CN112390591A

CN112390591A - 一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土及其制备方法

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Publication number: CN112390591A
Application number: CN202011303352.6A
Authority: CN
Inventors: 贺笑笑
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-11-19
Filing date: 2020-11-19
Publication date: 2021-02-23

Abstract

本发明涉及混凝土技术领域，公开了一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土及其制备方法。包括按质量百分比计的下述组分：硅酸盐水泥15‑20%、细集料20‑25%，粗集料15‑20%，改性碳纳米纤维5‑10%，聚羧酸减水剂1‑3%，余量为水；先将硅酸盐水泥、细集料和粗集料加入搅拌机中搅拌均匀，然后加入聚羧酸减水剂和水，搅拌混合均匀，最后加入改性碳纳米纤维，搅拌混合均匀，即得。本发明通过在混凝土添加经过改性的碳纳米纤维，不仅提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能，还提高混凝土的力学强度。

Description

一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，尤其是涉及一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称，通常讲的混凝土一词是指用水泥作为胶凝材料，砂、石作为集料，与水按照一定比例混合后经过搅拌而得到的水泥混凝土，也称为普通混凝土，广泛应用于土木工程。现实生活当中，道路、桥梁、房屋均需要混凝土作为原料进行实施，然而一般的混凝土存在抗硫酸盐侵蚀性能差和力学强度低等方面的问题。中国专利公开号CN104944863公开了一种再生细骨料高强自密实混凝土的制备方法，先将再生细骨料与所需饱和水混合搅拌均匀，再加入水泥、矿物掺合料、天然骨料、50-70％的拌合水、聚羧酸高效减水剂混合搅拌均匀，最后加入剩余一部分拌合水搅拌均匀。中国专利公开号CN106336171公开了一种循环流化床复合灰混凝土及其制备方法，包括拌合水、水泥、复合灰、碎石、聚羧酸减水剂、粉煤灰、矿粉混合制备得到。上述技术方案中混凝土在海洋环境中容易遭到硫酸盐侵蚀，导致混凝土出现开裂。中国专利公开号CN108484021公开了一种具有界面粘结状态自诊断功能的高抗拉强度水泥基修补材料及其制备方法，包括水、细骨料、水泥、硅灰、粉煤灰、碳纳米纤维、碳纤维、纳米二氧化硅、膨胀剂、减水剂。该技术方案中存在的问题是碳纳米纤维十分容易团聚，在水泥基材料中分散性能较差。

发明内容

本发明是为了克服以上现有技术混凝土不耐硫酸盐侵蚀和碳纳米纤维在混凝土中分散不均导致混凝土力学性能降低的问题，提供一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土。本发明通过在混凝土添加经过改性的碳纳米纤维，不仅提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能，还提高混凝土的力学强度。

本发明还提供了一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土，包括按质量百分比计的下述组分：

硅酸盐水泥15-20％、细集料20-25％，粗集料15-20％，改性碳纳米纤维5-10％，聚羧酸减水剂1-3％，余量为水。

作为优选，所述细集料为天然砂、人工砂中至少一种。

作为优选，所述粗集料为碎石、天然砂砾中至少一种。

作为优选，所述细集料的粒径为2-4mm。

作为优选，所述粗集料的粒径为6-12mm。

作为优选，所述改性碳纳米纤维的制备方法包括以下步骤：

将硫酸和硝酸混合后搅拌均匀，加入碳纳米纤维，加热保温反应4-6h，经过蒸馏水稀释后滴加氨水使溶液呈中性，经过抽滤、干燥，得到活化碳纳米纤维；将正硅酸四乙酯、乙醇和去离子水混合均匀，然后加入活化碳纳米纤维，搅拌混合均匀，得到混合液，水浴加热至70-75℃，滴加氨水，搅拌反应1-3h，静置陈化，经过抽滤、干燥后置于马弗炉中进行焙烧，得到二氧化硅包覆碳纳米纤维；将乙醇与去离子水混合得到乙醇与水的混合溶液，将环氧硅烷偶联剂和二氧化硅包覆碳纳米纤维加入乙醇与水的混合溶液中，调节pH至3-5，在50-60℃下搅拌反应1-4h，经过抽滤、干燥，得到偶联剂改性碳纳米纤维；将海藻酸钠加入去离子水中搅拌溶解，得到海藻酸钠溶液，将偶联剂改性碳纳米纤维加入海藻酸钠溶液中，加入四氯化锡催化剂，水浴加热至70-80℃，搅拌反应2-5h，经过抽滤、干燥，得到改性碳纳米纤维。

作为优选，所述活化碳纳米纤维与正硅酸四乙酯的质量比为1:2-5。

作为优选，所述二氧化硅包覆碳纳米纤维与环氧硅烷偶联剂的质量比为1:0.2-0.5。

作为优选，所述偶联剂改性碳纳米纤维与海藻酸钠的质量比为1:0.5-1。

一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：

将硅酸盐水泥、细集料和粗集料加入搅拌机中搅拌均匀，然后加入聚羧酸减水剂和水，搅拌混合均匀，最后加入改性碳纳米纤维，搅拌混合均匀，即得。

现有技术中为提高混凝土的力学性能采用的方法一般为在混凝土中添加聚合物纤维、玻璃纤维、碳纤维或者钢纤维作为混凝土的增强材料，利用纤维充当混凝土的增强骨架，提高混凝土的抗拉强度，抑制混凝土宏观裂缝的产生。但是对于混凝土内部微观裂缝的产生并没有起到抑制作用，微观裂缝的存在容易导致硫酸盐进入混凝土的内部，造成混凝土内部的侵蚀膨胀开裂。本发明通过在混凝土中添加碳纳米纤维能够抑制混凝土内部微观裂缝结构的产生，从而提高混凝土微观结构的密实性能，混凝土微观结构的密实性能提高有效阻止硫酸盐进入混凝土内部造成对混凝土内部的侵蚀作用；另外，由于碳纳米纤维粒径大小为纳米级，能够填充在混凝土内部形成的微小孔隙中，进一步提高混凝土的密实性，使混凝土具有优良的抗硫酸盐侵蚀性能。另一方面，碳纳米纤维在混凝土中起到骨架增强作用，能够提高混凝土的力学强度。

由于碳纳米纤维粒径大小为纳米级，而且呈现一定的疏水性质，添加到混凝土中十分容易发生团聚，导致碳纳米纤维在混凝土内部呈现杂乱无章的状态，引起局部出现团聚或无一根现象，进而导致碳纳米纤维对混凝土的性能提升作用减弱。对此本发明对碳纳米纤维进行改性处理，提高其在混凝土中的分散性能，通过在碳纳米纤维上接枝海藻酸钠，海藻酸钠中水溶液中电离后带负电，从而使碳纳米纤维表面带负电荷，碳纳米纤维之间存在静电排斥作用，从而避免碳纳米纤维出现团聚，提高其在混凝土内部的分散性能。另一方面，由于碳纳米纤维表面带负电，其会对硫酸根产生排斥作用力，阻止硫酸根进入混凝土内部，进一步提高混混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。

经过诸多实验分析研究发现将碳纳米纤维与混凝土其他组分混合过程中，碳纳米纤维与其他粒子混合搅拌而产生剧烈摩擦作用，导致部分碳纳米纤维的微观结构发生破坏，影响碳纳米纤维对混凝土性能的提升。对比本发明进一步对碳纳米纤维进行改性处理，先使用硫酸和硝酸对碳纳米纤维进行氧化处理，使碳纳米纤维负载羧基、羟基等基团，然后以正硅酸四乙酯为前驱体水解制备纳米二氧化硅，利用纳米二氧化硅表面的羟基与碳纳米纤维表面的活性基团存在氢键引力作用，将纳米二氧化硅结合在碳纳米纤维表面，经过高温煅烧使碳纳米纤维表面包覆一层二氧化硅层，二氧化硅层起到对碳纳米纤维的增强保护作用，避免碳纳米纤维与其他粒子混合搅拌摩擦造成碳纳米纤维微观结构的破坏。

附图说明

图1为实施例1、对比例1-3和对照例混凝土试件的质量损失率随混凝土试件在质量浓度为10％硫酸钠溶液浸泡时间的变化关系图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例，其中所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

实施例1

改性碳纳米纤维的制备方法包括以下步骤：

将质量分数为70％的硫酸溶液和质量分数为30％的硝酸溶液按照体积比1:2混合后搅拌均匀，加入碳纳米纤维，加热保温反应5h，经过蒸馏水稀释后滴加氨水使溶液呈中性，经过抽滤、干燥，得到活化碳纳米纤维；将正硅酸四乙酯、乙醇和去离子水按照体积比1:2:2混合均匀，然后加入活化碳纳米纤维，活化碳纳米纤维与正硅酸四乙酯的质量比为1:4，搅拌混合均匀，得到混合液，水浴加热至75℃，滴加质量浓度为25％的氨水溶液，氨水溶液添加量为正硅酸四乙酯的5wt％，搅拌反应2.5h，静置陈化8h，经过抽滤、干燥后置于马弗炉中在400℃下进行焙烧2h，得到二氧化硅包覆碳纳米纤维；将乙醇与去离子水按照体积比1:8混合得到乙醇与水的混合溶液，将环氧硅烷偶联剂KH560和二氧化硅包覆碳纳米纤维加入乙醇与水的混合溶液中，二氧化硅包覆碳纳米纤维与环氧硅烷偶联剂的质量比为1:0.4，二氧化硅包覆碳纳米纤维占乙醇与水混合溶液的质量百分比为10％，调节pH至3，在60℃下搅拌反应3h，经过抽滤、干燥，得到偶联剂改性碳纳米纤维；将海藻酸钠加入去离子水中搅拌溶解，得到海藻酸钠溶液，将偶联剂改性碳纳米纤维加入海藻酸钠溶液中，偶联剂改性碳纳米纤维与海藻酸钠的质量比为1:0.9，加入四氯化锡催化剂，四氯化锡添加量为海藻酸钠质量的3％，水浴加热至70℃，搅拌反应4h，经过抽滤、干燥，得到改性碳纳米纤维。

掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土，包括按质量百分比计的下述组分：硅酸盐水泥18％、细集料天然砂(粒径为2-4mm)24％，粗集料碎石(粒径为6-12mm)19％，改性碳纳米纤维8％，聚羧酸减水剂2％，余量为水。

掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：

实施例2

改性碳纳米纤维的制备方法包括以下步骤：

将质量分数为70％的硫酸溶液和质量分数为30％的硝酸溶液按照体积比1:2混合后搅拌均匀，加入碳纳米纤维，加热保温反应4.5h，经过蒸馏水稀释后滴加氨水使溶液呈中性，经过抽滤、干燥，得到活化碳纳米纤维；将正硅酸四乙酯、乙醇和去离子水按照体积比1:2:2混合均匀，然后加入活化碳纳米纤维，活化碳纳米纤维与正硅酸四乙酯的质量比为1:2.5，搅拌混合均匀，得到混合液，水浴加热至70℃，滴加质量浓度为25％的氨水溶液，氨水溶液添加量为正硅酸四乙酯的5wt％，搅拌反应1.5h，静置陈化8h，经过抽滤、干燥后置于马弗炉中在400℃下进行焙烧2h，得到二氧化硅包覆碳纳米纤维；将乙醇与去离子水按照体积比1:8混合得到乙醇与水的混合溶液，将环氧硅烷偶联剂KH560和二氧化硅包覆碳纳米纤维加入乙醇与水的混合溶液中，二氧化硅包覆碳纳米纤维与环氧硅烷偶联剂的质量比为1:0.3，二氧化硅包覆碳纳米纤维占乙醇与水混合溶液的质量百分比为10％，调节pH至5，在50℃下搅拌反应2h，经过抽滤、干燥，得到偶联剂改性碳纳米纤维；将海藻酸钠加入去离子水中搅拌溶解，得到海藻酸钠溶液，将偶联剂改性碳纳米纤维加入海藻酸钠溶液中，偶联剂改性碳纳米纤维与海藻酸钠的质量比为1:0.6，加入四氯化锡催化剂，四氯化锡添加量为海藻酸钠质量的3％，水浴加热至80℃，搅拌反应3h，经过抽滤、干燥，得到改性碳纳米纤维。

掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土，包括按质量百分比计的下述组分：硅酸盐水泥16％、细集料天然砂(粒径为2-4mm)21％，粗集料天然砂砾(粒径为6-12mm)16％，改性碳纳米纤维6％，聚羧酸减水剂2％，余量为水。

实施例3

改性碳纳米纤维的制备方法包括以下步骤：

将质量分数为70％的硫酸溶液和质量分数为30％的硝酸溶液按照体积比1:2混合后搅拌均匀，加入碳纳米纤维，加热保温反应6h，经过蒸馏水稀释后滴加氨水使溶液呈中性，经过抽滤、干燥，得到活化碳纳米纤维；将正硅酸四乙酯、乙醇和去离子水按照体积比1:2:2混合均匀，然后加入活化碳纳米纤维，活化碳纳米纤维与正硅酸四乙酯的质量比为1:5，搅拌混合均匀，得到混合液，水浴加热至73℃，滴加质量浓度为25％的氨水溶液，氨水溶液添加量为正硅酸四乙酯的5wt％，搅拌反应3h，静置陈化8h，经过抽滤、干燥后置于马弗炉中在400℃下进行焙烧2h，得到二氧化硅包覆碳纳米纤维；将乙醇与去离子水按照体积比1:8混合得到乙醇与水的混合溶液，将环氧硅烷偶联剂KH560和二氧化硅包覆碳纳米纤维加入乙醇与水的混合溶液中，二氧化硅包覆碳纳米纤维与环氧硅烷偶联剂的质量比为1:0.5，二氧化硅包覆碳纳米纤维占乙醇与水混合溶液的质量百分比为10％，调节pH至4，在55℃下搅拌反应4h，经过抽滤、干燥，得到偶联剂改性碳纳米纤维；将海藻酸钠加入去离子水中搅拌溶解，得到海藻酸钠溶液，将偶联剂改性碳纳米纤维加入海藻酸钠溶液中，偶联剂改性碳纳米纤维与海藻酸钠的质量比为1:1，加入四氯化锡催化剂，四氯化锡添加量为海藻酸钠质量的3％，水浴加热至75℃，搅拌反应5h，经过抽滤、干燥，得到改性碳纳米纤维。

掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土，包括按质量百分比计的下述组分：硅酸盐水泥20％、细集料人工砂(粒径为2-4mm)25％，粗集料碎石(粒径为6-12mm)20％，改性碳纳米纤维10％，聚羧酸减水剂3％，余量为水。

实施例4

改性碳纳米纤维的制备方法包括以下步骤：

将质量分数为70％的硫酸溶液和质量分数为30％的硝酸溶液按照体积比1:2混合后搅拌均匀，加入碳纳米纤维，加热保温反应4h，经过蒸馏水稀释后滴加氨水使溶液呈中性，经过抽滤、干燥，得到活化碳纳米纤维；将正硅酸四乙酯、乙醇和去离子水按照体积比1:2:2混合均匀，然后加入活化碳纳米纤维，活化碳纳米纤维与正硅酸四乙酯的质量比为1:2，搅拌混合均匀，得到混合液，水浴加热至73℃，滴加质量浓度为25％的氨水溶液，氨水溶液添加量为正硅酸四乙酯的5wt％，搅拌反应1h，静置陈化8h，经过抽滤、干燥后置于马弗炉中在400℃下进行焙烧2h，得到二氧化硅包覆碳纳米纤维；将乙醇与去离子水按照体积比1:8混合得到乙醇与水的混合溶液，将环氧硅烷偶联剂KH560和二氧化硅包覆碳纳米纤维加入乙醇与水的混合溶液中，二氧化硅包覆碳纳米纤维与环氧硅烷偶联剂的质量比为1:0.2，二氧化硅包覆碳纳米纤维占乙醇与水混合溶液的质量百分比为10％，调节pH至4，在55℃下搅拌反应1h，经过抽滤、干燥，得到偶联剂改性碳纳米纤维；将海藻酸钠加入去离子水中搅拌溶解，得到海藻酸钠溶液，将偶联剂改性碳纳米纤维加入海藻酸钠溶液中，偶联剂改性碳纳米纤维与海藻酸钠的质量比为1:0.5，加入四氯化锡催化剂，四氯化锡添加量为海藻酸钠质量的3％，水浴加热至75℃，搅拌反应2h，经过抽滤、干燥，得到改性碳纳米纤维。

掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土，包括按质量百分比计的下述组分：硅酸盐水泥15％、细集料人工砂(粒径为2-4mm)20％，粗集料天然砂砾(粒径为6-12mm)15％，改性碳纳米纤维5％，聚羧酸减水剂1％，余量为水。

实施例5

改性碳纳米纤维的制备方法包括以下步骤：

将质量分数为70％的硫酸溶液和质量分数为30％的硝酸溶液按照体积比1:2混合后搅拌均匀，加入碳纳米纤维，加热保温反应5h，经过蒸馏水稀释后滴加氨水使溶液呈中性，经过抽滤、干燥，得到活化碳纳米纤维；将正硅酸四乙酯、乙醇和去离子水按照体积比1:2:2混合均匀，然后加入活化碳纳米纤维，活化碳纳米纤维与正硅酸四乙酯的质量比为1:3，搅拌混合均匀，得到混合液，水浴加热至73℃，滴加质量浓度为25％的氨水溶液，氨水溶液添加量为正硅酸四乙酯的5wt％，搅拌反应2h，静置陈化8h，经过抽滤、干燥后置于马弗炉中在400℃下进行焙烧2h，得到二氧化硅包覆碳纳米纤维；将乙醇与去离子水按照体积比1:8混合得到乙醇与水的混合溶液，将环氧硅烷偶联剂KH560和二氧化硅包覆碳纳米纤维加入乙醇与水的混合溶液中，二氧化硅包覆碳纳米纤维与环氧硅烷偶联剂的质量比为1:0.3，二氧化硅包覆碳纳米纤维占乙醇与水混合溶液的质量百分比为10％，调节pH至4，在55℃下搅拌反应3h，经过抽滤、干燥，得到偶联剂改性碳纳米纤维；将海藻酸钠加入去离子水中搅拌溶解，得到海藻酸钠溶液，将偶联剂改性碳纳米纤维加入海藻酸钠溶液中，偶联剂改性碳纳米纤维与海藻酸钠的质量比为1:0.8，加入四氯化锡催化剂，四氯化锡添加量为海藻酸钠质量的3％，水浴加热至75℃，搅拌反应3h，经过抽滤、干燥，得到改性碳纳米纤维。

掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土，包括按质量百分比计的下述组分：硅酸盐水泥17％、细集料天然砂(粒径为2-4mm)23％，粗集料天然砂砾(粒径为6-12mm)17％，改性碳纳米纤维8％，聚羧酸减水剂2％，余量为水。

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于将改性碳纳米纤维替换为未经过改性处理的碳纳米纤维。

对比例2

对比例2(碳纳米纤维未经过纳米二氧化硅包覆处理)与实施例1的区别在于改性碳纳米纤维的制备方法包括以下步骤：

将质量分数为70％的硫酸溶液和质量分数为30％的硝酸溶液按照体积比1:2混合后搅拌均匀，加入碳纳米纤维，加热保温反应5h，经过蒸馏水稀释后滴加氨水使溶液呈中性，经过抽滤、干燥，得到活化碳纳米纤维；将乙醇与去离子水按照体积比1:8混合得到乙醇与水的混合溶液，将环氧硅烷偶联剂KH560和活化碳纳米纤维加入乙醇与水的混合溶液中，活化碳纳米纤维与环氧硅烷偶联剂的质量比为1:0.4，活化碳纳米纤维占乙醇与水混合溶液的质量百分比为10％，调节pH至3，在60℃下搅拌反应3h，经过抽滤、干燥，得到偶联剂改性碳纳米纤维；将海藻酸钠加入去离子水中搅拌溶解，得到海藻酸钠溶液，将偶联剂改性碳纳米纤维加入海藻酸钠溶液中，偶联剂改性碳纳米纤维与海藻酸钠的质量比为1:0.9，加入四氯化锡催化剂，四氯化锡添加量为海藻酸钠质量的3％，水浴加热至70℃，搅拌反应4h，经过抽滤、干燥，得到改性碳纳米纤维。

对比例3

对比例3(未经过海藻酸钠接枝改性)与实施例1的区别在于改性碳纳米纤维的制备方法包括以下步骤：

将质量分数为70％的硫酸溶液和质量分数为30％的硝酸溶液按照体积比1:2混合后搅拌均匀，加入碳纳米纤维，加热保温反应5h，经过蒸馏水稀释后滴加氨水使溶液呈中性，经过抽滤、干燥，得到活化碳纳米纤维；将正硅酸四乙酯、乙醇和去离子水按照体积比1:2:2混合均匀，然后加入活化碳纳米纤维，活化碳纳米纤维与正硅酸四乙酯的质量比为1:4，搅拌混合均匀，得到混合液，水浴加热至75℃，滴加质量浓度为25％的氨水溶液，氨水溶液添加量为正硅酸四乙酯的5wt％，搅拌反应2.5h，静置陈化8h，经过抽滤、干燥后置于马弗炉中在400℃下进行焙烧2h，得到改性碳纳米纤维。

对照例

对照例中混凝土中不添加改性碳纳米纤维。

混凝土性能检测：

一、抗压强度测试：参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)对非标准试块进行抗压强度试验。试验仪器为量程600kN的压力试验机，抗压强度测试方法操作步骤如下：将100mm×100mm×100mm的试块的成型侧面置于压力试验机的测试中心，启动压力试验机，以0.1-0.15Mpa/s的加荷速率连续均匀地加载。当试件发生变形破坏后记录荷载值。抗压强度值按照下式进行计算：f_c＝0.95F/A；其中f_c表示试件抗压强度(MPa)；F表示试件破坏荷载(N)；A表示试件受荷载面积(mm²)，测试结果见表1。

二、抗折强度测试：参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)对非标准块进行抗折强度测试。测试的仪器为液压式万能试验机，抗折强度测试方法操作步骤如下：将100mm×100mm×400mm的试块侧面朝上，保证支座及承压面与圆柱的接触面稳定，以0.01-0.015Mpa/s的速率均匀加载，记录破坏荷载及裂缝位置。抗折强度值按照下式进行计算：f_f＝Fl/bh²；其中代表试件抗折强度(MPa)，F代表试件破坏荷载(N)，l代表支座间跨度(mm)，b代表试件截面宽度(mm)，h代表截面高度(mm)，测试结果见表1。

三、硫酸钠溶液浸泡侵蚀试验：将无水硫酸钠晶体加入去离子水中搅拌溶解配制成质量浓度为10％的硫酸钠溶液，采用长期浸泡试验，完全浸泡30d、40d、50d、60d，达到侵蚀龄期后测试混凝土的质量损失率。

质量损失率计算：采用精度为0.01g的电子称测量烘干后试块的初始质量，作为计算质量损失率的质量是每组三个试块初始质量的平均值，计算公式如下：W_t＝(G₀-G_n)/G₀；式中，Wt表示混凝土试块的质量损失率(％)；G₀表示混凝土试块初始质量平均值；G_n表示混凝土试块硫酸钠浸泡后称量的质量平均值，测试结果见表1和图1。

表1：

由上述测结果可以得到实施例混凝土试样的力学强度和抗硫酸盐侵蚀性能均优于对比例和对照例。实施例与对比例1对比可以得到对碳纳米纤维进行改性处理后，提高碳纳米纤维在混凝土中的分散性能，能够显著提高混凝土的力学强度和抗硫酸盐侵蚀性能。实施例与对比例2对比可以得碳纳米纤维经过纳米二氧化硅包覆处理后，能够进一步提高混凝土的力学强度和抗硫酸盐侵蚀性能。由实施例、对比例2、对比例3进行对比可以得到使用海藻酸钠对碳纳米纤维接枝改性处理后能够提高碳纳米纤维的分散性能，进而提高混凝土的力学强度和抗硫酸盐侵蚀性能。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土，其特征在于，包括按质量百分比计的下述组分：

硅酸盐水泥15-20%、细集料20-25%，粗集料15-20%，改性碳纳米纤维5-10%，聚羧酸减水剂1-3%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土，其特征在于，所述细集料为天然砂、人工砂中至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土，其特征在于，所述粗集料为碎石、天然砂砾中至少一种。

4.根据权利要求2所述的一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土，其特征在于，所述细集料的粒径为2-4mm。

5.根据权利要求3所述的一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土，其特征在于，所述粗集料的粒径为6-12mm。

6.根据权利要求1所述的一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土，其特征在于，所述改性碳纳米纤维的制备方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土，其特征在于，所述活化碳纳米纤维与正硅酸四乙酯的质量比为1:2-5。

8.根据权利要求6所述的一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土，其特征在于，所述二氧化硅包覆碳纳米纤维与环氧硅烷偶联剂的质量比为1:0.2-0.5。

9.根据权利要求6所述的一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土，其特征在于，所述偶联剂改性碳纳米纤维与海藻酸钠的质量比为1:0.5-1。

10.一种如权利要求1-9任一权利要求所述的掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将硅酸盐水泥、细集料和粗集料加入搅拌机中搅拌均匀，然后加入聚羧酸减水剂和水，搅拌混合均匀，最后加入改性碳纳米纤维，搅拌混合均匀，即得。