一种混杂纤维钢筋混凝土制造技术

本发明专利技术公开了一种混杂纤维钢筋混凝土，即在混凝土中搭配使用受力钢筋、改性聚丙烯粗纤维和聚合物细纤维。改性聚丙烯粗纤维是通过有机改性剂、硅烷偶联剂和无机改性填料进行改性后，熔融拉伸制备而成。聚合物细纤维可阻止混凝土原有缺陷及微裂缝的扩展，改性聚丙烯粗纤维可有效的限制和延迟宏观裂缝的发生和开展。两种纤维同时使用可以在混凝土中产生比构造钢筋更好的抗冲击、抗裂和耐磨性能，从而取代构造钢筋，因此显著降低了生产钢筋时所产生的碳排放。此外，两种纤维和受力钢筋搭配使用，极大的提高了混凝土工程的质量、耐久性和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种混杂纤维钢筋混凝土
本专利技术属于建筑材料领域，涉及一种混凝土，具体涉及一种混杂纤维钢筋混凝土。
技术介绍
混凝土是由胶凝材料水泥、砂子、石子和水，及掺和材料、外加剂等按一定的比例拌和而成。凝固后坚硬如石，受压能力好，但受拉能力差，容易因受拉而断裂。为了解决这个矛盾，充分发挥混凝土的受压能力，常在混凝土受拉区域内或相应部位加入一定数量的受力钢筋，使两种材料粘结成一个整体，共同承受外力。然而，混凝土中未添加钢筋的部分依然是素混凝土，会因为混凝土的干缩、徐变以及外界的冲击而造成开裂和磨损。混凝土开裂会对受力钢筋的保护降低，当钢筋会暴露给外界空气和水分时，从而导致钢筋的腐蚀生锈。当钢筋锈蚀时，锈迹扩展，使混凝土开裂并使钢筋与混凝土之间的结合力丧失。此外，当外界水穿透混凝土表面进入内部时，受冻凝结的水分体积膨胀，经过反复的冻融循环作用，会使混凝土内部产生裂缝并且不断加深，对混凝土造成永久性不可逆的损伤。为了提高工程的使用寿命，构造钢筋不得不被使用来抑制混凝土的收缩开裂和徐变，而受力钢筋也需要进行防锈涂层处理，此外工程还需要定期的检查和维护，对裂纹和缺陷进行修补，这就大大提高了工程成本。CN200910061846和CN201010260437使用钢纤维来增强混凝土，有效的提高了混凝土的抗拉抗折强度、抗冲击以及抗收缩开裂性能。然而添加钢纤维大大提高了工程造价；还存在着拌和困难，影响混凝土材料整体均匀性的问题；路面因磨损而暴露的钢纤维还存在着刺破轮胎、扎伤行人的风险；在沿海地区或者桥面工程中，钢纤维还需要进行表面防锈处理；在特殊环境中，如机场跑道，钢纤维还会干扰机场信号。CN200810021644公开了一种聚丙烯粗纤维，可以有效提高混凝土的抗拉、抗弯以及裂后性能，从而取代钢纤维或者构造钢筋。然而，聚丙烯粗纤维具有憎水性，与混凝土的粘结力较低，因此大大降低了纤维的增强效果。为了提高纤维与混凝土的粘结力，纤维往往会进行异性处理或表面压痕处理，但这种处理会严重降低纤维的强度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种混杂纤维钢筋混凝土。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种混杂纤维钢筋混凝土，混凝土中搭配使用受力钢筋和混杂纤维，所述混杂纤维由改性聚丙烯粗纤维和聚合物细纤维组成。进一步，所述改性聚丙烯粗纤维在混凝土中的含量为3kg/m3-20kg/m3，聚合物细纤维在混凝土中的含量比例为0kg/m3-15kg/m3。进一步，所述改性聚丙烯粗纤维在混凝土中的含量为5kg/m3-10kg/m3，聚合物细纤维在混凝土中的含量比例为0kg/m3-5kg/m3。进一步，所述改性聚丙烯粗纤维通过有机改性剂、硅烷偶联剂、无机改性填料的一种或一种以上的混合物对聚丙烯颗粒进行化学表面改性后得到。有机改性剂为聚丙烯粗纤维提供亲水基团，改善了聚丙烯粗纤维不亲水的缺陷，从而提高了与混凝土的亲和力。偶联剂会使聚丙烯粗纤维表面出现硅氧基团Si-O，当混凝土发生水化反应硬化时，纤维上的硅氧基团也会参与反应，从而与混凝土发生化学交联。无机改性填料会使聚丙烯粗纤维表面出现二氧化硅，当混凝土发生水化反应硬化时，纤维上的二氧化硅也会参与反应，从而进一步提高与混凝土发生化学交联。改性后聚丙烯粗纤维与混凝土具有很好的亲和力和粘结力，因而大幅度提高了纤维在混凝土中的增强效果。优选的，所述的有机改性剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚乙二醇中的一种或一种以上的混合物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂Si-69、KH570、KH550、KH151、硅胶抗粘连剂、正硅酸乙酯(TEOS)中的一种或一种以上的混合物；所述的无机改性填料为滑石粉、高岭土、硅土、硅藻土、蒙脱土、水滑石中的一种或一种以上的混合物。进一步，所述改性聚丙烯粗纤维长度30-80mm，直径0.4-1.5mm，拉伸强度400-700MPa，弹性模量5-14GPa。进一步，所述改性聚丙烯粗纤维长度40-65mm，直径0.5-1.0mm，拉伸强度500-700MPa，弹性模量9-14GPa。进一步，所述聚合物细纤维是聚丙烯纤维、聚丙烯晴纤维、聚酯纤维、聚乙烯醇纤维、芳纶纤维、碳纤维中至少一种或它们的集束形网状纤维。进一步，所述受力钢筋选用Ⅰ级钢筋、Ⅱ级钢筋、Ⅲ级钢筋或Ⅳ级钢筋一种或一种以上搭配使用。受力钢筋为Ⅰ级钢筋、Ⅱ级钢筋、Ⅲ级钢筋或Ⅳ级钢筋一种或一种以上搭配使用，在工程中主要用来提高混凝土的抗拉强度。进一步，所述一种混杂纤维钢筋混凝土的制备方法：先将有机改性剂、硅烷偶联剂和无机改性填料的一种或一种以上与聚丙烯颗粒按比例混合后，进行熔融拉伸，制备成改性聚丙烯粗纤维；然后先将改性聚丙烯粗纤维和聚合物细纤维加入混凝土中充分搅拌，直至均匀；最后将搅拌好的混杂纤维混凝土浇筑在受力钢筋上，进行养护。本专利技术的有益效果在于：通过将直径为微米级的聚合物细纤维和直径为毫米级的改性聚丙烯粗纤维加入到钢筋混凝土中，充分发挥两种纤维和受力钢筋在混凝土中的不同作用。受力钢筋可以提高混凝土的抗拉强度，起到结构支撑作用；聚合物细纤维限制混凝土的早期裂缝开展，改善混凝土的内部结构；改性聚丙烯粗纤维发挥在后期限制混凝土裂缝的发生和开展，提高混凝土的裂后强度。聚合物细纤维直径为微米级，对混凝土的强度提高没有贡献，却可以有效的消除或减轻了早期混凝土中原生裂隙的发生和发展，钝化了原生裂隙尖端的应力集中，使混凝土基体内的应力场更加持续和均匀。聚合物细纤维桥接混凝土内部分布的微裂缝，并抑制这些微裂缝发展成宏观裂缝。聚合物细纤维的阻裂作用是从根本上对混凝土自身缺陷的改善，包括减少裂缝、提高混凝土的韧性、抗渗能力、抗冻融能力、耐磨性和抗冲击能力，从而延缓钢筋锈蚀、减少混凝土结构受到的化学侵蚀、提高混凝土的表面质量等。随着混凝土变形的增加，微裂缝不断扩大成宏观裂缝。改性聚丙烯粗纤维直径为毫米级，可有效的减少和抑制混凝土的宏观裂纹，提高混凝土路面的抗拉抗折强度、抗冲击、抗收缩开裂以及裂后性能。在混凝土微裂缝的扩展过程中，聚合物细纤维对抑制裂缝扩展起主导作用。在混凝土宏观裂缝的扩展过程中，改性聚丙烯粗纤维主要发挥抗裂作用。两种纤维对混凝土的裂缝扩展的阻止作用不是孤立的，聚合物细纤维能提高混凝土的性能，同时这种性能的提高又能增强改性聚丙烯粗纤维作用的发挥，从而使混凝土具有一定的混杂效应，提高混凝土的强度和断裂能。实验表明，通过合适配合比的聚合物细纤维和改性聚丙烯粗纤维，能有效地发挥两者之间的正混杂作用，产生“1+1＞2”的效果，大幅度提高了混凝土的抗裂、抗冲击、耐磨、抗疲劳、抗收缩、抗腐蚀、耐冻融等性能，可以完全取代构造钢筋，有效的保护受力钢筋，极大的提高了工程的质量、耐久性和使用寿命。具体实施方式下面对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。一种混杂纤维钢筋混凝土，是先将有机改性剂、硅烷偶联剂和无机改性填料的一种或一种以上与聚丙烯颗粒按比例混合后，进行熔融拉伸，制备成改性聚丙烯粗纤维；然后将改性聚丙烯粗纤维和聚合物细纤维加入混凝土中充分搅拌，直至均匀；最后将搅拌好的混杂纤维混凝土浇筑在搭架焊接好的受力钢筋上，养护28天。表1为混杂纤维钢筋混凝土的试件信息，其中对照组1为素混凝土，对照组2为改性聚丙烯粗纤维增强的混凝土，对照组3为聚合物细纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混杂纤维钢筋混凝土，其特征在于：混凝土中搭配使用受力钢筋和混杂纤维，所述混杂纤维由改性聚丙烯粗纤维和聚合物细纤维组成。

【技术特征摘要】
1.一种混杂纤维钢筋混凝土，其特征在于：混凝土中搭配使用受力钢筋和混杂纤维，所述混杂纤维由改性聚丙烯粗纤维和聚合物细纤维组成；所述改性聚丙烯粗纤维在混凝土中的含量为3kg/m3-20kg/m3，聚合物细纤维在混凝土中的含量为0kg/m3-15kg/m3，取值不为0；所述改性聚丙烯粗纤维通过有机改性剂、硅烷偶联剂、无机改性填料的一种或一种以上的混合物对聚丙烯颗粒进行化学表面改性后得到；所述的有机改性剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚乙二醇中的一种或一种以上的混合物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂Si-69、KH570、KH550、KH151、硅胶抗粘连剂、正硅酸乙酯（TEOS）中的一种或一种以上的混合物；所述的无机改性填料为滑石粉、高岭土、硅土、硅藻土、蒙脱土、水滑石中的一种或一种以上的混合物。2.根据权利要求1所述的一种混杂纤维钢筋混凝土，其特征在于：所述改性聚丙烯粗纤维在混凝土中的含量为5kg/m3-10kg/m3，聚合物细纤维在混凝土中的含量为0kg/m3-5kg/m3，取值不为0。3.根据权利要求1所述的一种混杂纤维钢筋混...

【专利技术属性】
技术研发人员：石峰，殷石，
申请(专利权)人：殷石，
类型：发明
国别省市：山西;14