一种高抗开裂性纤维混凝土及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种高抗开裂性纤维混凝土，由包括以下重量份的组分制备得到：聚丙烯纤维6

【技术实现步骤摘要】
一种高抗开裂性纤维混凝土及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于工程
，具体涉及一种高抗开裂性纤维混凝土及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚丙烯工程纤维是一种应用于建设工程的人工合成纤维。1984年，美国军方为解决基地受军事打击的混凝土抗碎问题，与合成工业公司混凝土专家合作，成功研制出世界上第一种混凝土聚丙烯纤维(FIBERMESH)。发展至今，FIBERMESH以良好的工程性能和低廉的价格，已经成为建筑、道桥、给排水、港口及岩土工程中日益重要的一种掺合料。聚丙烯纤维分为纤维丝和纤维网两种，作为一种柔性纤维应用于现代工程的20多年间，其工程性能良好，没有发生重大事故。其与传统的钢纤维相比，搅拌和泵送不需要特殊机械，而且工程性能相近，造价更低，具有广阔的应用前景。
[0003]聚丙烯是一种强度较高，弹性模量较低的柔性纤维。聚丙烯纤维混凝土是一种掺入少量短切聚丙烯纤维来增强或改善混凝土某些性能的复合材料。大量的室内试验和工程实践证明,聚丙烯纤维混凝土具有抑制塑性收缩裂缝、抗冲击和弯曲疲劳性能较好、抗松散性较好、剩余强度较高、抗渗性较好、抗拉及抗折弯强度有所增加、耐气候老化、抗冻融性较好等优点。利用这些优点，聚丙烯纤维混凝土在高层建筑的地下室、污水处理厂的污水池、港区路面、高速公路路面、码头货物料场以及地下洞室、护坡等工程中得到了广泛的应用，并收到了良好的效果。在混凝土中加入聚丙烯纤维可以有效的增加其使用寿命，而且可以弥补混凝土发生脆性破坏。它可以提高混凝土抗拉、抗折强度，聚丙烯的韧性可以降低混凝土形成初期的干缩而产生的裂缝。在道路工程中加入聚丙烯纤维的路面比一般路面耐磨。在防水及地下工程中，聚丙烯因有效减少混凝土的裂缝而有效防渗。其实，在刚性混凝土中加入柔性的聚丙烯纤维能整体提高混凝土工程综合性能，实现混凝土的“刚柔并济”。
[0004]对于混凝土的抗裂性，工程界给予了高度的重视，王铁梦教授提出普通混凝土好好打可以控制混凝土结构的有害裂缝。而大量的实际工程却反映出，在混凝土等级不断提高和大面积大体积混凝土现代设计与施工中，许多条件是很难满足的，原有的混凝土抗裂措施需要得到进一步的提高。
[0005]在混凝土中掺入纤维可以提高混凝土结构的抗裂性能，常用的混凝土结构的纤维包括钢纤维、聚丙烯纤维以及几种纤维之间的混掺，其中聚丙烯纤维对减少混凝土塑性裂缝效果尤为明显。聚丙烯纤维对混凝土塑性减裂效果在70％以上；杨世聪、王福敏在《纤维混凝土技术规程》及《混凝土结构耐久性设计施工指南》规定下，对不同纤维砂浆做了早期抗裂试验，研究表明：在水泥：砂：水：纤维配合比为1:1.5:0.5:0.6的条件下得出第一条名义裂缝面积降低率为68.30％，说明掺0.6Kg/m3聚丙烯纤维延缓了水泥砂浆的开裂时间和最大裂缝宽度。
[0006]然而在混凝土生产中，纤维在混凝土中的分散性异常重要。即便纤维本身的力学性质、抗老化性能再好，但如果在实际拌合中，纤维不能良好的分散于混凝土中，混凝土不
能形成各向同性，力学性能不能趋于均匀，就不能使结构充分发挥作用。如果混凝土中明显存在缠绕、结团的纤维，则混凝土中加入纤维不但无益，反而有害。纤维不能良好的分散于混凝土中，混凝土不能形成各向同性，力学性能不能趋于均匀，就不能使结构充分发挥作用，在混凝土中明显存在缠绕形成结团现象。
[0007]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种高抗开裂性纤维混凝土，通过在混凝土中加入聚合物纤维，以及使用特定的分散剂，能够增强混凝土的抗开裂性能以及混凝土的耐久性能，提高混凝土建筑物的抗开裂性能，以及提高混凝土在高寒地区抗冻融伤损的能力。
[0009]本专利技术还提供了所述纤维混凝土的制备方法，通过采用特定的加料顺序保证聚合物纤维在混凝土中的分散性。
[0010]本专利技术还提供了所述纤维混凝土在工程
的应用。
[0011]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0012]一种高抗开裂性纤维混凝土，由包括以下重量份的组分制备得到：聚丙烯纤维6
‑
8份、水130
‑
150份、P.O 42.5水泥320
‑
340份、砂550
‑
570份、粗骨料1200
‑
1400份、减水剂6
‑
7份、分散剂0.2
‑
0.5份。
[0013]优选地，所述粗骨料的材质为石灰岩。优选所述粗骨料包括粒径为5
‑
20mm的粗骨料380
‑
400份，粒径为16
‑
31.5mm的粗骨料910
‑
930份。这样搭配能满足密实理论，还能防止裂缝开裂。级配比例为大石：中石：小石＝47:38:15，碎石压碎值为15.7％，含泥量为0.1％；毛体积密度为2641kg/m3。
[0014]优选地，所述减水剂为引气型减水剂，优选为GH
‑
6高效减水剂(引气型)。
[0015]优选地，所述聚丙烯纤维的加入量为混凝土湿料体积分数的0.8％。当体积分数小于0.8％时，纤维混凝土的抗冻融性能随着聚丙烯纤维掺量的增加而增加，掺入聚丙烯纤维在混凝土中起到了引气的作用；当加入量大于0.8％时，混凝土抗冻能力反而下降，究其原因可能是因为纤维掺量过大，导致了在拌和过程中纤维发生了结团现象，从而导致了其性能下降。所述“混凝土湿料”为水、P.O 42.5水泥、砂、粗骨料、减水剂和分散剂混合搅拌后形成的湿料。
[0016]优选地，所述分散剂为聚丙烯酸钠
‑
丙烯醇溶液，其制备方法包括以下步骤：
[0017]1)将亚硫酸氢钠和水按照1:(20
‑
30)的体积比混合后搅拌溶解，加热至60
‑
70℃，开始滴加丙烯酸和丙烯醇的混合物，得到第一混合溶液；
[0018]优选地，所述丙烯酸和丙烯醇的混合物的加入量为亚硫酸氢钠和水的混合溶液的5
‑
10体积％，所述丙烯酸与丙烯醇混合的体积比为1:3。
[0019]2)向所述第一混合溶液中加入过硫酸铵的水溶液，继续保温反应，然后降温冷却至30
‑
40℃，用氢氧化钠水溶液中和至pH值为7
‑
8，即得到粘稠状低分子量的聚丙烯酸钠
‑
丙烯醇溶液。
[0020]优选地，所述过硫酸铵水溶液的质量浓度为20
‑
30％，加入量为所述第一混合溶液体积分数的5％。
[0021]优选地，所述保温反应的时间为90min。
[0022]优选地，所述聚丙烯酸钠
‑
丙烯醇溶液中，聚合物的平均分子量为4.6
×
104。
[0023]上述制备过程的反应机理如下：
[0024]主反应：丙烯酸和丙烯醇发生共聚合反应，以过硫酸铵为引发剂，生成丙烯酸
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高抗开裂性纤维混凝土，其特征在于，由包括以下重量份的组分制备得到：聚丙烯纤维6
‑
8份、水130
‑
150份、P.O 42.5水泥320
‑
340份、砂550
‑
570份、粗骨料1200
‑
1400份、减水剂6
‑
7份、分散剂0.2
‑
0.5份。2.根据权利要求1所述的高抗开裂性纤维混凝土，其特征在于，所述粗骨料包括粒径为5
‑
20mm的粗骨料380
‑
400份，粒径为16
‑
31.5mm的粗骨料910
‑
930份；所述粗骨料的材质为石灰岩。3.根据权利要求1所述的高抗开裂性纤维混凝土，其特征在于，所述减水剂为引气型减水剂。4.根据权利要求1所述的高抗开裂性纤维混凝土，其特征在于，所述聚丙烯纤维的加入量为混凝土湿料体积分数的0.8％。5.根据权利要求1所述的高抗开裂性纤维混凝土，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸钠
‑
丙烯醇溶液，其制备方法包括以下步骤：1)将亚硫酸氢钠和水按照1:(20
‑
30)的体积比混合后搅拌溶解，加热至60
‑
70℃，开始滴加丙烯酸和丙烯醇的混合物，得到第一混合溶液；2)向所述第一混合溶液中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，于海臣，康宇，朱美蓝，陈宏伟，刘晓姗，陆旭明，
申请(专利权)人：权利要求书一页说明书六页附图一页，
类型：发明
国别省市：