一种高强高延性混凝土及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种高强高延性混凝土及其制备方法与应用，该混凝土包括：硅酸盐水泥40～52份、硅灰3.5～6份、细骨料18～25份、改性钢纤维0.9～1.5份、有机纤维0.75～1份、减水剂0.08～0.13份、水16～30份。所述改性钢纤维的制备包括：(1)将钢纤维在保护气氛中加热至两相区保温，完成后淬火至贝氏体区保温，最后将得到的钢纤维水冷至室温，即得。(2)将液态成膜剂与石膏微粉形成的混合液喷洒在步骤(1)最后得到的钢纤维上进行包覆，完成后进行干燥，即得改性钢纤维。本发明专利技术采用改性的钢纤维和有机纤维克服了高延性混凝土中有机纤维与混凝土基体结合力不足以及有机纤维对混凝土的抗裂性提升有限的问题。升有限的问题。升有限的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高强高延性混凝土及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及高延性混凝土
，尤其涉及一种高强高延性混凝土及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]现存大量的已使用三四十年且依旧在使用的老旧砌体结构房屋，由于建造年代比较久远及当时的设计水平有限等原因，结构存在着整体性差且建筑承载力低的问题。随着使用时间的增长，建筑结构的安全性、可靠度大大降低。因此，大批早期的砌体结构需要进行加固改造。同时，砌体结构在使用过程中，由于建筑功能的改变使原有房屋承载力不足，使旧砖砌体结构的维修加固规模不断扩大。对于新建砌体结构，由于设计构造不当或施工失误等引起的建筑破坏等也需进行修复和加固。
[0004]高延性混凝土(ECC)是以胶凝材料、细骨料、外加剂和纤维等原材料组成的具有高抗裂性能/延性的特种混凝土，因其变形能力远超普通混凝土，也被称为“可弯曲混凝土”。其作为加固材料可有效提高砌体结构的承载力、延性和抗震能力。目前的高延性混凝土主要通过加入纤维的方式提高韧性。然而，上述的纤维主要为有机纤维，其断裂强度有限，因此对混凝土的抗裂性提升有限。另外，随着混凝体基体逐渐硬化收缩，容易导致纤维与混凝土基体之间产生裂缝，造成两者之间结合力变差，从而削弱了纤维对混凝土抗裂性能的提升。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术提供一种高强高延性混凝土(HECC)及其制备方法与应用，其采用改性的钢纤维和有机纤维克服了传统高延性混凝土(ECC)中有机纤维与混凝土基体结合力不足以及有机纤维对混凝土的抗裂性提升有限的问题。为实现上述目的，本专利技术公开如下所示的技术方案。
[0006]首先，本专利技术公开一种高强高延性混凝土，其原料组成包括：硅酸盐水泥40～52重量份、硅灰3.5～6重量份、细骨料18～25重量份、改性钢纤维0.9～1.5重量份、有机纤维0.75～1重量份、减水剂0.08～0.13重量份、拌合水16～30重量份。其中：所述改性钢纤维的制备包括步骤：
[0007](1)将钢纤维在保护气氛中加热至两相区进行保温，完成后将得到的钢纤维淬火至贝氏体区保温，最后将得到的钢纤维水冷至室温，即得。
[0008](2)将液态成膜剂与石膏微粉混合均匀，然后将得到的混合液包覆在步骤(1)最后得到的钢纤维表面，完成后进行干燥，即得改性钢纤维。
[0009]进一步地，步骤(1)中，所述两相区的保温时间为3～7min，通过在钢纤维的两相区
进行加热，在钢纤维中形成铁素体和奥氏体相。所述钢纤维的两相区所在的温度区间与钢纤维的成分有关，可通过热膨胀相变仪等测定。
[0010]进一步地，步骤(1)中，所述保护气氛包括氮气、氩气等中的任一种，其主要作用是减少钢纤维表面的氧化。
[0011]进一步地，步骤(1)中，将所述钢纤维加入到温度保持在该钢纤维的贝氏体区的盐浴中进行保温。可选地，所述贝氏体区的保温时间为5～10min。所述钢纤维的贝氏体区所在的温度区间与钢纤维的成分有关，可通过热膨胀相变仪等测定，所述盐浴为常用的盐浴淬火介质。通过在此温度区间中保温，使钢纤维中的部分奥氏体相转变为贝氏体，其余的奥氏体相成为残余奥氏体保留在钢纤维中，在混凝土受到载荷时发挥TRIP效应，提高混凝土的抗裂性。
[0012]进一步地，步骤(2)中，所述石膏微粉与液态成膜剂的料液比为1g：10～15ml。可选地，所述液态成膜剂包括乙烯
‑
醋酸乙烯乳液、丙烯酸酯乳液、苯丙乳液、水性聚氨酯乳液等中的任意一种。所述石膏微粉的粒度为400～500目。所述液态成膜剂的固含量为20～30％。
[0013]进一步地，步骤(2)中，所述混合液与钢纤维的料液比为3～5ml：1g。
[0014]进一步地，步骤(2)中，所述干燥的方式为在室温下干燥20～24小时，使包覆在所述钢纤维表面的成膜剂固化成膜，同时利用膜层将所述石膏微粉负载在钢纤维表面。
[0015]进一步地，所述有机纤维为改性有机纤维，其制备方法包括步骤：将液态成膜剂与石膏微粉混合均匀，然后将得到的混合液包覆至有机纤维的表面上，完成后进行干燥，即得所述改性有机纤维。
[0016]进一步地，所述混合液与有机纤维的料液比为2～3.5ml：1g。所述混合液的组成、比例等如前所示。
[0017]进一步地，所述干燥的方式为在室温下干燥18～20小时，以使包覆在所述有机纤维表面的成膜剂固化成膜，同时利用膜层将所述石膏微粉负载在有机纤维的表面。
[0018]进一步地，所述有机纤维包括但不限于：聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维等中的至少一种。可选地，所述有机纤维的长度为10～30mm，直径为0.2～0.5mm。
[0019]优选地，所述钢纤维为波浪形，从而增加从混凝土基体中拔出的难度。可选地，所述钢纤维的长度为10～20mm，直径为0.2～0.5mm。
[0020]进一步地，所述减水剂包括聚羧酸减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂等中的任意一种。
[0021]其次，本专利技术公开所述高强高延性混凝土的制备方法，包括如下步骤：将所述硅酸盐水泥、硅灰、细骨料、改性钢纤维和有机纤维混合均匀，然后在得到的干混料中加入所述减水剂和拌合水，搅拌均匀，即得。
[0022]最后，本专利技术公开所述高强高延性混凝土在建筑物砌体结构的修缮加固中的应用。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下方面的有益技术效果：
[0024]本专利技术在混凝土中加入了改性钢纤维，其相对于有机纤维可以更好地提升混凝土的抗裂性，同时还有助于减少纤维和混凝土基体之间由于基体逐渐硬化收缩导致纤维与基体之间产生裂缝，削弱了纤维对混凝土抗裂性能的提升的问题。其原因在于：首先，本专利技术对钢纤维进行了如上述步骤(1)所述的处理，从而使所述钢纤维转变为以铁素体、贝氏体和
残余奥氏体为主的TRIP钢纤维。进一步地，本专利技术在所述TRIP钢纤维的表面包覆由液态成膜剂与石膏微粉形成的混合物，其固化成膜后在钢纤维表面不仅形成了保护膜，而且利用所述保护膜将所述石膏微粉负载在钢纤维表面。当本专利技术的这种改性钢纤维进入混凝土基体中后，钢纤维表面的所述保护膜可以大幅度减小水分与钢纤维本体的接触，从而在本专利技术的所述高强高延性混凝土服役过程中保护钢纤维因受到腐蚀而失效或对混凝土的强化能力下降的问题。同时，改性钢纤维进入混凝土基体中后，固定在所述保护膜中的石膏微粉与硅酸盐水泥中的铝酸三钙反应形成具有微膨胀性的钙矾石包覆在钢纤维的表面，其不仅可以起到弥补混凝土基体在水化硬化过程中因收缩而与钢纤维之间产生的缝隙，而且所述钙矾石作为媒介使钢纤维与混凝土基体更加牢固地结合在一起，从而有效提高了钢纤维与混凝土基体的结合力，使混凝土在受到载荷发生开裂的过程中有效增加钢纤维与混凝土基体之间分离所需要的能量，从而提高混凝土的抗裂能力。同时，混凝土在受本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高延性混凝土，其特征在于，该混凝土的原料组成包括：硅酸盐水泥40～52重量份、硅灰3.5～6重量份、细骨料18～25重量份、改性钢纤维0.9～1.5重量份、有机纤维0.75～1重量份、减水剂0.08～0.13重量份、拌合水16～30重量份；其中：所述改性钢纤维的制备包括步骤：(1)将钢纤维在保护气氛中加热至两相区进行保温，完成后将得到的钢纤维淬火至贝氏体区保温，最后将得到的钢纤维水冷至室温，即得；(2)将液态成膜剂与石膏微粉混合均匀，然后将得到的混合液包覆在步骤(1)最后得到的钢纤维表面，完成后进行干燥，即得改性钢纤维。2.根据权利要求1所述的高强高延性混凝土，其特征在于，步骤(1)中，所述两相区的保温时间为3～7min；可选地，步骤(1)中，所述保护气氛包括氮气、氩气中的任一种。3.根据权利要求1所述的高强高延性混凝土，其特征在于，步骤(1)中，将所述钢纤维加入到温度保持在该钢纤维的贝氏体区的盐浴中进行保温；可选地，所述贝氏体区的保温时间为5～10min。4.根据权利要求1所述的高强高延性混凝土，其特征在于，步骤(2)中，所述石膏微粉与液态成膜剂的料液比为1g：10～15ml；可选地，所述液态成膜剂包括乙烯
‑
醋酸乙烯乳液、丙烯酸酯乳液、苯丙乳液、水性聚氨酯乳液中的任意一种；可选地，所述液态成膜剂的固含量为20～30％；可选地，所述石膏微粉的粒度为400～500目。5.根据权利要求1所述的高强高延性混凝土，其特征在于，步骤(2)中，所述混合液与钢纤维的料液比为3～5ml：1g；可选地，步骤(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙浩，刘万刚，李亮，于林玉，严家江，陆豪，王仁孝，梁金鹏，
申请(专利权)人：山东鲁桥建材有限公司，
类型：发明
国别省市：