一种活性锚固型纤维混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术属于混凝土技术领域，公开了一种活性锚固型纤维混凝土及其制备方法。所述混凝土包括以下质量份数的原料：水泥260

【技术实现步骤摘要】
一种活性锚固型纤维混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于混凝土
，具体涉及一种活性锚固型纤维混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]纤维混凝土是以水泥浆、砂浆或混凝土为基体，以非连续的短纤维或连续的长纤维作为增强材料所组成的水泥基复合材料。目前市场上应用最为广泛的是钢纤维和聚丙烯纤维。钢纤维常见的外形可划分为压棱形钢纤维、平直形钢纤维、弯钩形钢纤维、双尖形钢纤维、大头形钢纤维、波形钢纤维等，其主要作用大都为了增强与基体的粘结强度，但这类钢纤维的尺寸普遍细长，仅靠其不规则形状提升与基体间的粘结强度的效果有限。钢纤维与混凝土基体的界面粘结主要是物理性的，即以摩擦剪力的传递为主，当混凝土破坏时，大都是纤维被拔出而不是被拉断，因此改善钢纤维与基体间的粘结强度是增强效果的主要控制因素。
[0003]聚丙烯纤维是国际上最早用于混凝土的合成纤维，由于聚丙烯纤维的原料来源广泛，生产成本较低，质轻，抗碱性好，得到广泛应用，目前聚丙烯纤维在全世界的年耗量仅次于钢纤维，这是因为聚丙烯纤维充分发挥了纤维数量(每公斤数千万根)优势，具有很大的表面积，使之不至于连通，在约束微裂缝方面效果显著。目前国内外学者针对纤维混凝土的研究主要在单一品种不同形状钢纤维或钢纤维与聚丙烯纤维混杂方向，基本集中在宏观和细观方面，从微观、细观、宏观三维尺度增强纤维混凝土的研究甚少。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种活性锚固型纤维混凝土及其制备方法，采用片状开孔钢纤维、聚丙烯纤维和活性硫酸钙晶须从宏观、细观、微观三维尺度增强混凝土，使其具有优良的力学性能和耐久性能。
[0005]为解决本专利技术所提出的技术问题，本专利技术提供一种活性锚固型纤维混凝土，所述混凝土包括以下质量份数的原料：水泥260
‑
320份、矿粉60
‑
100份、砂料600
‑
650份、碎石1150
‑
1200份、片状开孔钢纤维60
‑
80份、活性硫酸钙晶须3
‑
10份、聚丙烯纤维0.4
‑
1.5份、减水剂0.7
‑
2份、消泡剂0.1
‑
0.2份、水140
‑
200份。
[0006]上述方案中，所述片状开孔钢纤维、活性硫酸钙晶须和聚丙烯纤维的质量比优选为(70
‑
80):(8
‑
10):(0.9
‑
1.2)。
[0007]上述方案中，所述片状开孔钢纤维的长度为16
‑
18mm，宽度为4
‑
6mm，厚度为1
‑
3mm，沿厚度方向贯穿开设有3
‑
4个孔。
[0008]进一步地，所述片状开孔钢纤维的开孔孔型为圆孔、方形孔、三角孔中的一种或多种，单个孔的横截面积为2
‑
4mm2。
[0009]上述方案中，所述活性硫酸钙晶须为铝酸酯偶联剂改性硫酸钙晶须，直径为0.5
‑
4μm，长度为50
‑
200μm，密度为2.6
‑
2.9g/cm3，硫酸钙含量大于98％。
[0010]上述方案中，所述活性硫酸钙晶须的制备方法为：将硫酸钙晶须加热至100
‑
110℃，以雾化法加入铝酸脂偶联剂，搅拌混合15
‑
20min，然后降温至70
‑
80℃保温25
‑
30min，将得到的固体物洗涤、干燥，得到活性硫酸钙晶须。
[0011]进一步地，所述铝酸脂偶联剂为水溶性铝酸脂偶联剂。
[0012]进一步地，所述铝酸脂偶联剂与硫酸钙晶须的质量比为1：(90
‑
100)。
[0013]进一步地，所述搅拌速率为300
‑
500r/min。
[0014]进一步地，所述洗涤用无水乙醇洗涤，洗涤次数为2
‑
3次。
[0015]进一步地，所述干燥温度为40
‑
50℃，干燥时间为1
‑
2h。
[0016]上述方案中，所述聚丙烯纤维的直径为18
‑
48μm，长度为6
‑
9mm。
[0017]上述方案中，所述水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级42.5级及以上。
[0018]上述方案中，所述矿粉的等级为S95及以上。
[0019]上述方案中，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂，固含量为18
‑
20％，减水率为26
‑
30％。
[0020]上述方案中，所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
[0021]本专利技术还提供一种活性锚固型纤维混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0022]1)将片状开孔钢纤维、聚丙烯纤维、砂料和碎石混合后搅拌均匀，再加入水泥、矿粉和活性硫酸钙晶须，再次搅拌均匀，得到干混料；
[0023]2)将减水剂、消泡剂和水混合后搅拌均匀，得到混合液；
[0024]3)将混合液匀速倒入干混料中，边倒边搅拌，充分混合均匀，得到拌合料；
[0025]4)将拌合料装入模具，硬化后拆模、养护，得到活性锚固型纤维混凝土。
[0026]上述方案中，所述搅拌速率为35
‑
40r/min。
[0027]上述方案中，所述养护的温度为20
±
2℃，湿度>95％，时间为28
‑
30d。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0029]1)本专利技术将片状开孔钢纤维预先进行开孔处理，加入至混凝土后，一方面可与混凝土基体达到形同“榫卯”结构，与混凝土基体相互锚固，因此粘结强度大大增强，极大地提升混凝土的抗拉性能以及抗裂性能，另一方面其较大的表面可以作为微观活性纤维的载体，减小与基体的界面能差异，进一步增加与基体的粘结强度及相容性，提高混凝土的整体性和综合性能。
[0030]2)本专利技术对硫酸钙进行改性形成活性硫酸钙晶须，加入至混凝土后，既可以加强与混凝土基体界面的粘结性能，又能附着在钢纤维与混凝土基体界面处充当微观纤维，有效抑制微观裂缝发展成宏观裂缝，并与细观纤维、宏观纤维一起从三维尺度组合增强混凝土的拉伸性能，使得不同尺度纤维在裂纹产生、扩展、恶化、破坏全周期过程中都能发挥作用，极大提高了混凝土的抗裂性能。
[0031]3)本专利技术硫酸钙晶须可通过工业废物制备，硫酸钠型次饱和卤水、氨碱厂废物CaCl2、磷矿、钙盐和硫酸盐、转炉渣和锡尾矿、稀土尾矿等都可作为制备硫酸钙晶须的原料，来源广泛、制备成本低，不仅可以降低工程成本，并且也能对工业废物再利用，对环境保护、可持续发展等都有积极地影响作用。
附图说明
[0032]图1为片状开孔钢纤维1的结构示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活性锚固型纤维混凝土，其特征在于，所述混凝土包括以下质量份数的原料：水泥260
‑
320份、矿粉60
‑
100份、砂料600
‑
650份、碎石1150
‑
1200份、片状开孔钢纤维60
‑
80份、活性硫酸钙晶须3
‑
10份、聚丙烯纤维0.4
‑
1.5份、减水剂0.7
‑
2份、消泡剂0.1
‑
0.2份、水140
‑
200份。2.根据权利要求1所述的活性锚固型纤维混凝土，其特征在于，所述片状开孔钢纤维、活性硫酸钙晶须和聚丙烯纤维的质量比为(70
‑
80):(8
‑
10):(0.9
‑
1.2)。3.根据权利要求1所述的活性锚固型纤维混凝土，其特征在于，所述片状开孔钢纤维的长度为16
‑
18mm，宽度为4
‑
6mm，厚度为1
‑
3mm，沿厚度方向贯穿开设有3
‑
4个孔。4.根据权利要求1所述的活性锚固型纤维混凝土，其特征在于，所述片状开孔钢纤维的开孔孔型为圆孔、方形孔、三角孔中的一种或多种，单个孔的横截面积为2
‑
4mm2。5.根据权利要求1所述的活性锚固型纤维混凝土，其特征在于，所述活性硫酸钙晶须为铝酸酯偶联剂改性硫酸钙晶须，直径为0.5
‑
4μm，长度为50
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑，周紫晨，张冰，曾明，
申请(专利权)人：中国一冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：