【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于混凝土制备，具体涉及一种抗裂抗冲击混杂纤维混凝土及其制备方法。
技术介绍
1、基础设施建设的快速发展使混凝土材料的应用领域越来越广泛，也推动混凝土材料向高耐久性、高强度、可持续和智能化等方面发展。但混凝土材料自身易开裂、抗拉强度低及脆性大等缺点仍限制混凝土在某些领域的应用。
2、冲击荷载大多是极端情况下的动荷载，相比于常规荷载，冲击荷载具有持续时间短、荷载强度高的特点。在面对冲击荷载时，混凝土会产生高应变率效应，使结构易引发脆性断裂与脱落，进而导致严重的结构损伤。混凝土路面存在载重量大、磨耗大等问题，若耐磨性不足会导致刹车阻力小，存在安全隐患。而工程结构的表面磨损会导致结构内部受到氯离子等物质的侵蚀，并暴露结构的钢筋，加速腐蚀过程，影响结构使用寿命。因此对于机场跑道、混凝土路面等易遭受冲击荷载和磨损作用的工程结构，混凝土的抗冲击性能和耐磨性对结构安全至关重要
3、纤维被证实可以有效改善混凝土的抗冲击及耐磨性能。纤维混凝土的性能一般与所掺纤维的形状、大小、掺量和化学性质等密切相关，通过将两种或两种以上不同性质的纤维混合掺入混凝土中，可以产生优势互补，在不同层次及受荷阶段发挥“正混杂效应”，达到一加一大于二的效果，宏观纤维和微观纤维混掺可以提高混凝土性能在纳米/微米尺度上的多尺度连续性，从而产生更好的阻裂和增强作用。
4、pva纤维以优异的物理、力学性能和良好的亲水性，在混凝土阻裂增韧和耐久性改善等方面研究较为广泛，存在广阔的应用前景。碳纳米纤维是一种气相生长的高度石墨化纤维，比表面
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种抗裂抗冲击混杂纤维混凝土及其制备方法，在混凝土中含有不同掺量碳纳米纤维和pva纤维组成的混杂纤维，并采用粉煤灰的二次加工产品-超细粉煤灰取代部分水泥，来增加混凝土的整体可持续性和工作性。通过混合掺入宏观纤维和纳米级纤维两种不同尺度等级的纤维，可以在不同尺度上增强混凝土性能的协同效应，抗压、劈裂抗拉强度、耐磨性和抗冲击性能均得到显著提高。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种抗裂抗冲击混杂纤维混凝土，其特征在于其中同时掺有pva纤维和碳纳米纤维；混凝土的重量分数组成为：粗骨料250-300份、细骨料100-150份、水泥50-100份、超细粉煤灰0-30份、碳纳米纤维0.1-0.5份、pva纤维0.1-1.0份、水30-40份、减水剂0.1-0.8份和分散剂0.01-0.1份
4、上述的抗裂抗冲击混杂纤维混凝土，所述粗骨料为粒径5-20mm连续级配的碎石；所述细骨料为中砂；所述水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥；所述超细粉煤灰的平均粒径为3.2μm；所述减水剂为聚羧酸减水剂，分散剂为一种非离子改性聚乙二醇分散剂。
5、上述的抗裂抗冲击混杂纤维混凝土，所述的碳纳米纤维采用天津晶林新材料科技有限公司生产cnfs，长度为5-20μm，单丝直径为50-150nm，堆积密度为1.8g/cm3。
6、上述的抗裂抗冲击混杂纤维混凝土，所述pva纤维采用日本kurary公司开发的k-ⅱ高强高弹模束状纤维，长度为12mm，直径为31μm，拉伸强度可达1700mpa。
7、上述的抗裂抗冲击混杂纤维混凝土的制备方法，包括如下步骤：
8、一、将按质量称取全部分散剂、质量称取30％水和质量等同于cnfs质量0.25％的减水剂混合，搅拌均匀形成混合液；
9、二、将按质量称取干燥的cnfs中加入上述混合液中，形成悬浮液，将悬浮液使用600w超声波处理器分散15min后，在20℃水中冷却20分钟，以防止悬浮液过热；
10、三、将按重量称取的水泥、超细粉煤灰、粗骨料、细骨料和1/2pva纤维在搅拌机中搅拌3min；
11、四、将按质量称取的pva纤维、部分水和剩余减水剂倒入搅拌机中，再搅拌2min；
12、五、将cnfs悬浊液缓慢加入搅拌机中，并使用剩余的水冲洗杯底残余的cnfs，倒入搅拌机后继续搅拌3min，所得即为cnfs和pva纤维混杂纤维混凝土。
13、本专利技术的有益效果如下：
14、第一，通过使用粉煤灰的二次加工产品-超细粉煤灰替代部分水泥，一方面减少了混凝土中水泥的使用，降低二氧化碳的排放，对大宗固废进行了充分综合利用，在节约材料成本的基础上缓解对环境造成的污染，有利于实现碳中和计划；另一方面，由于超细粉煤灰较高的比表面积和较小的粒径促进了水泥水化，反应生成的活性胶凝物质使结构内部基体更为密实，填充了孔隙，可以提高混凝土28d抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冲击性能。
15、第二，聚羧酸体系高效减水剂(sp)广泛应用于混凝土的工程实践中；而非离子表面活性剂(tnwdis)由于其粘性形式不能在工程实践中作为分散剂单独使用，必须与sp一起应用；同时超声能够分离cnfs，形成间隙，更方便sp和tnwdis融入cnfs中，形成悬浮液，因此本研究采用的分散方法结合了sp、tnwdis和超声波能量，明确地提出了一种碳纳米纤维分散方法，进而使得纳米碳纤维能够均匀分散在混凝土基体中。
16、第三，混杂cnfs/pva纤维，在纳米/微米尺度上对混凝土性能产生协同效应，可以在不同尺度上桥接混凝土裂缝，抑制裂缝的产生与扩展，两者的正混杂效应，使得混凝土拥有更好的延性，整体大幅度提高混凝土抗压、抗劈裂抗拉、抗冲击性和耐磨性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种抗裂抗冲击混杂纤维混凝土，其特征在于同时掺有PVA纤维和碳纳米纤维；混凝土的重量分数组成为：粗骨料250-300份、细骨料100-150份、水泥50-100份、超细粉煤灰0-30份、碳纳米纤维0.1-0.5份、PVA纤维0.1-1.0份、水30-40份、减水剂0.1-0.8份和分散剂0.01-0.1份。
2.根据权利要求1所述的一种抗裂抗冲击混杂纤维混凝土，其特征在于所述粗骨料为粒径5-20mm连续级配的碎石；所述细骨料为中砂；所述水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥；所述超细粉煤灰的平均粒径为3.2μm；所述减水剂为聚羧酸减水剂，分散剂为一种非离子改性聚乙二醇分散剂。
3.根据权利要求1或2所述的一种抗裂抗冲击混杂纤维混凝土，其特征在于所述碳纳米纤维采用CNFs，长度为5-20μm，单丝直径为50-150nm，堆积密度为1.8g/cm3。
4.根据权利要求1或2所述的一种抗裂抗冲击混杂纤维混凝土，其特征在于所述PVA纤维采用K-Ⅱ高强高弹模束状纤维，长度为12mm，直径为31μm，拉伸强度1700MPa。
5.一种权利
...【技术特征摘要】
1.一种抗裂抗冲击混杂纤维混凝土，其特征在于同时掺有pva纤维和碳纳米纤维；混凝土的重量分数组成为：粗骨料250-300份、细骨料100-150份、水泥50-100份、超细粉煤灰0-30份、碳纳米纤维0.1-0.5份、pva纤维0.1-1.0份、水30-40份、减水剂0.1-0.8份和分散剂0.01-0.1份。
2.根据权利要求1所述的一种抗裂抗冲击混杂纤维混凝土，其特征在于所述粗骨料为粒径5-20mm连续级配的碎石；所述细骨料为中砂；所述水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥；所述超细粉煤灰的平均粒径为3.2μm；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王钧，白雪石，薛鹤，高志刚，王东浩，单世君，付瑞桢，宋哲生，姜岐泰，冯友德，韩新磊，刘书亮，张晴，
申请(专利权)人：黑龙江省交通投资集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。