一种利用合成双螺旋纤维制备的混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种利用具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维制备混凝土及其制备方法，该混凝土主要由以下重量份比例的原料制成：普通硅酸盐水泥550‑610份、粉煤灰270‑310份、硅灰80‑110份、膨胀剂27‑32份、细骨料960‑1200份、双螺旋纤维110‑240份、聚羧酸减水剂45‑55份、水140‑160份。相对于现有技术，本发明专利技术原料中包括了负泊松比双螺旋纤维制备，以及掺加一定量的双螺旋纤维制备混凝土，掺入双螺旋纤维(满足一定掺量比例)能有效控制混凝土的非结构性裂缝，使双螺旋纤维混凝土比传统纤维混凝土具有更好的增强效果。此外，本发明专利技术利用逆流原理或横向流原理，采用旋转式混合搅拌机，对于原料的混合，尤其是对于钢纤维，具有意想不到的优势，可以大大提高最终产品的性能。

Concrete made from synthetic double helix fiber and preparation method thereof

The invention discloses a synthetic double helical fiber with negative Poisson's ratio effect to prepare concrete and a preparation method thereof. The concrete is mainly made of raw materials with the following weight proportion: 550 610 phr ordinary Portland cement, 270 310 phr fly ash, 80 110 phr silica fume, 27 32 phr expansive agent and 960 1200 phr fine aggregate. Double helix fiber 110, 240, polycarboxylic superplasticizer 45, 55, water 140, 160. Compared with the prior art, the raw materials of the invention include the preparation of negative Poisson's ratio double helical fiber and the preparation of concrete by adding a certain amount of double helical fiber. The non-structural cracks of concrete can be effectively controlled by adding double helical fiber (satisfying a certain amount of proportion), and the double helical fiber concrete has more advantages than the traditional fiber concrete. Good enhancement effect. In addition, the invention has unexpected advantages for mixing raw materials, especially for steel fiber, and can greatly improve the performance of the final product by using counter-current principle or transverse flow principle and rotating mixer.

【技术实现步骤摘要】
一种利用合成双螺旋纤维制备的混凝土及其制备方法
本专利技术涉及一种利用具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维制备的混凝土及其制备方法，属于纤维增强混凝土

技术介绍
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶凝材料，颗粒状集料(也称为骨料)，水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。但混凝土也有其缺陷，如易脆断，抗弯强度低，相对于现有技术，为了改善它的脆性，一般的混凝土中都是在掺加有机纤维或是钢纤维进行增强混凝土抗折抗弯性能，研究人员掺加纤维制备了玻璃纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土、钢纤维混凝土和碳纤维混凝土等纤维增强混凝土，都有一定的效果提升，但是，提升效果不够理想。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种利用具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维制备的混凝土及其制备方法。技术方案：为了实现上述目的，本专利技术公开了一种利用合成双螺旋纤维制备的混凝土，其主要由以下重量份比例的原料制成：普通硅酸盐水泥550-610份、粉煤灰270-310份、硅灰80-110份、膨胀剂27-32份、细骨料960-1200份、具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维110-240份、聚羧酸减水剂45-55份、水140-160份。所述的普通硅酸盐水泥为PII·52.5级普通硅酸盐水泥。所述的粉煤灰为I级类粉煤灰。所述的硅灰中SiO2含量应大于等于95％，比表面积不宜小于15000m2/kg。所述的膨胀剂为钙质膨胀剂，淡黄色粉末，比表面积大于等于200m2/Kg，1.18mm筛筛余小于等于0.5％，限制膨胀率水中7d大于等于0.06％。所述的细骨料为河砂，细度模数为2.3-2.8的Ⅱ区中砂。含泥量小于等于0.5％。所述的具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维，为两种弹性模量差异较大的长丝组成双螺旋结构，分别是采用橡胶弹力线与玻璃纤维或碳纤维缠绕而成的一种具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维。所述的聚羧酸高效减水剂的固含量大于等于40％(质量含量)，减水率大于等于33.9％。所述水为自来水或饮用水，符合《混凝土用水标准》(JGJ63-2006)的要求。本专利技术还提供了所述混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)取普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、膨胀剂、细骨料，利用旋转式混合搅拌机将其搅拌混合均匀，得到均匀混合料；(2)将聚羧酸高效减水剂加入水中，搅拌得到均匀的水溶剂，缓慢加入到上述混合料中，然后调节旋转式混合搅拌机的工作参数进行混合，得到均匀混合浆体；(3)向上述混合浆体中加入具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维，然后再次调节旋转式混合搅拌机的工作参数进行混合，最后按国家标准成型养护，即可得到所述具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维制备混凝土。更具体地，上述混凝土的制备方法，包括以下步骤：先用与混凝土相同的水胶比的水泥砂浆充分润湿搅拌机和盛混凝土的容器。(1)依次将称量好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、膨胀剂、细骨料加入到搅拌机的混合容器中，盖好搅拌机容器，启动转子和混合容器，转子逆时针旋转速度为130-170r/min，混合容器顺时针旋转速度为20-40r/min，转子与混合容器旋转方向相反。混合时间为100-140S，使其搅拌混合均匀得到混合料。(2)将称量好聚羧酸高效减水剂加入水，用玻璃棒搅拌数秒，得到均匀的水溶剂。从注水口将搅拌均匀的水溶剂的缓慢加入到混合料中，然后调节转子速度，转子逆时针旋转速度为280-320r/min，混合容器顺时针旋转速度为20-40r/min，转子与混合容器旋转方向相反，混合时间为300-420S，得到均匀混合浆体。(3)停止转子和混合容器，加入称量好的具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维，重新启动转子和混合容器，转子逆时针旋转速度为280-320r/min，混合容器顺时针旋转速度为20-40r/min，转子与混合容器旋转方向相反，混合时间为100-140S，最后按国家标准成型养护，即可得到具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维制备混凝土。所述旋转式混合搅拌机是按照逆流原理或横向流原理进行设计，具有倾斜安装的旋转式的混合容器，将有待混合的物料送到一个偏心安装的高速旋转混工具部分，转子和混合容器可以实现相向或逆向相对转动，转速可根据个人需要实时调节，形成速度差很高的逆向性混合料物流，从而实现物料最大限度的均匀混合。本专利技术制备方法中采用上述旋转式混合搅拌机，保证使混合料物流形成强大的垂直分量，保证物料充分均匀混合，多功能工具能可靠地防止混合料附在混合容器的底部和壁上，并在混合时间结束时加速卸料。该混合方式对于原料的混合，具有意想不到的优势，可以大大提高最终产品的性能。此外，本专利技术原料中包括了具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维，具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维不同于常用的有机纤维或是钢纤维，合成双螺旋纤维在收到拉力横向应变变大，具有负泊松比效应，有利于固结混凝土，对改善抗折抗弯性能具有一定的提升作用。技术效果：相对于现有技术，本专利技术原料中包括了具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维，一般的混凝土中都是在掺加有机纤维或是钢纤维进行增强混凝土，具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维不同于常用的有机纤维或是钢纤维，合成双螺旋纤维在收到拉力横向应变变大，具有负泊松比效应，有利于固结混凝土，所合成具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维如图1-6，具有明显负泊松比效应。附图说明图1为橡胶弹力线(d＝1.5mm)与碳纤维合成的双螺旋纤维，在自然状态下和受拉力状态下照片，负泊松比值可以达到-5.23图2为橡胶弹力线(d＝1.5mm)与玻璃纤维合成的双螺旋纤维，在自然状态下和受拉力状态下照片，负泊松比值可以达到-5.32图3为橡胶弹力线(d＝1.2mm)与碳纤维合成的双螺旋纤维，在自然状态下和受拉力状态下照片，负泊松比值可以达到-4.10图4为橡胶弹力线(d＝1.2mm)与玻璃纤维合成的双螺旋纤维，在自然状态下和受拉力状态下照片，负泊松比值可以达到-4.16图5为橡胶弹力线(d＝0.8mm)与碳纤维合成的双螺旋纤维，在自然状态下和受拉力状态下照片，负泊松比值可以达到-4.41图6为橡胶弹力线(d＝0.8mm)与玻璃纤维合成的双螺旋纤维，在自然状态下和受拉力状态下照片，负泊松比值可以达到-4.52具体实施方式下面结合具体实例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。以下实施例中所用原料均为以下要求：普通硅酸盐水泥为PII·52.5级普通硅酸盐水泥。粉煤灰为I级类粉煤灰。硅灰中SiO2含量应大于等于95％，比表面积不宜小于15000m2/kg。膨胀剂为钙质膨胀剂，淡黄色粉末，比表面积大于等于200m2/Kg，1.18mm筛筛余小于等于0.5％，限制膨胀率水中7d大于等于0.06％，水中7d转空气中21d大于等于-0.01％。细骨料为河砂，细度模数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用双螺旋纤维制备的混凝土，其特征在于，其主要由以下重量份比例的原料制成：普通硅酸盐水泥550‑610份、粉煤灰270‑310份、硅灰80‑110份、膨胀剂27‑32份、细骨料960‑1200份、具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维110‑240份、聚羧酸减水剂45‑55份、水140‑160份。

【技术特征摘要】
1.一种利用双螺旋纤维制备的混凝土，其特征在于，其主要由以下重量份比例的原料制成：普通硅酸盐水泥550-610份、粉煤灰270-310份、硅灰80-110份、膨胀剂27-32份、细骨料960-1200份、具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维110-240份、聚羧酸减水剂45-55份、水140-160份。2.根据权利要求1所述的利用双螺旋纤维制备的混凝土，其特征在于，所述的普通硅酸盐水泥为PII·52.5级普通硅酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的利用双螺旋纤维制备的混凝土，其特征在于，所述的粉煤灰为I级类粉煤灰。4.根据权利要求1所述的利用双螺旋纤维制备的混凝土，其特征在于，所述的硅灰中SiO2含量大于等于95％，比表面积不小于15000m2/kg。5.根据权利要求1所述的利用双螺旋纤维制备的混凝土，其特征在于，所述的膨胀剂为钙质膨胀剂，淡黄色粉末，比表面积大于等于200m2/Kg，1.18mm筛筛余小于等于0.5％，限制膨胀率水中7d大于等于0.06％。6.根据权利要求1所述的利用双螺旋纤维制备的混凝土，其特征在于，所述的细骨料为河砂，细度模数为2.3-2.8的II区中砂，含泥量小于等于0.5％。7.根据权利要求1所述的利用双螺旋纤维制备的混凝土，其特征在于，所述的具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维，为两种弹性模量差异较大的长丝组成双螺旋结构，分别是采用橡胶弹力线与玻璃纤维或碳纤维缠绕而成的一种具有负泊松比效应的合成双螺旋纤维。8.根据权利要求1所述的利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋金洋，王立国，谷业含，刘志勇，王凤娟，陈桢泽，武胜萍，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32