一种混杂纤维增韧型RPC及制备技术制造技术

一种混杂纤维增韧型RPC及制备技术，属于混凝土技术领域。其原料组分包括普通水泥、超细水泥分别占混凝土总质量的16%～19%、8%～9%；钢纤维、粗聚烯烃纤维、细聚乙烯醇纤维分别为整个混凝土体积的1%～3%、1%～1.8%、0.4%～0.7%；掺合料、外加剂、水；水胶比为0.17～0.21。在制备过程中，先将砂和粉料倒入搅拌均匀，加入外加剂和水的溶液，待拌合物由颗粒状转变为胶体状态时，掺入各种纤维，搅拌待纤维分散均匀后制备成增韧型混凝土。三种纤维在基体里的乱向分布，可以充分发挥每种纤维的特性，从而使得增韧效果达到最佳。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种混杂纤维增韧型RPC及制备技术，属于混凝土
。其原料组分包括普通水泥、超细水泥分别占混凝土总质量的16%～19%、8%～9%；钢纤维、粗聚烯烃纤维、细聚乙烯醇纤维分别为整个混凝土体积的1%～3%、1%～1.8%、0.4%～0.7%；掺合料、外加剂、水；水胶比为0.17～0.21。在制备过程中，先将砂和粉料倒入搅拌均匀，加入外加剂和水的溶液，待拌合物由颗粒状转变为胶体状态时，掺入各种纤维，搅拌待纤维分散均匀后制备成增韧型混凝土。三种纤维在基体里的乱向分布，可以充分发挥每种纤维的特性，从而使得增韧效果达到最佳。【专利说明】一种混杂纤维增韧型RPC及制备技术
本专利技术涉及一种混杂纤维增韧型RPC制备，属于混凝土
，适用于桥梁、道路、房屋建筑结构构件等对韧性要求较高的混凝土工程结构，属于混凝土
。
技术介绍
RPCCReactive Powder Concrete,以下简写为RPC),是一种具有超高强度、高耐久性和体积稳定性的新型高性能混凝土。由于其制备、施工工艺的不同，使其力学性能和变形能力都区别于普通混凝土和高强混凝土，包括:无粗骨料，最大限度地减小尺寸缺陷；掺加钢纤维，增加强度和韧性；使用高效减水剂，降低水胶比和孔隙率；高温养护，促进胶凝材料的水化反应。RPC适用于对结构有高耐久、高强和轻质要求的工程领域。但是，未加钢纤维的RPC变形性能较差，脆性大，破坏时几乎没有征兆。掺入钢纤维虽有一定的阻裂性能，增加材料韧性，并可使RPC呈现一定的塑性，但钢纤维掺量过少时，达不到增韧的效果，而加入过多则可能造成搅拌困难，内部不密实与造价提高等缺点；同时随着其强度的增大，表现出更为明显的硬脆性。在RPC中，韧性主要由钢纤维与基体之间的相对滑移摩擦力提供，而摩擦力的大小由基体的密实程度和纤维的掺量决定。如果加入过多的钢纤维，基体密实性得不到保障、流动性差，而减少钢纤维掺量以保证密实性，RPC的高强度和韧性又实现不了，因此只掺入钢纤维不能解决提高RPC韧性的问题。如果在RPC中加入不同品种的纤维，通过利用这些纤维与基体之间的化学黏结力和机械锚固力可以显著提高RPC的韧性。粗聚烯烃纤维是一种合成纤维，强度高、韧性好，生产原料来源广、制备简单、价格较低、应用广泛。粗聚烯烃纤维直径较大、表面为异变形且粗糙，与基体之间接触面积大，机械锚固力强，能够很好的增加混凝土的韧性。但由于粗聚烯烃纤维为疏水性材料，加上其密度小，而RPC中由于没有粗骨料，因此在浇筑振动后，容易和`基体分离，影响纤维在混凝土中的分布，从而使粗聚烯烃纤维的优势得不到充分发挥，增韧效率不高。细聚乙烯醇纤维具有亲水性、高强度、较高弹性模量、以及良好的耐磨、抗酸碱、耐候性等优势。因属于亲水性材料，与水泥等组成的基体结合较为紧密，可以显著改善混凝土微观结构和提高韧性。RPC中加入细聚乙烯醇纤维，纤维在胶体中均匀分布可以延缓RPC的初裂，增加裂缝分布和耗能，最终提高RPC的韧性。但细聚乙烯醇纤维直径小、材质柔软，在搅拌成型过程中易变形，造成在裂缝处纤维的受力方向与纤维方向不一致，纤维的性能得不到充分利用，而掺入过多的聚乙烯醇纤维又容易成团，因此增韧效果受到限制。将粗聚烯烃纤维和细聚乙烯醇纤维同时加入RPC，充分发挥细聚乙烯醇纤维与混凝土基体粘结性能优异和粗聚烯烃纤维易分散的优势，也可防止细聚乙烯醇纤维结团，使各种纤维在混凝土中保持良好的分散性。因此钢纤维、粗聚烯烃纤维和细聚乙烯醇纤维在RPC中能够交错分布相互补充、相互利用，充分发挥各自的特性和优势，最终达到良好的增韧效果。
技术实现思路
粗聚烯烃纤维直径大、表面粗糙，与基体之间接触面积大，机械锚固力强，能够很好的增加混凝土的韧性。但由于粗聚烯烃纤维表面具有疏水性，密度小，浇筑振捣过程中与基体容易分离，而导致分散性不好，使其增韧效果不明显。细聚乙烯醇纤维具有亲水性、高强度、较高弹性模量的特点，与水泥等组成的基体结合较为紧密，在混凝土中具有很好的分散性，与RPC界面粘结牢靠，可以延缓RPC的初裂，实现多裂缝扩展。但细聚乙烯醇纤维直径小、比较柔软，在搅拌成型过程中易变形和成团，造成在裂缝处纤维的受力方向与纤维方向不一致，增韧效果不明显。因此，经专利技术人实践，将钢纤维和这两种合成纤维按照一定的体积掺量同时加入到RPC中，既可以解决粗聚烯烃纤维的分散性问题，同时也充分利用细聚乙烯醇纤维的亲水性和界面粘结性能优越的特点，进而每种纤维的优势得到充分利用，最终实现RPC增韧的目的。为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案:一种混杂纤维增韧型RPC的制备技术，其特征在于:其原料组份包括普通水泥、超细水泥、掺合料、外加剂、钢纤维、粗聚烯烃纤维、细聚乙烯醇纤维、水，其中水胶比为0.17-0.21 ;普通水泥、超细水泥分别占混凝土总质量的16%-19%、8%-9% ;钢纤维长度为8-13mm、直径为0.15-0.25mm ;粗聚烯烃纤维长度为35-45mm、直径为0.8-1.3mm ；细聚乙烯醇纤维长度为8-15mm、直径为10-15 y m ;纤维掺量按占混凝土总体积的百分比计算，钢纤维、粗聚烯烃纤维、细聚乙烯醇纤维分别为整个混凝土体积的1%-3%、1%-1.8%、0.4%-0.7% ;掺合料为粒化高炉矿渣和天然石英砂，分别占混凝土质量的16%-22%、40% -45%。所述的掺合料为粒化高炉矿渣和石英砂，矿渣的比表面积为408m2/kg。石英砂为天然石英砂，石英砂为40-70目，粒径为0.2-0.4mm。所述的外加剂包括减水剂、消泡剂，可以改善混凝土性能的材料。减水剂的掺量为胶凝材料质量的1%-1.5%，减水剂重量不包括减水剂中水的重量，如果减水剂含有水，计算时把其中的水折算到水的用量中。消泡剂的掺量为胶凝材料质量的0.1%-0.5%。所述的水应符合《混凝土拌合用水标准》JGJ63-89的规定。所述的超细水泥比表面积优选为570m2/kg。所述的普通水泥比表面积优选为350m2/kg。一种混杂纤维增韧型RPC的制备方法，制作步骤包括如下:搅拌:将所用原料中的砂和粉料倒入搅拌机，搅拌I-2分钟，均匀后，将水和外加剂混合液体缓慢倒入搅拌机里，倒入过程控制在I分钟左右；当拌合物由颗粒状转变为胶体状态时，逐渐均匀的掺入钢纤维、粗聚烯烃纤维和细聚乙烯醇纤维进行搅拌，搅拌2-3分钟待纤维分散均匀后进行试块浇筑，并用振动台振动密实或采用振捣棒进行振捣成型。养护:标准静置养护48h (温度标准为20±2°C，相对湿度标准为95%以上)，然后在温度为90度，湿度为95%的环境下养护72h，最后常温养护至试验。本专利技术的有益效果如下:该混杂纤维增韧型RPC，除具有一般RPC的高强度、高耐久性等特性，同时由于不同品种纤维的混掺，可以延缓RPC的初裂，保证RPC开裂后的持续承载，大大提高RPC的韧性，具有一般纤维混凝土没有的二次硬化效应和多裂缝扩展特性。三种纤维在基体里的乱向分布，可以充分发挥每种纤维的特性，从而使得增韧效果达到最佳。在使用过程中通过对纤维掺量、水胶比的改变和优化，可以提高RPC的力学韧性，并提高材料的经济性和广泛应用性。【专利附图】【附图说明】图1Nemkumar韧性计算7]^意图。【本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混杂纤维增韧型RPC，其特征在于：其原料组份包括普通水泥、超细水泥、掺合料、外加剂、钢纤维、粗聚烯烃纤维、细聚乙烯醇纤维、水，其中水胶比为0.17～0.21；普通水泥、超细水泥分别占混凝土总质量的16%～19%、8%～9%；钢纤维长度为8～13mm、直径为0.15～0.25mm；粗聚烯烃纤维长度为35～45mm、直径为0.8～1.3mm；细聚乙烯醇纤维长度为8～15mm、直径为10～15μm；纤维掺量按占混凝土总体积的百分比计算，钢纤维、粗聚烯烃纤维、细聚乙烯醇纤维分别为整个混凝土体积的1%～3%、1%～1.8%、0.4%～0.7%；掺合料为粒化高炉矿渣和天然石英砂，分别占混凝土质量的16%～22%、40%～45%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓宗才，周冬至，程舒锴，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：