CN115368065A - 一种高强度、抗冻融混凝土预制件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及混凝土预制件的技术领域，具体公开了一种高强度、抗冻融混凝土预制件及其制备方法。一种高强度、抗冻融混凝土预制件包括如下重量分数的组分：改性纤维13‑17份；三元乙丙橡胶乳液4‑6份；硫化剂0.1‑0.15份；促进剂0.1‑0.2份；偶联剂0.03‑0.1份；粉煤灰0‑5份；水泥40‑50份；砂50‑60份；石子10‑15份；水13‑17份；减水剂0.4‑0.8份；其中，所述改性纤维的制备方法为：向水性包埋壁材中加入乙二醇、纳米粉料，搅拌混合，得到混合物A；向混合物A中加入亲水纤维，浸渍、过滤去除滤液，干燥、固化，得到混合物B；向混合物B中加入交联剂，搅拌混合，过滤去除滤液，即得改性纤维。本申请的产品，其具有高强度、抗冻融性能好、防水性能好的优点。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土预制件的技术领域，更具体地说，它涉及一种高强度、抗冻融混凝土预制件及其制备方法。
背景技术
混凝土预制件是指在工厂中通过标准化、机械化生产方式加工生产的混凝土制品，因其相较于现浇混凝土具有更便利、制备效率高等的优势，而广泛应用在建筑、交通、水利领域。
抗冻融性能是混凝土预制件的性能标准之一，混凝土固化后存留在毛细孔中的自由水遇冷结晶，发生膨胀，当膨胀体积超出混凝土内部孔隙时，则会引起混凝土内部结构的破坏，导致混凝土开裂，即混凝土冻融破坏。
而为了降低抗冻融损伤，一般向混凝土预制件的成分中加入引气剂，增加混凝土内部气孔的密度，结晶的水进入气孔中，从而减小混凝土内部结构破坏的情况发生，但气孔的密度增加，降低了混凝土预制件的抗压强度。
相关技术中，存在一种混凝土预制件，其包括如下重量分数的组分：水泥787kg、粉煤灰119kg、石子597kg、沙子382kg、水317kg、减水剂1.85kg、碳素钢纤维156kg、端钩型钢纤维156kg、镀铜钢纤维156kg，以高掺合量的纤维增强混凝土预制件的抗压强度，其28天抗压强度达到73.6MPa。
针对上述相关技术，发明人发现，通过加入纤维可提高抗压强度，并在一定程度上提高混凝土预制件的抗冻融性能，但混凝土预制件的抗冻融性能较差，易造成冻融损伤，降低混凝土预制件的使用寿命。因此，研究出一种抗压强度高且抗冻融性能好的混凝土预制件具有十分重要意义。
发明内容
为了在保障混凝土预制件抗压强度高的基础上，提高混凝土预制件的抗冻融性能，本申请提供一种高强度、抗冻融的混凝土预制件及其制备方法。
本申请提供的一种高强度、抗冻融的混凝土预制件采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种一种高强度、抗冻融混凝土预制件，采用如下的技术方案：
一种高强度、抗冻融混凝土预制件，包括如下重量分数的组分：
改性纤维13-17份；
三元乙丙橡胶乳液4-6份；
硫化剂0.1-0.15份；
促进剂0.1-0.2份；
偶联剂0.03-0.1份；
粉煤灰0-5份；
水泥40-50份；
砂50-60份；
石子10-15份；
水13-17份；
减水剂0.4-0.8份；
其中，所述改性纤维的制备方法为：向水性包埋壁材中加入乙二醇、纳米粉料，搅拌混合，得到混合物A；向混合物A中加入亲水纤维，浸渍、过滤去除滤液，干燥、固化，得到混合物B；向混合物B中加入交联剂，搅拌混合，过滤去除滤液，即得改性纤维。
通过采用上述技术方案，通过加入亲水纤维吸取并汇集混凝土预制件毛细孔中的水分，通过加入纳米粉料和乙二醇，可增强水性包埋壁材的韧性，通过水性包埋壁材包裹亲水纤维，缩减纤维上吸附的水的结晶膨胀体积，减小因膨胀体积较大造成冻融破坏的情况发生。且乙二醇可降低水的冰点，使水分子不易结晶膨胀，从根本上缩减结晶膨胀的体积。
而固化在水泥中的三元乙丙橡胶具有一定的弹性，通过发生形变容纳膨胀的结晶，减小因膨胀对混凝土内部结构的损坏，从而在替代气孔、保障混凝土预制件抗压强度的基础上，提高混凝土预制件的抗冻融性能；且固化后的三元乙丙橡胶具有防水性，赋予混凝土预制件良好的防水性能，减少外部的环境水浸入导致冻融破坏的情况发生。
对本申请制得的混凝土预制件进行性能检测，其失重5％时的冻融循环次数达到430次，防水等级达到5级，抗压强度最低为72.3MPa，表明本申请制得的为一种高强度、防水性好、抗冻融性能优异的混凝土预制件。
优选的，水性包埋壁材、乙二醇、纳米粉料的重量比为(5-7):(1.46-1.8):(0.5-0.9)。
通过采用上述技术方案，将本申请制得的混凝土预制件进行性能测试，当水性包埋壁材、乙二醇、纳米粉料、亲水纤维的重量比处于上述范围内时，混凝土预制件的抗冻融性能较好，冻融循环次数达到445-451次。
优选的，水性包埋壁材为明胶溶液和阿拉伯胶溶液的混合物。
通过采用上述技术方案，明胶具有良好的亲水性，在亲水纤维表面形成一层亲水层，保障亲水纤维对混凝土预制件毛细孔中自由水的吸附和汇集。同时通过阿拉伯胶和明胶的复配，提高了水性包埋壁材的韧性，包覆并削减自由水结晶过程的形变量，从而减少混凝土预制件内部的自由水因冻融循环，导致损坏混凝土预制件内部的情况，提高混凝土预制件的抗冻融性能。
优选的，水性包埋壁材与亲水纤维的重量比为(5-7):1。
通过采用上述技术方案，对本申请制得的混凝土预制件进行性能检测，其冻融循环次数由分别提升至463-466次，表明当水性包埋壁材与亲水纤维的重量比处于上述范围内时，浸渍效果更好，混凝土预制件的抗冻融性能更好。
优选的，在向包埋浸渍液中加入亲水纤维浸渍的过程中，浸渍具体步骤为：
先将亲水纤维进行第一次浸渍，水性包埋壁材由浓度为20wt％的明胶溶液和浓度为10wt％的阿拉伯胶溶液，按重量比(2-5):1混合得到；
再将亲水纤维进行第二次浸渍，水性包埋壁材由浓度为40wt％的明胶溶液和浓度为20wt％的阿拉伯胶溶液，按重量比(1-2):1混合得到。
通过采用上述技术方案，对本申请制得的混凝土预制件进行性能检测，其冻融循环次数最高达471次，表明亲水纤维在浓度先低后高的两个液体中浸渍，相较于单次浸渍，具有更好的浸渍效果，水性包埋壁材充分包裹亲水纤维，混凝土预制件的抗冻融性能更好。
优选的，在向水性包埋壁材中加入乙二醇、纳米粉料的过程中还加入有三乙醇胺、聚乙烯醇。
通过采用上述技术方案，将本申请制得的混凝土预制件进行性能检测，其抗冻融次数进一步提升至493次，混凝土预制件的抗冻融性能更佳。分析其原因可能在于，三乙醇胺作为一种小分子增塑剂，可深入水性包埋壁材得分子中，削弱氢键作用，提高水性包埋壁材固化成膜后的塑性，进而提高膜的强度；但同时三乙醇胺的加入会降低膜的拉伸强度和断裂伸长率，因此加入聚乙烯醇，聚乙烯醇含有小的分子链段，使得分子链段柔性较大，从而可提高膜的断裂伸长率，平衡由于三乙醇胺的引入造成的膜的断裂伸长率下降的问题，通过二者与水性包埋壁材的复配，提高水性包埋壁材的抗形变性能，包裹纤维而不易断裂，减少纤维上的水结晶膨胀。
优选的，三乙醇胺、聚乙烯醇的添加量与水性包埋壁材的重量比为(0.13-0.2):(0.1-0.15):1。
通过采用上述技术方案，当三乙醇胺、聚乙烯醇的添加量与水性包埋壁材的重量比处于上述范围内时，三者具有较优的协同效果，混凝土预制件的冻融循环天数达到495-497天，进一步提高了混凝土预制件的抗冻融性能。
优选的，亲水纤维的纤维长度为8-38mm。
通过采用上述技术方案，对本申请制得的混凝土预制件进行性能检测，当亲水纤维的纤维长度处于上述范围内时，混凝土预制件的性能更佳，抗压强度最优达到75.6-75.9MPa，冻融循环次数为495-497次，防水等级为5级，综合性能最优。
优选的，包括如下重量分数的组分：
改性纤维13-17份；
三元乙丙橡胶乳液4-6份；
硫化剂0.1-0.15份；
促进剂0.1-0.2份；
偶联剂0.03-0.1份；
粉煤灰3.5-4.5份；
水泥40-50份；
砂50-60份；
石子10-15份；
水13-15份；
减水剂0.4-0.8份。
通过采用上述技术方案，通过加入粉煤灰，改善混凝土的和易性和流动性，平衡由于三元乙丙橡胶带来的和易性降低的影响，同时降低了水的使用量。
第二方面，本申请提供一种高强度、抗冻融混凝土预制件的制备方法，采用如下的技术方案：
一种高强度、抗冻融混凝土预制件的制备方法，包括如下步骤：
S1、向水泥中加入改性纤维、砂、石子、粉煤灰和水，搅拌混合，得到混合物C；
S2、向混合物C中加入三元乙丙橡胶乳液，搅拌混合，得到混合物D；
S3、向混合物D中加入硫化剂、促进剂、偶联剂和减水剂，搅拌混合，得到混合料浆；
S4、将混合料浆注入模具中，振动、静置、振动、静置养护，脱模，即得一种高强度、抗冻融混凝土预制件。
通过采用上述技术方案，通过先后的两次振动和静置，使混合料浆密实度较高，减少混凝土预制件内部得气孔数量，提高抗压强度，且工艺简单，反应条件温和安全，适用于对混凝土预制件的工业化大规模制备，且制得的为一种高强度、抗冻融性能好、防水性好的混凝土预制件。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请通过使用强韧的水性包埋壁材包裹亲水纤维，使得亲水纤维上的水的结晶过程受到阻碍，从而缩减吸附在亲水纤维上的水的结晶膨胀的形变量，从而缩减了混凝土预制件内部自由水的结晶膨胀体积，而在水分子结晶后造成三元乙丙橡胶的弹性形变，使得三元乙丙橡胶容纳结晶，从而在双重作用下，减少冻融循环下对混凝土预制件内部的损伤，具有在保障混凝土预制件结构强度的基础上，提高抗冻融性能的效果；
2、本申请中通过对亲水纤维进行先低浓度，后高浓度的两次浸渍，提高了浸渍效果，使得水性包埋壁材充分包裹亲水纤维，提高了混凝土预制件的抗冻融性能；
3、本申请中通过三乙醇胺和聚乙烯醇的复配，提高了水性包埋壁材的韧性，进而提高了水性包埋壁材的抗形变性能，进一步提高混凝土预制件的抗冻融性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
制备例
制备例1
一种改性纤维，其制备方法为：向水性包埋壁材中加入乙二醇、纳米粉料，搅拌混合，水浴条件70℃下反应30min，得到混合物A；向混合物A中加入亲水纤维，25℃下浸渍5h、过滤去除滤液，通风干燥1h、4℃下固化3h，得到混合物B；向混合物B中加入交联剂，搅拌混合，90℃下反应10min，过滤去除滤液，即得改性纤维；
其中，水性包埋壁材为浓度为40wt％的明胶溶液；
纳米粉料为亲水性纳米二氧化硅，粒径为20nm；
亲水纤维为纤维素纤维，长度2-3mm，直径15-20μm，抗拉强度1000MPa；
交联剂为浓度为10wt％的戊二醛溶液；
明胶溶液、乙二醇、纳米二氧化硅、纤维素纤维、戊二醛溶液的重量比为5:1.3:0.4:0.9:3。
制备例2-4
一种改性纤维，与制备例1的区别之处在于，明胶溶液、乙二醇、纳米二氧化硅、纤维素纤维的重量比不同，具体如表1所示。
表1制备例1-4中各组分及其重量(kg)
制备例5
一种改性纤维，与制备例3的区别之处在于，水性包埋壁材的使用情况不同，本实施例中使用等量的浓度为40wt％的明胶溶液和浓度为20wt％的阿拉伯胶溶液按重量比1:1的混合物代替明胶溶液。
制备例6
一种改性纤维，与制备例5的区别之处在于，水性包埋壁材与亲水纤维的重量为5:1。
制备例7
一种改性纤维，与制备例5的区别之处在于，水性包埋壁材与亲水纤维的重量为6:1。
制备例8
一种改性纤维，与制备例5的区别之处在于，水性包埋壁材与亲水纤维的重量为7:1。
制备例9
一种改性纤维，与制备例7的区别之处在于，在向包埋浸渍液中加入纤维的浸渍方法不同，浸渍具体步骤为：
先将亲水纤维进行第一次浸渍，水性包埋壁材由浓度为20wt％的明胶溶液和浓度为10wt％的阿拉伯胶溶液，按重量比2:1混合得到；
再将亲水纤维进行第二次浸渍，水性包埋壁材由浓度为40wt％的明胶溶液和浓度为20wt％的阿拉伯胶溶液，按重量比1:1混合得到。
制备例10
一种改性纤维，与制备例7的区别之处在于，在向包埋浸渍液中加入纤维的浸渍方法不同，浸渍具体步骤为：
先将亲水纤维进行第一次浸渍，水性包埋壁材由浓度为20wt％的明胶溶液和浓度为10wt％的阿拉伯胶溶液，按重量比3.5:1混合得到；
再将亲水纤维进行第二次浸渍，水性包埋壁材由浓度为40wt％的明胶溶液和浓度为20wt％的阿拉伯胶溶液，按重量比1.2:1混合得到。
制备例11
一种改性纤维，与制备例7的区别之处在于，在向混合液A中加入纤维的浸渍方法不同，浸渍具体步骤为：
先将亲水纤维进行第一次浸渍，水性包埋壁材由浓度为20wt％的明胶溶液和浓度为10wt％的阿拉伯胶溶液，按重量比5:1混合得到；
再将亲水纤维进行第二次浸渍，水性包埋壁材由浓度为40wt％的明胶溶液和浓度为20wt％的阿拉伯胶溶液，按重量比1.5:1混合得到。
制备例12
一种改性纤维，与制备例11的区别之处在于，在向水性包埋壁材中加入乙二醇、纳米粉料的过程中还加入有三乙醇胺、聚乙烯醇；
三乙醇胺、聚乙烯醇的添加量与水性包埋壁材的重量比为0.1:0.05:1。
制备例13
一种改性纤维，与制备例12的区别之处在于，三乙醇胺、聚乙烯醇的添加量与水性包埋壁材的重量比为0.13:0.1:1。
制备例14
一种改性纤维，与制备例12的区别之处在于，三乙醇胺、聚乙烯醇的添加量与水性包埋壁材的重量比为0.17:0.12:1。
制备例15
一种改性纤维，与制备例12的区别之处在于，三乙醇胺、聚乙烯醇的添加量与水性包埋壁材的重量比为0.2:0.15:1。
制备例16
一种改性纤维，与制备例14的区别之处在于，纤维素纤维的长度不同，纤维素纤维长度为8mm。
制备例17
一种改性纤维，与制备例14的区别之处在于，纤维素纤维的长度不同，纤维素纤维长度为20mm。
制备例18
一种改性纤维，与制备例14的区别之处在于，纤维素纤维的长度不同，纤维素纤维长度为38mm。
实施例
实施例1
一种高强度、抗冻融混凝土预制件，各组分及其相应的重量如表2所示，并通过如下步骤制备获得：
S1、向水泥中加入改性纤维、砂、石子、粉煤灰和水，搅拌混合，25℃下反应20min，得到混合物C；
S2、向混合物C中加入三元乙丙橡胶乳液，搅拌混合，25℃下反应30min，得到混合物D；
S3、向混合物D中加入硫化剂、促进剂、偶联剂和减水剂，搅拌混合，40℃下反应30min，得到混合料浆；
S4、将混合料浆注入带模具中，在击振力140KN、振动频率3500的条件下振动50min、静置10min；再在击振力110KN、振动频率3000的条件下振动30min、60℃下静置养护8h后，脱模，即得一种高强度、抗冻融混凝土预制件；
其中，改性纤维由制备例1制备获得；
水泥：硅酸盐水泥；
砂：淡化海砂，细度1.6-2.2μF；
石：碎石，粒径为20-40mm；
三元乙丙橡胶乳液：三元乙丙橡胶、正己烷按重量比1:5的混合液，三元乙丙橡胶：乙烯含量70％、丙烯含量29.5％、ENB含量0.5％；
硫化剂：乙烯基三甲氧基硅烷；
促进剂：橡胶促进剂CZ；
偶联剂：KH-550；
减水剂：聚羧酸减水剂。
实施例2-5
一种高强度、抗冻融混凝土预制件，与实施例1的区别之处在于，各组分的使用量不同，具体如表2所示。
实施例6-8
一种高强度、抗冻融混凝土预制件，与实施例3的区别之处在于，改性纤维的使用情况不同，在改性纤维的制备步骤中，明胶溶液、乙二醇、纳米二氧化硅、纤维素纤维的重量比不同。
实施例9
一种高强度、抗冻融混凝土预制件，与实施例7的区别之处在于，改性纤维的使用情况不同，在改性纤维的制备步骤中，水性包埋壁材的使用情况不同。
实施例10-12
一种高强度、抗冻融混凝土预制件，与实施例9的区别之处在于，改性纤维的使用情况不同，在改性纤维的制备步骤中，水性包埋壁材与亲水纤维的重量比不同。
实施例13-15
一种高强度、抗冻融混凝土预制件，与实施例11的区别之处在于，改性纤维的使用情况不同，在改性纤维的制备步骤中，亲水纤维的浸渍方法不同。
实施例16
一种高强度、抗冻融混凝土预制件，与实施例14的区别之处在于，改性纤维的使用情况不同。
实施例17-19
一种高强度、抗冻融混凝土预制件，与实施例16的区别之处在于，改性纤维的使用情况不同，在改性纤维的制备步骤中，三乙醇胺、聚乙烯醇的添加量与水性包埋壁材的重量比不同。
实施例20-22
一种高强度、抗冻融混凝土预制件，与实施例18的区别之处在于，改性纤维的使用情况不同，在改性纤维的制备步骤中，纤维素纤维的纤维长度不同。
对比例
对比例1
一种混凝土预制件，其包括如下重量分数的组分：水泥787kg、粉煤灰119kg、石子597kg、沙子382kg、水317kg、减水剂1.85kg、碳素钢纤维156kg、端钩型钢纤维156kg、镀铜钢纤维156kg，并按以下步骤制备获得：
(1)原材料的预处理：石子过15mm方孔筛，以防止超大粒径影响级配；
(2)称量：按照配比称取各原料重量份；
(3)上料及搅拌：先用水使搅拌机机简的简璧润滑，然后依次加入石子、沙子、水泥、粉煤灰，开启搅拌机，将材料搅拌混合均匀；
(4)加入钢纤维：在搅拌状态下缓缓地依次加入碳素钢纤维、端钩型钢纤维和镀铜钢纤维，紧接着加入减水剂，继续搅拌至均匀；再在搅拌的状态下加入水，直至搅拌完成；
(5)浇筑成型：当搅拌均匀后，出料，浇筑成型，放在标准养护室养护，测得28天强度。
对比例2
一种混凝土预制件，与实施例1的区别之处在于，使用等量的纤维素纤维代替改性纤维；其中，纤维素纤维，纤维长度2-3mm，直径15-20μm，抗拉强度1000MPa。
对比例3-4
一种混凝土预制件，与实施例1的区别之处在于，各组分及其使用量不同，具体如表2所示。
表2实施例1-5、对比例3-4中各组分及其重量(kg)
性能检测
对实施例和对比例制得的高强度、抗冻融混凝土预制件进行如下性能检测，检测结果记入表3当中。
试验一：抗压强度试验：根据标准GB/T50081-2009《混凝土物理力学性能试验方法标准》对混凝土预制件养护28d后，进行抗压强度检测，单位MPa；
试验二：抗冻性能试验：根据标准GBJ82-1985《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》对使用混凝土预制件制备的试样进行冻融循环，记录试样质量损失达到5％时的冻融循环次数，次数越多表明试样抗冻融性能越好。
试验三：防水性能试验：根据标准GBJ82-1985《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》中的方法制备试样，试样尺寸为100mm×100mm×100mm，将试样完全浸没在水中，24h后取出，敲开试样并观察试样内部干燥程度，以防水等级0-5级表示，完全干燥则为5级，完全潮湿则为0级，5级为最优，表明试样防水性能最优。
表3实施例1-22、对比例1-4的性能检测结果
结合实施例1-22、对比例1-4，以及表3中相应数据，对本申请制得的一种高强度、抗冻融混凝土预制件做以下说明。
实施例1-5，制得的混凝土预制件的冻融循环次数达到430以上、防水等级达到5级，显著优于对比例1中未使用改性纤维的冻融循环次数200次、防水等级3级，表明本申请中由于三元乙丙橡胶乳液和由制备例1制备的改性纤维，显著提高了混凝土预制件的防水性能和抗冻融性能；且本申请中混凝土预制件的抗压强度最低为72.3MPa，与对比例1中73.6MPa的抗压强度相近，满足使用需要，由此表明本申请的混凝土预制件为一种高强度、防水、抗冻融性能好的混凝土预制件。
分析其原因可能在于，滞留在混凝土预制件毛细孔中的水分，透过纤维表面形成的凝胶膜而被亲水纤维吸附和汇集，强韧的凝胶膜包裹纤维，缩减纤维上的水分结晶时的形变量，从而缩减水分结晶膨胀的体积，同时膨胀后的结晶体挤压并造成三元乙丙橡胶的弹性形变，从而在双重作用下，减少结晶膨胀对混凝土内部的直接破坏。且可能通过乙二醇降低了水分的冰点，从而从根本上减少了其受冻结晶的膨胀体积，进而减少冻融损伤，提高了混凝土预制件的抗冻融性能。
对比例2与实施例1的区别之处在于，对比例2中使用等量的纤维素纤维代替改性纤维，使混凝土预制件的抗冻融性能降低至，冻融循环次数仅为365次，其原因可能在于，通过加入纤维素纤维，吸附并汇集水分，在一定程度上提高了滞留在混凝土预制件中的水分含量，进而导致混凝土预制件的抗冻融性能，相较于使用改性纤维的混凝土预制件不足；但对比例2中抗压强度未显著降低，且抗压强度达到71.7MPa，抗压强度较高，表明通过加入纤维提高了混凝土预制件的抗压强度。
对比例3-4与实施例1-5的区别之处在于，各组分的使用量不同，实施例3-4中的混凝土预制件的各项性能均劣于实施例1-5，由此表明，当各组分的使用量处于实施例1-5的范围内时，混凝土预制件的综合性能更佳。
实施例6-8与实施例3的区别之处在于，在改性纤维的制备步骤中，明胶溶液、乙二醇、纳米二氧化硅、纤维素纤维的重量比不同。相较于实施例3，实施例6-8中混凝土预制件的冻融循环次数提升8-13次，表明当明胶溶液、乙二醇、纳米二氧化硅、纤维素纤维的重量比处于实施例6-8的范围内时，混凝土预制件的抗冻融性能更好。
实施例9与实施例7的区别之处在于，水性包埋壁材的使用情况不同。实施例6中，其冻融循环次数提升至458次，表明提高了混凝土预制件的抗冻融性能。
实施例10-12与实施例9的区别之处在于，水性包埋壁材与亲水纤维的重量比不同。实施例10-12中，混凝土预制件的冻融循环次数进一步提升至463-466次，表明当水性包埋壁材与亲水纤维的重量比处于实施例10-12的范围内时，制得的混凝土预制件抗冻融性能更好。
实施例13-15与实施例11的区别之处在于，亲水纤维的浸渍方法不同。相较于实施例11中采用单次浸渍，实施例13-15中采用不同浓度的两次浸渍，提高了浸渍效果，冻融循环次数略有提升，最优冻融循环次数达到471次。
实施例16与实施例14的区别之处在于，在向水性包埋壁材中加入乙二醇、纳米粉料的过程中还加入有三乙醇胺、聚乙烯醇。三乙醇胺削弱明胶分子间的氢键作用，提高水性包埋壁材固化成膜后的塑性，进而提高膜的强度；同时加入聚乙烯醇，聚乙烯醇含有小的分子链段，使得分子链段柔性较大，从而可提高膜的断裂伸长率，通过二者与水性包埋壁材的复配，提高膜的抗形变性能，缩减纤维上的水结晶的膨胀体积。使得混凝土预制件的抗冻融性能提升至493次，显著提升了混凝土预制件的抗冻融性能。
实施例17-19与实施例16的区别之处在于，在改性纤维的制备步骤中，三乙醇胺、聚乙烯醇的添加量与水性包埋壁材的重量比不同。相较于实施例16，实施例17-19中冻融循环次数提高至495-497次，说明当三乙醇胺、聚乙烯醇的添加量与水性包埋壁材的重量比处于实施例17-19的范围内时，具有较优的协同效果制得的混凝土预制件的抗冻融性能最佳。
实施例20-22与实施例18的区别之处在于，亲水纤维的长度不同。相较于实施例18，实施例20-22中混凝土预制件的抗压强度提高至75.6-75.9MPa，抗压强度更高，但随着使用纤维长度更长的亲水纤维，冻融循环次数略有降低，综合各项性能，当亲水纤维长度处于实施例20-22的范围内时，混凝土预制件的性能最优。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种高强度、抗冻融混凝土预制件，其特征在于，包括如下重量分数的组分：
改性纤维 13-17份；
三元乙丙橡胶乳液 4-6份；
硫化剂 0.1-0.15份；
促进剂 0.1-0.2份；
偶联剂 0.03-0.1份；
粉煤灰 0-5份；
水泥 40-50份；
砂 50-60份；
石子 10-15份；
水 13-17份；
减水剂 0.4-0.8份；
其中，所述改性纤维的制备方法为：向水性包埋壁材中加入乙二醇、纳米粉料，搅拌混合，得到混合物A；向混合物A中加入亲水纤维，浸渍、过滤去除滤液，干燥、固化，得到混合物B；向混合物B中加入交联剂，搅拌混合，过滤去除滤液，即得改性纤维。
2.根据权利要求1所述的一种高强度、抗冻融混凝土预制件，其特征在于：水性包埋壁材、乙二醇、纳米粉料的重量比为(5-7):(1.46-1.8):(0.5-0.9)。
3.根据权利要求1所述的一种高强度、抗冻融混凝土预制件，其特征在于：水性包埋壁材为明胶溶液和阿拉伯胶溶液的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种高强度、抗冻融混凝土预制件，其特征在于：水性包埋壁材与亲水纤维的重量比为(5-7):1。
5.根据权利要求4所述的一种高强度、抗冻融混凝土预制件，其特征在于：在向包埋浸渍液中加入亲水纤维浸渍的过程中，浸渍具体步骤为：
先将亲水纤维进行第一次浸渍，水性包埋壁材由浓度为20wt%的明胶溶液和浓度为10wt%的阿拉伯胶溶液，按重量比(2-5):1混合得到；
再将亲水纤维进行第二次浸渍，水性包埋壁材由浓度为40wt%的明胶溶液和浓度为20wt%的阿拉伯胶溶液，按重量比(1-2):1混合得到。
6.根据权利要求1所述的一种高强度、抗冻融混凝土预制件，其特征在于：向水性包埋壁材中加入乙二醇、纳米粉料的过程中还加入有三乙醇胺、聚乙烯醇。
7.根据权利要求6所述的一种高强度、抗冻融混凝土预制件，其特征在于：三乙醇胺、聚乙烯醇的添加量与水性包埋壁材的重量比为(0.13-0.2):(0.1-0.15):1。
8.根据权利要求1所述的一种高强度、抗冻融混凝土预制件，其特征在于：亲水纤维的纤维长度为8-38mm。
9.根据权利要求1所述的一种高强度、抗冻融混凝土预制件，其特征在于：包括如下重量分数的组分：
改性纤维 13-17份；
三元乙丙橡胶乳液 4-6份；
硫化剂 0.1-0.15份；
促进剂 0.1-0.2份；
偶联剂 0.03-0.1份；
粉煤灰 3.5-4.5份；
水泥 40-50份；
砂 50-60份；
石子 10-15份；
水 13-15份；
减水剂 0.4-0.8份。
10.一种权利要求1-9所述的高强度、抗冻融混凝土预制件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、向水泥中加入改性纤维、砂、石子、粉煤灰和水，搅拌混合，得到混合物C；
S2、向混合物C中加入三元乙丙橡胶乳液，搅拌混合，得到混合物D；
S3、向混合物D中加入硫化剂、促进剂、偶联剂和减水剂，搅拌混合，得到混合料浆；
S4、将混合料浆注入带模具中，振动、静置、振动、静置养护，脱模，即得一种高强度、抗冻融混凝土预制件。
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