一种高性能纤维增强混凝土的制备工艺的制作方法

本发明涉及工程材料，具体涉及一种高性能纤维增强混凝土的制备工艺。

背景技术：

1、现今土木工程用量最大、应用最广的建筑材料是混凝土，普通混凝土存在抗拉强度低、自重大、凝固收缩大、难以振捣等缺点，随着科技的进步和发展，人们对更高性能的混凝土需求越来越多，普通的混凝土是指用水泥作胶凝材料，以砂、石作骨料，与水按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土；由于普通的混凝土在固化后的孔隙较多，在大坝、矿井、水渠等需要长期浸水的环境中，普通的混凝土的渗水性大，导致其耐久性差，为了使混凝土适应多种环境的使用，通常会在混凝土中添加外加剂以及掺合料，以提高混凝土的抗渗性能，高性能纤维增强混凝土是一种结合了高性能混凝土基体和纤维增强材料性能的新型建筑材料，其性能上表现为超高的力学性能和优异的耐久性能，高性能纤维增强混凝土一经问世便引起广泛关注，优异的性能决定了其在增强建筑结构力学稳定性、延长结构服役寿命、降低建筑全周期成本和能耗方面具有独特优势。高性能纤维增强混凝土超高的韧性可以满足桥面铺装对混凝土抗拉强度的要求，为了获得致密的内部结构，制备高性能纤维增强混凝土时往往剔除粗骨料，采用颗粒最紧密堆积理论将细集料与超细粉体结合，从而实现性能的提升。含有粗骨料的高性能纤维增强混凝土具有高弹性模量、低收缩以及低成本的特点，在工程应用领域同样具有广泛的应用空间，然而目前还没有制备含粗骨料的高性能纤维增强混凝土的科学设计方法，制备还是以试验、经验为主。针对现有技术存在以下问题：

2、1、现有的高性能纤维增强混凝土的制备工艺,抗拉抗折强度低、容易收缩开裂、韧性不足；

3、2、现有的高性能纤维增强混凝土的制备工艺,加入过多的纤维会导致纤维团聚，降低混凝土的密实度，影响纤维混凝土基体的充分结合，增加了轻骨料混凝土的内部缺陷。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

2、一种高性能纤维增强混凝土的制备工艺，包括以下步骤，

3、s1、准备材料：水泥、粗骨料、细集料、粉煤、硅灰、水、聚乙烯醇纤维、改性玄武岩纤维、橡胶，细石、粉煤灰和矿粉；

4、s2、材料混合搅拌：甲基三乙氧基硅烷、八水氧氯化锆混合搅拌，加入甲基二甲氧基硅烷、去离子水，在20-25℃下保温35-45min，加入六甲基二硅氧烷、冰乙酸，得到锆杂化硅树脂，然后加去离子水将锆杂化硅树脂稀释至固含量为0.5-0.7％，得到浸渍液；

5、s3、得到改性纤维：将玄武岩纤维浸泡在丙酮溶液，超声清洗15-25min，然后在浸渍液中浸渍处理，取出后在115-125℃保温1.5-2h，得到改性玄武岩纤维；

6、s4、混合制备得到高强度混凝土：将粗骨料、细集料、橡胶、聚乙烯醇纤维混合35-60min，转速为850-950rpm；加入粉煤灰、硅灰继续搅拌45-60min，转速为900-1150rpm。

7、本发明技术方案的进一步改进在于：s1粗骨料为粒径为6-9mm及12-14mm的碎石型页岩陶粒，颗粒类型为圆球型，橡胶为粒状橡胶，粒径为,3-5mm，水泥、粉煤灰、硅灰的质量比分别为3.5：1.5：0.8，聚乙烯醇纤维、改性玄武岩纤维的质量比分别为1：2。

8、本发明技术方案的进一步改进在于：s2甲基三乙氧基硅烷、八水氧氯化锆、甲基二甲氧基硅烷的摩尔比为18：1.2：3，六甲基二硅氧烷、冰乙酸的摩尔质量比为0.0030mol：0.9g。

9、本发明技术方案的进一步改进在于：s4加入水泥、去离子水搅拌35-55min，转速为1100-1200rpm；加入改性玄武岩纤维搅拌40-60min，转速为850-950rpm，得到纤维增强型高强度混凝土。

10、本发明技术方案的进一步改进在于：s1细石、粉煤灰和粉与水泥进行相互作用，减少水泥中的孔隙，提高混凝土的致密性，降低水泥的用量，降低水泥的水化热，减少水泥因热收缩而产生开裂的现象；减水剂降低需水量，提高混凝土拌合物的和易性。

11、由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：

12、本发明提供一种高性能纤维增强混凝土的制备工艺，通过材料混合搅拌的作用下，通过混合制备得到的混凝土具有优秀的抗冲磨性、抗压强度、抗裂强度，且兼具高韧性，在混凝土中引入粒状橡胶，来大幅提高混凝土的抗冲磨性，当运动的砂石对混凝土进行切削、冲击等作用时，粒状橡胶由于本身具有优良的弹性和耐磨性，在砂石的切削作用下会阻碍了对水泥石和骨料的破坏的切削作用，同时橡胶通过自身形变吸收回弹释放部分冲击动能，降低作用于混凝土的整体冲击动能，延缓水泥石内部微裂纹的产生。

13、本发明提供一种高性能纤维增强混凝土的制备工艺，通过得到改性纤维共同作用下，将玄武岩纤维浸泡在丙酮溶液，超声清洗15-25min，然后在浸渍液中浸渍处理，取出后在115-125℃保温1.5-2h，得到改性玄武岩纤维，玄武岩纤维属于成本低廉、性能优良、绿色环保的新型纤维，具有较高的极限应变和弹性模量，掺入混凝土中有利于改善其内部结构密实度，分散在混凝土内部的纤维起到类似钢筋的作用，在二次纤维增强的作用下，纤维相互作用形成三维网状结构，桥接作用加强了与基体的结合，有效提高了力学性能。

技术特征：

1.一种高性能纤维增强混凝土的制备工艺，包括以下步骤，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种高性能纤维增强混凝土的制备工艺，其特征在于：s1粗骨料为粒径为6-9mm及12-14mm的碎石型页岩陶粒，颗粒类型为圆球型，橡胶为粒状橡胶，粒径为,3-5mm，水泥、粉煤灰、硅灰的质量比分别为3.5：1.5：0.8，聚乙烯醇纤维、改性玄武岩纤维的质量比分别为1：2。

3.根据权利要求1所述的一种高性能纤维增强混凝土的制备工艺，其特征在于：s2甲基三乙氧基硅烷、八水氧氯化锆、甲基二甲氧基硅烷的摩尔比为18：1.2：3，六甲基二硅氧烷、冰乙酸的摩尔质量比为0.0030mol：0.9g。

4.根据权利要求1所述的一种高性能纤维增强混凝土的制备工艺，其特征在于：s4加入水泥、去离子水搅拌35-55min，转速为1100-1200rpm；加入改性玄武岩纤维搅拌40-60min，转速为850-950rpm，得到纤维增强型高强度混凝土。

5.根据权利要求1所述的一种高性能纤维增强混凝土的制备工艺，其特征在于：s1细石、粉煤灰和粉与水泥进行相互作用，减少水泥中的孔隙，提高混凝土的致密性，降低水泥的用量，降低水泥的水化热，减少水泥因热收缩而产生开裂的现象；减水剂降低需水量，提高混凝土拌合物的和易性。

技术总结本发明公开了一种高性能纤维增强混凝土的制备工艺，涉及工程材料技术领域，包括以下步骤，S1、准备材料：水泥、粗骨料、细集料、粉煤、硅灰、水、聚乙烯醇纤维、改性玄武岩纤维、橡胶，细石、粉煤灰和矿粉；S2、材料混合搅拌；S3、得到改性纤维；S4、混合制备得到高强度混凝土。本发明兼具高韧性，在混凝土中引入粒状橡胶，来大幅提高混凝土的抗冲磨性，当运动的砂石对混凝土进行切削、冲击等作用时，粒状橡胶由于本身具有优良的弹性和耐磨性，在砂石的切削作用下会阻碍了对水泥石和骨料的破坏的切削作用，同时橡胶通过自身形变吸收回弹释放部分冲击动能，降低作用于混凝土的整体冲击动能，延缓水泥石内部微裂纹的产生。技术研发人员：张伟,于军,韩杰,徐琪琪,周莉,杭宇荣受保护的技术使用者：南通航宇结构件有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2