一种钢纤维改性方法及其在混凝土中的应用技术

本发明专利技术属于建筑技术领域，本发明专利技术公开了一种钢纤维的改性方法及其在混凝土中的应用

【技术实现步骤摘要】
一种钢纤维改性方法及其在混凝土中的应用


[0001]本专利技术属于建筑
，尤其涉及一种钢纤维改性方法及其在混凝土中的应用
。

技术介绍

[0002]钢纤维增强混凝土是由硬化水泥石
、
集料
、
水泥石
—
集料界面
、
钢纤维
—
水泥石界面组成的多相复合材料
。
钢纤维在水泥基体中的乱象分布能有效地阻碍混凝土内部微裂缝的形成与发展，显著地提高混凝土的抗拉
、
抗弯
、
抗冲击及抗疲劳性能，在地铁隧道
、
铁路桥梁
、
水利工程和军事防护工程中得到了广泛应用
。
[0003]但钢纤维表面光滑，镀层防锈处理后表面具有一定的憎水性，与混凝土界面结合较为薄弱，由于钢纤维的强度和韧性远高于混凝土，在受力和破坏过程中，钢纤维和混凝土存在一定的相对滑移，降低复合水泥基材料的性能
。
通过对钢纤维表面改性，是有效提高钢纤维与混凝土基体之间的粘结强度的途径，目前主要有表面涂层法
、
溶胶
‑
胶凝法
、EDTA(
乙二胺四乙酸
)
电解法
、
砂纸打磨法等
。
在这些方法中，表面涂层法通过改善钢纤维与水泥基体之间的相容性，实现对钢纤维混凝土性能的提升，受到广泛关注
。
然而，以上所述方法需要对化学溶液浓度
、r/>温湿度等要求较高，制约了该方面的实际应用
。

技术实现思路

[0004]基于以上所述，为了改善钢纤维与水泥基体之间的粘结性能，更好的发挥钢纤维能力，本专利技术提供一种钢纤维改性方法及其在高强混凝土的应用
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种钢纤维改性方法及其在高强混凝土的应用，包括以下步骤：步骤一：称量一定质量
PAH
溶解在一定质量
PBS
缓冲液中，并充分搅拌，得到特定浓度的
PAH
溶液，配置一定浓度的
Na2SiO3溶液备用；步骤二
:
将一定质量钢纤维置于
PAH
溶液浸渍特定时间，随后取出并使用清水清洗；步骤三
:
清洗完成后的钢纤维置于一定浓度
Na2SiO3溶液浸渍特定时间；步骤四：取出浸渍处理的钢纤维，使用清水进行清洗；步骤五：清洗完成后的钢纤维烘干至恒重，冷却至室温后备用
。
[0007]所述步骤一中的所述
PAH
与
PBS
缓冲溶液质量比在
0.1:1000
‑
1.4:1000
，
Na2SiO3
浓度在
0.1mol/L
‑
0.3mol/L。
[0008]进一步地，所述步骤一中的所述
PAH、Na2SiO3的纯度为分析纯
。
[0009]进一步地，所述步骤二中钢纤维与
PAH
溶液的质量比为
1:3。
[0010]进一步地，所述步骤二和步骤三中的浸渍特定时间为3‑
6h。
[0011]进一步地，所述步骤五中所述烘干温度控制在
60℃
‑
80℃
，处理是时间在6‑
12h。
[0012]进一步地，所述步骤五中所述恒重的判断方法为：改性钢纤维每隔2小时称量一次钢纤维的质量，直到最后两次重量之差不超过
0.01
克，即可判定该钢纤维已经烘干至恒重
。
[0013]进一步地，所述步骤一
、
二
、
三
、
四
、
五中所述钢纤维涉及平直
、
端勾及波浪状，长度
为8‑
30mm
，直径为
0.1
‑
0.4mm
，长径比
50
‑
120
，抗拉强度
≥2800MPa。
[0014]本专利技术利用生物矿化原理，聚焦细胞硅化过程，在常温常压下，中性的水溶液环境中，将非晶
SiO2均匀涂层在钢纤维表面，改变钢纤维表面理化特性，借助
SiO2对二次水化反应的诱导作用，促进水化产物在钢纤维表面沉积，从而增加钢纤维与水泥基体之间的粘结强度
。
为此，本专利技术提出使用聚烯丙基胺盐酸盐
(PAH)
作为矿化模板，以硅酸钠为矿化对象，将非晶
SiO2均匀沉积在钢纤维表面，提高与水泥之间界面的二次水化反应程度，改善二者界面粘结强度
。
[0015]本专利技术的有益效果：本专利技术所涉及一种钢纤维改性方法及其在高强混凝土的应用，钢纤维经过
PAH
和硅酸钠溶液改性处理后，通过生物矿化法可将非晶
SiO2涂层在钢纤维表面，能有效增强钢纤维与混凝土界面粘结强度
。
同时，生物矿化过程可在常温常压和中性环境中进行，降低了钢纤维的改性成本，在目标性能要求下减少混凝土中钢纤维的掺量，从而降低了钢纤维混凝土的生产成本，对发展钢纤维混凝土具有重要的理论意义
。
该涂层在界面微结构形成过程中起到了改善钢纤维与水泥基体之间的粘结性能，更好的发挥钢纤维能力
。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简要的介绍
。
[0017]图1是基准组所使用钢纤维的电子显微镜图；
[0018]图2是实施例所使用钢纤维的电子显微镜图；
[0019]图3是基准组所使用钢纤维的
EDS
分析图；
[0020]图4是实施例所使用钢纤维的
EDS
分析图；
[0021]图5是基准组所使用钢纤维与实施例1所使用钢纤维拉拔荷载
‑
滑移曲线；
[0022]图6是实施例混凝土与基准组混凝土的抗折强度
。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0024]基准组1[0025]一种钢纤维改性方法及其在高强混凝土的应用，其特征在于，包括以下步骤：
[0026]步骤一：将
657
份水泥
、1313
份砂
、105
份未处理的钢纤维依次加入水泥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钢纤维改性方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：称量一定质量
PAH
溶解在一定质量
PBS
缓冲液中，并充分搅拌，得到
PAH
溶液，再配置一定浓度的
Na2SiO3溶液备用；步骤二
:
将一定质量钢纤维置于
PAH
溶液浸渍特定时间，随后取出并使用清水清洗；步骤三
:
清洗完成后的钢纤维置于步骤一中的
Na2SiO3溶液浸渍特定时间；步骤四：取出浸渍处理的钢纤维，使用清水进行清洗；步骤五：清洗完成后的钢纤维烘干至恒重，冷却至室温后及完成改性
。2.
根据权利要求1所述的一种钢纤维改性方法，其特征在于，所述步骤一中的
PAH
与
PBS
缓冲溶液质量比在
0.1:1000
‑
1.4:1000
，
Na2SiO3浓度在
0.1mol/L
‑
0....

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，葛岩，王学鹏，王浩，邵经书，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：