2得到的第二混合物与36kg/m3水、10kg/m3减水剂拌和均匀,最后加入20kg/m3复合纤维材料,搅拌均匀,得到纤维增强型混凝土,减水剂为聚羧酸高效减水剂,复合纤维材料由制备例3制备而成。
对比例
对比例1-6:一种纤维增强型混凝土的制备方法,与实施例1的区别在于,复合纤维材料中碳纤维、水镁石纤维和玻璃纤维的用量如表3所示(表中“/”表示未添加此物质)。
表3对比例1-6中复合纤维材料中原料配比
对比例7:一种纤维增强型混凝土的制备方法,与实施例1的区别在于,复合纤维材料中未添加环氧树脂。
对比例8:一种纤维增强型混凝土的制备方法,与实施例1的区别在于,香气复合材料中未添加丙烯酸酯乳液。
应用例
将复合纤维材料应用于不同强度等级的混凝土中,并按照实施例1中的方法对不同强度等级的混凝土进行制备,不同强度等级的混凝土原料配比如表4所示,其中砂子的细度模数为2.3,表观密度为2400kg/m3,堆积密度为1400kg/m3,含泥量为0.3%,氯离子质量百分比为0.00016%,碎石为5-20mm连续级配碎石,针片状颗粒含量为3%,表观密度为2500kg/m3,堆积密度为1600kg/m3,含泥量为0.2%;水泥为P.O42.5硅酸盐水泥,粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰,粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)为10%,需水量比为98%,烧失量为5.5%,含水量为0.2%,矿粉为S95级矿粉,矿粉的比表面积为400m2/kg,28天活性指数为95%,流动度比为95%;减水剂为脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂,复合纤维材料由制备例1制备而成。
表4应用例1-9中混凝土的原料配比
性能检测试验
按照实施例1-5、对比例1-8和应用例1-9中的方法制备纤维增强型混凝土,并按照以下方法检测混凝土的各项性能,检测结果如表5所示:
1、抗压强度和抗折强度:按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行检测;
2、坍落度和密度等级:按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行检测。
表5纤维增强型混凝土的性能测试结果
由表4中数据可以看出,按照实施例1-5中方法制得的纤维增强型混凝土的7d抗压强度即可达到31.2MPa以上,且28d抗压强度可达66.7MPa以上,具有良好的抗压强度,而抗折强度在7天时即可达到6.47MPa以上,在28天时可达10.61MPa以上,且由实施例1-3的原料配比可以看出,增加复合纤维材料的用量,降低碎石的含量时,碎石用量的减少,并不会导致混凝土抗压强度降低,所以复合纤维材料对混凝土的抗压强度具有较为明显的增强效果,对比实施例1和实施例4-5中原料使用量可以看出,复合纤维材料的含量不变,增大粉煤灰和矿粉的含量,可降低水的用量,能够增大混凝土的坍落度,但是对比由实施例3和实施例4-5制得的混凝土的性能测试结果可以看出,有实施例4和实施例5制得的混凝土的抗压强度和抗折强度低于实施例3制得的额混凝土,说明使用复合纤维材料与其余组分相互配合,可使混凝土具有良好的抗折强度,不会开裂,出现裂纹,且密度大,密实度较好,工作性佳,粘度较低,无离析和泌水现象。
对比例1因复合纤维材料中未添加碳纤维,由表4中数据可以看出,按照对比例1制得的混凝土的抗压强度较小,在28d时的抗压强度仅为32.1MPa,与实施例1相差34.6MPa,差距较大,且对比例1制得的混凝土的抗折强度在28d时仅为7.87MPa,与实施例1相比也相差较大,同时密度较小,坍落度较小,和易性和流动性较差,说明碳纤维能够提高混凝土的抗压强度和抗折强度,提高混凝土的工作性能。
对比例2因复合纤维材料中未添加水镁石纤维,由对比例2制得的混凝土的抗压强度和抗折强度与实施例1相比,相差较大,且坍落度较小,说明水镁石纤维能够增加混凝土的抗压强度和抗折强度,增加混凝土的密实度,使混凝土具有良好的和易性和流动性。
对比例3因复合纤维材料中未添加玻璃纤维,由表4中数据可以看出,按照对比例3制得的混凝土的抗压强度在28d时仅为34.1MPa,与实施例1相差较大,抗折强度在28d时仅为7.92MPa,与实施例1相差很大,且密度和坍落度与实施例1相比均具有较大差距,说明玻璃纤维能够增加混凝土的力学性能。
对比例4因复合纤维材料中未添加碳纤维和水镁石纤维,对比例4制得的混凝土的28d抗压强度和28d抗折强度均小于对比例1和对比例2的抗压强度和抗折强度,说明碳纤维和水镁石纤维二者有相互协同作用,可提高混凝土的力学性能。
对比例5因复合纤维材料中未添加碳纤维和玻璃纤维,对比例5制得的混凝土的28d抗压强度为30.6MPa,对比例1制得的混凝土的28d抗压强度为32.1MPa,对比例3制得的混凝土的28d抗压强度为34.1MPa,对比例5与对比例1和对比例3相比,抗压强度有所下降,抗折强度也是如此,说明碳纤维和玻璃纤维有良好的复配效果,能够共同作用,提高混凝土的抗折强度和抗压强度。
对比例6因复合纤维材料中未添加水镁石纤维和玻璃纤维,对比例6制得的混凝土与对比例2和对比例3制得的混凝土相比,抗压强度和抗折强度降低,坍落度减少,说明水镁石纤维和玻璃纤维能够相互配合,提高混凝土的抗压强度和抗折强度,使混凝土具有良好的工作性能。
对比例7因复合纤维材料中未添加环氧树脂,对比例8因复合纤维材料中未添加丙烯酸酯乳液,由表4中数据可以看出,对比例7和对比例8制得的混凝土的抗压强度和抗折强度与实施例1相比,均较差,说明环氧树脂和丙烯酸酯乳液能够提高混凝土的抗压强度和抗折强度,提高混凝土的工作性能。
应用例1-3中C35混凝土、应用例4-6中C40混凝土以及应用例7-9中C60混凝土中混凝土的抗压强度和抗折强度等性能较好,说明使用复合纤维材料具有增加混凝土抗压强度和抗折强度的优点,使混凝土具有良好的工作性能,说明复合纤维材料具有较好的普适性,适用于不同强度等级的混凝土。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种纤维增强型混凝土,其特征在于,包括以下重量份的组分:280-300份水泥、160-185份粉煤灰、90-110份矿粉、170-180份水、785-806份碎石、755-780份砂子、20-30份复合纤维材料、5-10份减水剂;
所述复合纤维材料包括以下重量份的组分:5-10份碳纤维、1-5份水镁石纤维、1.5-3份玻璃纤维、10-25份环氧树脂、5-10份丙烯酸酯乳液、0.7-1.4份分散剂、1.8-2.6份硅藻土、1.3-1.8份废旧橡胶粒。
2.根据权利要求1所述的纤维增强型混凝土,其特征在于,所述复合纤维材料由以下方法制成:(1)向丙烯酸酯乳液中加入硅藻土和废旧橡胶粒,搅拌均匀,加热至80-120℃,固化,粉碎成粒径为1-2mm的粉末;(2)将环氧树脂加热熔融,加入步骤(1)所得粉末和分散剂,在600-800r/min的条件下搅拌30-40min,依次加入碳纤维、水镁石纤维和玻璃纤维,在1000-1500r/min的转速下搅拌1-2h,分散均匀,置于40-50℃下干燥固化,粉碎成粒径为5-10mm的粉末。
3.根据权利要求1所述的纤维增强型混凝土,其特征在于,所述分散剂为甲基纤维素、十二烷基硫酸钠、羧甲基纤维素钠中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的纤维增强型混凝土,其特征在于,所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰,粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)为10-12%,需水量比为98-100%,烧失量为5.5-5.8%,含水量为0.2-0.4%。
5.根据权利要求1所述的纤维增强型混凝土,其特征在于,所述减水剂为脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂、萘系减水剂和聚羧酸高效减水剂中的一种。
6.根据权利要求1所述的纤维增强型混凝土,其特征在于,所述砂子的细度模数为2.3-3.1,表观密度为2400-2600kg/m3,堆积密度为1400-1500kg/m3,含泥量为0.3-0.6%,氯离子质量百分比为0.00016-0.00019%。
7.根据权利要求1所述的纤维增强型混凝土,其特征在于,所述碎石为5-20mm连续级配碎石,针片状颗粒含量为3-6%,表观密度为2500-2600kg/m3,堆积密度为1600-1700kg/m3,含泥量为0.2-0.4%。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的纤维增强型混凝土的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将砂子和碎石混合搅拌均匀,得到第一混合物;
S2、将步骤S1得到的混合物与水泥、矿粉、粉煤灰、80%的水搅拌均匀,得到第二混合物;
S3、将步骤S2得到的第二混合物与剩余的水、减水剂拌和均匀,最后加入复合纤维材料,搅拌均匀,得到纤维增强型混凝土。
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