CN110330273A - 纤维增强混凝土原料、纤维增强混凝土及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种纤维增强混凝土原料、纤维增强混凝土及其制备方法和应用，属于建筑材料技术领域。一种纤维增强混凝土，主要由以下组分混合而得，按重量份数计，组分包括：水泥170‑190份，石英砂180‑200份，玄武岩纤维3.5‑5份，聚乙烯醇纤维1.5‑5份，胶凝材料225‑285份，石灰石粉75‑85份，可再分散聚合物1‑3份，乳化石蜡0.1‑1份，助剂0.2111‑3.035份，水90‑110份。通过原料中各组分的协同作用，有效的提升混凝土的强度与韧性，使混凝土兼顾高强与高韧。

Description

纤维增强混凝土原料、纤维增强混凝土及其制备方法和应用
技术领域
本申请涉及建筑材料技术领域，且特别涉及一种纤维增强混凝土原料、纤维增强混凝土及其制备方法和应用。
背景技术
全国各地都在大力兴建高速铁路工程，工程项目中的人行道盖板和电缆槽盖板目前大部分使用的是钢筋混凝土或者是掺钢纤维的活性粉末混凝土盖板。钢筋混凝土材料盖板虽然有抗压强度高、适用能力强、价格低、易于施工生产等优点，但是其抗折抗弯强度低，因此钢筋混凝土盖板有脆性大、极限拉伸应变小、抗冲击能力弱等缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种纤维增强混凝土原料、纤维增强混凝土及其制备方法和应用，该混凝土具有高强度和高韧性的特点。
第一方面，本申请实施例提出了一种纤维增强混凝土，主要由以下组分混合而得，按重量份数计，组分包括：水泥170-190份，石英砂180-200份，玄武岩纤维3.5-5份，聚乙烯醇纤维1.5-5份，胶凝材料225-285份，石灰石粉75-85份，可再分散聚合物1-3份，乳化石蜡0.1-1份，助剂0.2111-3.035份，水90-110份。
本申请在断裂力学和微观力学性能的基础上，提供了一种纤维增强混凝土，通过原料中各组分的协同作用，有效的提升混凝土的强度与韧性，使混凝土兼顾高强与高韧。采用高弹性模量和高延性纤维在一定比例范围内混杂可以起到明显的增强与增韧效果。可再分散聚合物乳液或乳胶粉能有效填充与粘结混凝土表面微裂纹，提高砂浆的柔韧性。乳化石蜡起到固化作用，同时具有较好的相变储能性，有效减少混凝土热损伤。
在本申请的部分实施例中，按重量份数计，胶凝材料包括：粉煤灰170-185份或煤矸石165-170份或粉煤灰-矿渣复合粉165-185份，矿粉45-60份或偏高岭土45-60份，火山灰25-40份或硅灰15-40份。
粉煤灰、煤矸石和粉煤灰-矿渣复合粉、矿粉、偏高岭土、火山灰以及硅灰具有火山灰效应，拌水后产生碱性激发剂Ca(OH)2发生化学反应，生成水化硅酸钙等凝胶，对砂浆起到增强作用。
在本申请的部分实施例中，按重量份数计，助剂包括：减水剂0.2-2份，流变剂0.01-0.03份，消泡剂0.001-0.0005份，引气剂0.0001-0.0003份。
本申请通过一定量的减水剂、流变剂、消泡剂以及引气剂使得混凝土在拌合过程种，各组分可以充分发挥作用，使混凝土具有高强度与高韧性。
在本申请的部分实施例中，聚乙烯醇纤维的弹性模量≥48.5GPa，直径5-38μm，长度6-13mm。
该条件的聚乙烯醇纤维具有较好的抗拉强度和弹性模量高，与水泥基材良好的化学相容性，基体与PVA纤维之间有良好的界面化学粘结力。
在本申请的部分实施例中，玄武岩纤维的长度为12-18mm，纤维直径为6-8μm，延伸率≥2.5％，泊松比0.3，抗拉强度≥35MPa。
该条件的玄武岩纤维可以有效防止微裂纹的发生，通过纤维桥接与所形成的网络结构，可有效实现力的传递与重新分布，大幅度提高混凝土的抗变形、抗冲击能力。
在本申请的部分实施例中，可再分散聚合物包括可再分散聚合物乳液和可再分散聚合物乳胶粉中的任意一种或两种。
可再分散聚合物具有突出的粘结强度，能有效填充与粘结混凝土表面微裂纹，提高砂浆的柔韧性。
可再分散聚合物乳液包括乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液、丁苯胶乳液、氯丁胶乳液、聚丙烯酸酯乳液、苯丙乳液以及聚乙酸乙烯酯乳液中的任意一种或至少两种。
可再分散聚合物乳胶粉包括醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与脂肪酸乙烯酯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉以及苯乙烯与丁二烯共聚胶粉中的任意一种或至少两种。
在本申请的部分实施例中，乳化石蜡固含量为20％-30％，粒径范围为120-724nm。
乳化石蜡在混凝土中起到固化作用，防止水分蒸发过快。同时乳化石蜡是极好的相变材料，有着优异的相变储能性，混凝土在高温蒸养过程中，纳米乳化石蜡的存在还能有效减少混凝土热损伤。
第二方面，本申请实施例提出了上述纤维增强混凝土的制备方法，包括：将用于制备纤维增强混凝土的各组分搅拌混合。
该制备方法使得各组分可以均匀、充分的混合在一起，保证混凝土的强度和韧性。
第三方面，本申请实施例提出了上述纤维增强混凝土在制作道路盖板的应用。纤维增强混凝土可用于具有高强度与高形变性能要求的混凝土工程。
第四方面，本申请实施例提出了一种纤维增强混凝土的原料，按重量份数计，包括：水泥170-190份，石英砂180-200份，玄武岩纤维3.5-5份，聚乙烯醇纤维1.5-5份，胶凝材料225-285份，石灰石粉75-85份，可再分散聚合物1-3份，乳化石蜡0.1-1份，助剂0.2111-3.035份。
该纤维增强混凝土的原料与水混合后，有效的提升混凝土的强度与韧性，使混凝土兼顾高强与高韧。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请实施例的一种纤维增强混凝土原料、纤维增强混凝土及其制备方法和应用进行具体说明。
本申请实施例提出了一种纤维增强混凝土按重量份数计，包括：水泥170-190份，石英砂180-200份，玄武岩纤维3.5-5份，聚乙烯醇纤维1.5-5份，胶凝材料225-285份，石灰石粉75-85份，可再分散聚合物1-3份，乳化石蜡0.1-1份，助剂0.2111-3.035份，水90-110份。在本申请的部分实施例中，水泥170-180份，石英砂180-190份，玄武岩纤维3.5-5份，聚乙烯醇纤维1.5-5份，胶凝材料230-275份，石灰石粉75-85份，可再分散聚合物1-3份，乳化石蜡0.1-1份，助剂0.2113-2.045份，水90-100份。
水泥和石英砂作为混凝土的主要成分。水泥加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。本申请中的水泥为道路水泥，28d强度＞42.5MPa，且硅酸盐系水泥的碱含量＜0.6％，氯离子含量＜0.06％。石英砂坚硬、耐磨、化学性能稳定。在本申请的部分实施例中，石英砂的粒径在60-120目，比表面积小于100m2/g，石英碎屑含量≥95％，SiO2≥99-99.5％、Fe2O3≤0.005％。
玄武岩纤维是玄武岩石料在1450℃-1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。在本申请的部分实施例中，玄武岩纤维的长度为12-18mm，纤维直径为6-8μm，延伸率≥2.5％，泊松比0.3，抗拉强度≥35MPa。掺入上述玄武岩纤维可以有效防止微裂纹的发生，通过纤维桥接与所形成的网络结构，可有效实现力的传递与重新分布，大幅度提高混凝土的抗变形、抗冲击能力。其中，玄武岩纤维的长度可以为12mm、18mm、15mm。
玄武岩纤维与具有提高韧性的其他组分通过协同作用，可以进一步提升混凝土的强度与韧性。
聚乙烯醇纤维(PVA纤维)主要以PVA为原料，利用纺丝技术制成高强高弹模和具有亲水性的PVA纤维。在本申请的部分实施例中，聚乙烯醇纤维的弹性模量≥48.5GPa，直径5-38μm，长度6-13mm。通过纤维表面和截面形状等处理，使其对水泥基基体有粘结性，提高耐冲击能力，复合材料的断裂和片状剥落现象也能被很好的控制。PVA纤维适用于高强高韧性混凝土的特点包括：(1)抗拉强度和弹性模量高；(2)与水泥基材良好的化学相容性；(3)具有亲水性，纤维表面能较好的吸附水化产物，产生摩擦粘结；(4)基体与PVA纤维之间有良好的界面化学粘结力。其中，聚乙烯醇纤维的直径可以为25μm、30μm、32μm、38μm，长度可以为6mm、12mm。
发明人通过实验发现，当高弹性模量和高延性纤维混杂(即玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维)。高弹性模量纤维可以明显提高混凝土的初裂和最大荷载；高延性纤维则可明显改善混凝土的韧性和延性。这两种纤维在一定比例范围内混杂可以起到明显的增强与增韧效果。
胶凝材料是在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料，制成有一定机械强度的复合固体的物质。在本申请的部分实施例中，胶凝材料包括：粉煤灰170-185份或煤矸石165-185份或粉煤灰-矿渣复合粉165-185份，矿粉45-60份或偏高岭土45-60份，火山灰25-40份或硅灰15-40份。可选的，粉煤灰为175-185份或煤矸石170-175份或粉煤灰-矿渣复合粉175-185份，矿粉45-55份或偏高岭土45-55份，火山灰25-35份或硅灰15-35份。
粉煤灰、煤矸石和粉煤灰-矿渣复合粉、矿粉、偏高岭土、火山灰以及硅灰具有火山灰效应(即活性效应)。粉煤灰、煤矸石、粉煤灰-矿渣复合粉、矿粉、偏高岭土、火山灰以及硅灰，与水泥、石灰拌水后产生碱性激发剂Ca(OH)2发生化学反应，生成水化硅酸钙等凝胶，对砂浆起到增强作用。如粉煤灰水化反应的产物在粉煤灰玻璃微珠表层交叉连接，对促进砂浆或混凝土强度增长(尤其是抗拉强度的增长)起了重要的作用。在本申请的部分实施例中，粉煤灰-矿渣复合粉采用粉煤灰-矿渣复合超细粉。
粉煤灰、煤矸石和粉煤灰-矿渣复合粉改善混凝土的界面性质，主要填充水泥间隙(4-15微米的孔)，增加密实度与力学强度。矿粉、偏高岭土、火山灰以及硅灰进一步改进界面性质，填充4微米以下的孔，进一步使混凝土变得密实。其中，火山灰更主要的作用是减少氢氧化钙，增加水化硅酸钠的质量。
本申请的部分实施例中，粉煤灰为Ⅰ级以上，细度8-12，粉煤灰的密度≤2.6g/cm3，过45μm方孔筛，筛余量≤12％，烧失量≤5％，需水量比≤95％，活性指数≥80％。
偏高岭土中的活性成分有水硅酸铝，与水泥水化析出的氢氧化钙反应生成具有凝胶性质的水化钙铝黄长石和二次C-S-H凝胶，这些水化产物不仅使混凝土的抗压、抗弯和劈裂抗拉强度增强，而且增加纤维混凝土抗弯韧性。这些由偏高岭土水化生成的产物后期强度仍不断增长，甚至和硅灰的增强作用相当。掺偏高岭土不影响混凝土的和易性及流动性，在相同掺量且保持同坍落度情况下，掺偏高岭土的混凝土黏稠性较掺硅灰的小，表面易于抹平，比后者可节约25％的高效减水剂。同时掺偏高岭土和粉煤灰的混凝土流动性比单掺的明显增大。当偏高岭土掺量达到水泥量的20％时，能有效地抑制碱-集料反应。
石灰石粉，石灰石的主要成分是碳酸钙，掺入石灰石粉具有加速效应、活性效应和颗粒效应，可改善混凝土的各项性能。加速效应：石灰石粉可以充当CSH的成核基体，降低成核位垒，加速水泥水化，加速效应有利于混凝土早期强度。活性效应：石灰石粉与水泥中的铝相反应生成具有一定凝胶能力的碳铝酸盐复合物，从而改变水泥凝胶体系的性能，纤维增强混凝土的后期强度。颗粒效应：表面致密光滑的石灰石粉颗粒分散在水泥颗粒之间，起到分散剂的作用，促进水化初期水泥颗粒的解絮，从而改善混凝土的流动性。石灰石粉颗粒能够填充水泥之间的间隙，起到填充骨架的作用，从而提高混凝土的强度，改善混凝土的工作性。
为了进一步改善混凝土的外观形貌，本申请还掺入可再分散聚合物。在本申请的部分实施例中，可再分散聚合物包括可再分散聚合物乳液和可再分散聚合物乳胶粉中的任意一种或两种。该成分具有突出的粘结强度，能有效填充与粘结混凝土表面微裂纹，降低混凝土的干燥收缩，提高砂浆的柔性并有较长之开放时间，赋予砂浆优良的耐碱性，改善砂浆的粘附性粘合性、抗折强度、防水性、可塑性、耐磨性能和施工性外，在柔性抗裂砂浆中具有较强的柔韧性。
可再分散聚合物乳液包括乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液、丁苯胶乳液、氯丁胶乳液、聚丙烯酸酯乳液、苯丙乳液以及聚乙酸乙烯酯乳液中的任意一种或至少两种。
可再分散聚合物乳胶粉包括醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与脂肪酸乙烯酯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉以及苯乙烯与丁二烯共聚胶粉中的任意一种或至少两种。
乳化石蜡在混凝土中起到固化作用，防止水分蒸发过快。同时乳化石蜡是极好的相变材料，有着优异的相变储能性，混凝土在高温蒸养过程中，纳米乳化石蜡的存在还能有效减少混凝土热损伤。纳米乳化石蜡的制备以萘系减水剂做乳化剂，利用超声波细胞粉碎机经超声波破碎后获得，超声波细胞粉碎机基本参数设置如下：变幅杆直径为6mm，功率为40％，超声开时间为5s，超声关时间为5s，报警温度为90℃，工作总时间为30min。纳米乳化石蜡的固含量为25％，粒径范围为120-724nm，其中，d(0.1)＝145nm，d(0.5)＝202nm，d(0.9)＝340nm。纳米乳化石蜡由于其粒径小，掺入混凝土后其可填充C-S-H凝胶间隙，使混凝土密实度增加，渗水通道减少。
在本申请的部分实施例中，按重量份数计，助剂包括：减水剂0.2-2份，流变剂0.01-0.03份，消泡剂0.001-0.0005份，引气剂0.0001-0.0003份。进一步地，助剂包括：减水剂0.2-2份，流变剂0.01-0.03份，消泡剂0.003-0.005份，引气剂0.0001-0.01份。
减水剂用于减少混凝土拌合用水量。在本申请的部分实施例中，减水剂为聚羧酸减水剂或奈系减水剂，减水率≥20％，固含量≥25％。
流变剂用于改善混凝土拌合时的流变性，通过控制流变剂的相对含量，可对浆体的屈服剪切力、粘度、假塑时间等进行调节，进而实现了混凝土在大流态下兼具有良好的抗离析性能，有效防止了新拌纤维混凝土的浮浆、分层等问题。流变剂选自羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素醚、羧乙基纤维素、水性聚氨酯乳液、水性聚酰胺乳液、聚乙烯醇中的至少一种。
本申请的部分实施例中，消泡剂选自有机硅类消泡剂，有机硅类消泡剂的主要成分为聚醚-硅氧烷共聚物。该消泡剂在强碱性环境下仍具有较高消泡能力，可有效降低新拌纤维混凝土表面的浮泡，降低纤维混凝土搅拌、成型过程中所引入气泡的含量。
引气剂用于改善混凝土拌合物的和易性，保水性和粘聚性，提高混凝土流动性。引气剂为高效引气剂，高效引气剂的主要成分为松香树脂类。本申请实施例中的减水剂采用“先消后引”的工艺，严格控制消泡剂与引气剂的比例。
本申请通过原料中各组分的协同作用，有效的提升混凝土的强度与韧性，使混凝土兼顾高强与高韧。
第二方面，本申请实施例提出了上述纤维增强混凝土的制备方法，包括：将用于制备纤维增强混凝土的各组分搅拌混合。
在可能的实施例中，将50％质量的水泥、石英砂、胶凝材料、石灰石粉、可再分散聚合物、乳化石蜡、流变剂、消泡剂、引气剂和100％质量的减水剂和100％质量的水加入强制式搅拌机中混合搅拌，如40s，直至搅拌均匀。再加入剩余的50％的水泥、石英砂、胶凝材料、石灰石粉、可再分散聚合物、乳化石蜡、流变剂、消泡剂、引气剂搅拌，湿拌60s至基体材料搅拌均匀，最后将经分散处理好的玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维缓慢加入搅拌机中，搅拌300s以上，至纤维在混凝土中分散均匀，且混凝土流动性尚好，无成团无纤维成束现象。
该制备方法使得各组分可以均匀、充分的混合在一起，保证混凝土的强度和韧性。由该制备方法得到的纤维增强混凝土的28d抗折强度≥18.0MPa、28d抗压强度≥80.0MPa、抗冻等级达F500、极限应变≥0.5％、竖向静活荷载≥5KN/m、5mm变形荷载保持值≥1KN/m，不导电、不生锈、不扎手、韧性好。同时，该纤维增强混凝土具有优异的密实性、抗渗性、抗裂性耐久性。
第三方面，纤维增强混凝土可用于具有高强度与高形变性能要求的混凝土工程。特别适宜于轨道两侧电缆槽与水沟上的盖板的制备。
第四方面，本申请实施例提出了一种纤维增强混凝土的原料，按重量份数计，包括：水泥170-190份，石英砂180-200份，玄武岩纤维3.5-5份，聚乙烯醇纤维1.5-5份，胶凝材料225-285份，石灰石粉75-85份，可再分散聚合物1-3份，乳化石蜡0.1-1份，助剂0.2111-3.035份。其中，胶凝材料包括粉煤灰、煤矸石或粉煤灰-矿渣复合粉，矿粉或偏高岭土，火山灰或硅灰。助剂包括减水剂、流变剂、消泡剂和引气剂。该原料中的各组分的作用与本申请提供的纤维增强混凝土中相应的各组分的作用相同，该纤维增强混凝土的原料与水混合后，有效的提升混凝土的强度与韧性，使混凝土兼顾高强与高韧。
本申请中高强度是指抗压强度超过80Mpa，高韧性是指极限变形率不小于0.8％。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种纤维增强混凝土，按重量份计，包括：水泥175份，粉煤灰175份，偏高岭土75份，硅灰75份，PVA纤维3.5份，玄武岩纤维5份，水100份，70-140目石英砂180份，可再分散聚合物乳液或乳胶粉2份，乳化石蜡1份，减水剂5.0份，引气剂0.01份，流变助剂0.02份，消泡剂0.003份。
其中，70-140目石英砂为优质强度骨料，要求为精制石英砂，二氧化硅含量不小于99％，莫氏硬度不小于7，含水率不超过0.2％；PVA纤维弹性模量≥48.5Gpa，直径38μm，长度12mm；玄武岩纤维的平均长度为18mm，平均直径为7μm；可再分散聚合物乳液或乳胶粉为苯乙烯与丁二烯共聚胶粉构成的混合物。通过优化各组分颗粒大小，使得颗粒间达到最大密实堆积，提高混凝土的体积稳定性。
先称取所有干料，并置于锅中搅拌30s以上，直至干料搅拌均匀；再称取20％的用水，并将全部玄武岩加入其中，用搅棒搅拌均匀，直至玄武岩表面全部被润湿；然后称取40％的水，在其中加入全部的PVA纤维，并加入一定量的分散剂，用搅棒搅拌，直至PVA纤维全部被水润湿；再将剩余40％的水配合一定量的减水剂加入到搅拌均匀的干料中，搅拌至混凝土流动性不再改变；之后加入20％的水和玄武岩，搅拌30s；再加入40％的水和PVA纤维，搅拌至混凝土流动性不再改变，混凝土内部无成团大颗粒。然后装满整个模具，第一次振捣60次，并在振捣过程中用小铁铲插捣，第二次振捣60次，不用小铁铲插捣；振捣完毕后，用刮刀抹平表面，并用保鲜膜覆盖在模具表面，一天后脱模，放入水浴箱中，60℃下水浴3天即可做力学及其他测试。
混凝土性能指标为：塌落度为50mm，28d抗压强度均＞90MPa，抗折强度＞18.3Mpa，极限变形率＞1％，快速冻融循环300次合格，抗渗等级P12合格，56d干燥收缩值480×10-6，竖向静活荷载≥5.2KN/m、5mm变形荷载保持值≥1.3KN/m。
实施例2
本实施例提供一种纤维增强混凝土，按重量份计，包括：水泥175份，粉煤灰170份，偏高岭土75份，硅灰75份，PVA纤维5份，玄武岩纤维1.5份，水100份，70-140目石英砂180份，可再分散聚合物乳液或乳胶粉2份，乳化石蜡1份，减水剂5.0份，引气剂0.01份，流变助剂0.02份，消泡剂0.003份。
其中，70-140目石英砂为优质强度骨料，要求为精制石英砂，二氧化硅含量不小于99％，莫氏硬度不小于7，含水率不超过0.2％；PVA纤维弹性模量≥48.5Gpa，直径5μm，长度6mm；玄武岩纤维的平均长度为18mm，平均直径为7μm；可再分散聚合物乳液或乳胶粉为苯乙烯与丁二烯共聚胶粉构成的混合物。通过各组分颗粒大小，使得颗粒间达到最大密实堆积，提高混凝土的体积稳定性。
先称取所有干料，并置于锅中搅拌30s以上，直至干料搅拌均匀；再称取20％的用水，并将全部玄武岩加入其中，用搅棒搅拌均匀，直至玄武岩表面全部被润湿；然后称取40％的水，在其中加入全部的PVA纤维，并加入一定量的分散剂，用搅棒搅拌，直至PVA纤维全部被水润湿；再将剩余40％的水配合一定量的减水剂加入到搅拌均匀的干料中，搅拌至混凝土流动性不再改变；之后加入20％的水和玄武岩，搅拌30s；再加入40％的水和PVA纤维，搅拌至混凝土流动性不再改变，混凝土内部无成团大颗粒。然后装满整个模具，第一次振捣60次，并在振捣过程中用小铁铲插捣，第二次振捣60次，不用小铁铲插捣；振捣完毕后，用刮刀抹平表面，并用保鲜膜覆盖在模具表面，一天后脱模，放入水浴箱中，60℃下水浴3天即可做力学及其他测试。
混凝土性能指标为：塌落度为45mm，28d抗压强度均＞84MPa，抗折强度＞20.1Mpa，极限变形率＞0.9％，快速冻融循环300次合格，抗渗等级P12合格，56d干燥收缩值500×10-6，竖向静活荷载≥5.2KN/m、5mm变形荷载保持值≥1.3KN/m。
实施例3
本实施例提供一种纤维增强混凝土，按重量份计，包括：水泥175份，粉煤灰175份，偏高岭土75份，硅灰75份，PVA纤维3.5份，玄武岩纤维5份，水100份，70-140目石英砂180份，可再分散聚合物乳液或乳胶粉2份，乳化石蜡1份，减水剂5.0份，引气剂0.01份，流变助剂0.02份，消泡剂0.003份。
其中，70-140目石英砂为优质强度骨料，要求为精制石英砂，二氧化硅含量不小于99％，莫氏硬度不小于7，含水率不超过0.2％；PVA纤维弹性模量≥48.5Gpa，直径38μm，长度12mm；玄武岩纤维的平均长度为18mm，平均直径为7μm；可再分散聚合物乳液或乳胶粉为苯乙烯与丁二烯共聚胶粉构成的混合物。通过优化各组分颗粒大小，使得颗粒间达到最大密实堆积，提高混凝土的体积稳定性。
先称取所有干料，并置于锅中搅拌30s以上，直至干料搅拌均匀；再称取20％的用水，并将全部玄武岩加入其中，用搅棒搅拌均匀，直至玄武岩表面全部被润湿；然后称取40％的水，在其中加入全部的PVA纤维，并加入一定量的分散剂，用搅棒搅拌，直至PVA纤维全部被水润湿；再将剩余40％的水配合一定量的减水剂加入到搅拌均匀的干料中，搅拌至混凝土流动性不再改变；之后加入20％的水和玄武岩，搅拌30s；再加入40％的水和PVA纤维，搅拌至混凝土流动性不再改变，混凝土内部无成团大颗粒。然后装满整个模具，第一次振捣60次，并在振捣过程中用小铁铲插捣，第二次振捣60次，不用小铁铲插捣；振捣完毕后，用刮刀抹平表面，并用保鲜膜覆盖在模具表面，一天后脱模，放入水浴箱中，60℃下水浴3天即可做力学及其他测试。
新拌混凝土性能指标为：塌落度为53mm，28d抗压强度均＞87MPa，抗折强度＞19.7Mpa，极限变形率＞0.9％，快速冻融循环300次合格，抗渗等级P12合格，56d干燥收缩值460×10-6，竖向静活荷载≥5.2KN/m、5mm变形荷载保持值≥1.3KN/m。
对比例1
本对比例提供一种混凝土，与实施例1的区别在于，混凝土的原料没有添加PVA纤维。
混凝土性能指标为：塌落度为57mm，28d抗压强度均＞90MPa，抗折强度＞16.4Mpa，极限变形率＞0.2％，快速冻融循环300次合格，抗渗等级P12合格，56d干燥收缩值430×10-6，竖向静活荷载≥5.2KN/m、5mm变形荷载保持值≥1.0KN/m。
没有PVA纤维的掺入，混凝土的变形性能全面下降，但流动性有所增加，56d干燥收缩值与5mm变形荷载保持值均有所降低，分别下降了50×10-6与0.3KN/m，无法满足用于高强度高韧性纤维增强混凝土中高韧性的要求，更难以保证轨道两侧水沟电缆槽盖板的变形安全。
对比例2
本对比例提供一种混凝土，与实施例2的区别在于，混凝土的原料没有添加玄武岩纤维。
混凝土性能指标为：塌落度为48mm，28d抗压强度均＞74MPa，抗折强度＞19.5Mpa，极限变形率＞0.6％，快速冻融循环300次合格，抗渗等级P12合格，56d干燥收缩值480×10-6，竖向静活荷载≥5.1KN/m、5mm变形荷载保持值≥1.2KN/m。
没有玄武岩纤维的掺入，混凝土的抗压强度降低较多，极限变形率、竖向静活荷载以及抗折强度均有所降低，56d干燥收缩值与5mm变形荷载保持值均有所降低，分别下降了20×10-6与0.1KN/m，但流动性有所上升，无法满足用于高强度高韧性纤维增强混凝土中高强度的要求，更难以保证轨道两侧水沟电缆槽盖板的强度安全。
对比例3
本对比例提供一种混凝土，与实施例3的区别在于，混凝土的原料没有添加可再分散聚合物乳液或乳胶粉。
混凝土性能指标为：塌落度为55mm，28d抗压强度均＞85.3MPa，抗折强度＞19.1Mpa，极限变形率＞0.8％，快速冻融循环300次合格，抗渗等级P12合格，56d干燥收缩值540×10-6，竖向静活荷载≥5.1KN/m、5mm变形荷载保持值≥1.2KN/m。
没有可再分散聚合物乳液或乳胶粉的掺入，混凝土各项力学与变形指标均有小幅度降低，但流动性有所上升，但56d干燥收缩值升高80×10-6，虽仍满足用于高强度高韧性纤维增强混凝土中高强度与高韧性的要求，但本发明掺加了大量胶凝材料，干燥收缩大，若不使用可再分散聚合物乳液或乳胶粉，混凝土表面出现较大的拉应力，引起表面收缩开裂，同样使混凝土的抗碳化、抗渗、抗侵蚀等耐久性能降低。
对比例4
本对比例提供了一种混凝土，与实施例2的区别在于，混凝土的原料没有添加乳化石蜡。
混凝土性能指标为：塌落度为45mm，28d抗压强度均＞82MPa，抗折强度＞19.5Mpa，极限变形率＞0.8％，快速冻融循环300次合格，抗渗等级P12合格，56d干燥收缩值520×10-6，竖向静活荷载≥5.1KN/m、5mm变形荷载保持值≥1.1KN/m。
没有乳化石蜡的加入，产品的抗压抗折强度竖向静活荷载、5mm变形荷载保持值均有所降低，主要原因是纳米乳化石蜡能在高温蒸养下填充C-S-H凝胶间隙，并有效减少混凝土热伤损，增加力学强度。
可以看出，本申请实施例有效改善了高强混凝土容易断裂，高韧性混凝土强度不高的情况，在保证高强的前提下，有效降低材料的脆性，所提供的纤维增强混凝土具有抗压强度高，抗折性能优异的特点。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种纤维增强混凝土，其特征在于，主要由以下组分混合而得，按重量份数计，所述组分包括：水泥170-190份，石英砂180-200份，玄武岩纤维3.5-5份，聚乙烯醇纤维1.5-5份，胶凝材料225-285份，石灰石粉75-85份，可再分散聚合物1-3份，乳化石蜡0.1-1份，助剂0.2111-3.035份，水90-110份。
2.根据权利要求1所述的纤维增强混凝土，其特征在于，按重量份数计，所述胶凝材料包括：粉煤灰170-185份或煤矸石165-170份或粉煤灰-矿渣复合粉165-185份，矿粉45-60份或偏高岭土45-60份，火山灰25-40份或硅灰15-40份。
3.根据权利要求1所述的纤维增强混凝土，其特征在于，按重量份数计，所述助剂包括：减水剂0.2-2份，流变剂0.01-0.03份，消泡剂0.001-0.0005份，引气剂0.0001-0.0003份。
4.根据权利要求1所述的纤维增强混凝土，其特征在于，所述聚乙烯醇纤维的弹性模量≥48.5GPa，直径5-38μm，长度6-13mm。
5.根据权利要求1所述的纤维增强混凝土，其特征在于，所述玄武岩纤维的长度为12-18mm，纤维直径为6-8μm，延伸率≥2.5％，泊松比0.3，抗拉强度≥35MPa。
6.根据权利要求1所述的纤维增强混凝土，其特征在于，所述可再分散聚合物包括可再分散聚合物乳液和可再分散聚合物乳胶粉中的任意一种或两种；
所述可再分散聚合物乳液包括乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液、丁苯胶乳液、氯丁胶乳液、聚丙烯酸酯乳液、苯丙乳液以及聚乙酸乙烯酯乳液中的任意一种或至少两种；
可再分散聚合物乳胶粉包括醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与脂肪酸乙烯酯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉以及苯乙烯与丁二烯共聚胶粉中的任意一种或至少两种。
7.根据权利要求1所述的纤维增强混凝土，其特征在于，所述乳化石蜡固含量为20％-30％，粒径范围为120-724nm。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的纤维增强混凝土的制备方法，其特征在于，包括：将用于制备所述纤维增强混凝土的各组分搅拌混合。
9.如权利要求1至7任一项所述的纤维增强混凝土在制作道路盖板的应用。
10.一种纤维增强混凝土的原料，其特征在于，按重量份数计，包括：水泥170-190份，石英砂180-200份，玄武岩纤维3.5-5份，聚乙烯醇纤维1.5-5份，胶凝材料225-285份，石灰石粉75-85份，可再分散聚合物1-3份，乳化石蜡0.1-1份，助剂0.2111-3.035份。
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