一种纤维在UHPC混凝土中的应用的制作方法

本发明属于混凝土材料，具体涉及一种纤维在uhpc混凝土中的应用。

背景技术：

1、超高性能混凝土(uhpc)是一种具有优异力学性能和耐久性能的混凝土，其强度、抗渗性、抗冻性等性能相较于传统混凝土有显著提高。uhpc广泛应用于桥梁、建筑、隧道等工程结构中，以提高结构的承载能力、抗风能力和耐久性。然而，uhpc的传统制备方法存在一定的局限性，如混凝土内部的微裂缝较多、抗渗性能有待提高等。

2、为了解决这些问题，研究人员将纤维材料引入uhpc中，以提高混凝土的抗裂性能、抗渗性能和耐久性能。纤维在uhpc中的加入方式主要有两种：一种是直接将纤维加入到混凝土原料中，另一种是先将纤维制成纤维增强材料，再将纤维增强材料与混凝土混合。纤维增强材料的研究已成为uhpc领域的一个热点。

3、然而，目前市场上的纤维增强材料在uhpc中的应用效果尚不理想，主要存在以下问题：纤维在混凝土中的分散性较差，导致混凝土内部出现纤维聚集现象，降低了纤维的增强效果；纤维与混凝土的界面粘结性能不足，使得纤维在受力过程中容易从混凝土中拔出，降低了混凝土的强度和耐久性；纤维增强材料的制备工艺复杂，生产成本较高，不利于大规模推广应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种纤维增强材料的制备工艺简单，生产成本低，有利于大规模推广应用的纤维在uhpc混凝土中的应用。

2、为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种纤维在uhpc混凝土中的应用，包括以下原料：

4、a)一种聚合物基体；

5、b)一种纤维材料，其直径为10-50μm，长度为10-100mm；

6、c)一种炭黑纳米材料，其粒径为10-50nm；

7、d)一种抗氧剂；

8、e)水；

9、f)一种偶联剂；

10、g)一种分散剂；

11、h)一种催化剂；

12、i)一种填料；

13、其中，所述聚合物基体、炭黑纳米材料、抗氧剂、水、偶联剂、分散剂、催化剂和填料的质量比为：100:1～5:1～5:10～30:1～10:1～5:1～5:1～3:1～5。

14、所述的纤维增强材料的制备方法，包括以下步骤：

15、a)将聚合物基体、炭黑纳米材料、抗氧剂、水、偶联剂、分散剂、催化剂和填料放入搅拌器中，搅拌均匀，得到混合浆料；

16、b)将纤维材料加入到混合浆料中，继续搅拌，使纤维材料在浆料中充分分散；

17、c)将搅拌好的浆料进行固化，得到纤维增强材料；

18、进一步地，所述步骤a)中搅拌时间为1-5分钟，搅拌速度为50-100转/分钟。

19、进一步地，所述步骤b)中搅拌时间为5-10分钟，搅拌速度为10-20转/分钟；步骤c)中固化温度为室温，固化时间为1-3天。

20、进一步地，所述纤维增强材料的超高性能混凝土(uhpc)制备方法，包括以下步骤：

21、a)将纤维增强材料与水泥、砂、石子原料混合；

22、b)加入适量的水，搅拌，使纤维增强材料在混凝土中充分分散；

23、c)将搅拌好的混凝土进行浇筑、振实，得到uhpc构件；

24、d)养护，使uhpc构件达到预定强度；

25、进一步地，所述步骤a)中纤维增强材料与水泥、砂、石子的质量比为1:10～20:1～5；步骤b)中水与混凝土的总质量比为0.25～0.35；步骤c)中振实时间为1～3分钟；步骤d)中养护温度为室温，养护时间为3～7天。

26、进一步地，所述纤维为钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维或碳纤维中的一种或多种，所述纤维的长度为3～15mm，直径为0.1～0.5mm。

27、进一步地，所述纤维的长度与直径之比为3～9:1，所述纤维在uhpc中的分散均匀，纤维间距不大于10mm。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

29、1)本发明中纤维材料的加入有助于提高混凝土的抗压强度、抗拉强度和抗弯强度，同时提高混凝土的韧性和延性，使混凝土具有更好的抗裂性能。纤维增强材料能够有效减少混凝土的毛细孔，降低混凝土的渗透性，提高混凝土的抗渗性能。

30、2)本发明纤维材料的加入可以提高混凝土的抗冲击性能和抗疲劳性能，使混凝土在受到冲击或振动时具有更好的稳定性。纤维材料在混凝土中形成均匀分布的网络结构，当裂缝产生时，纤维可以阻止裂缝的扩展，减轻裂缝对混凝土结构的影响。

31、3)本发明纤维增强材料具有良好的分散性能和流动性能，使混凝土具有更好的可泵性、可浇注性和抗离析性能，便于施工。纤维材料和纳米材料对环境友好，无污染，有利于实现绿色建筑和可持续发展。

32、4)本发明通过合理选用纤维材料和优化配方，可以提高混凝土的性能，实现资源的高效利用。纤维增强材料可用于桥梁、高速公路、高铁、隧道、建筑结构等领域，提高混凝土结构的安全性和耐久性。

技术特征：

1.一种纤维在uhpc混凝土中的应用，其特征在于，包括以下原料：

2.根据权利要求1所述的纤维增强材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的纤维增强材料的制备方法，其特征在于所述步骤a)中搅拌时间为1-5分钟，搅拌速度为50-100转/分钟。

4.根据权利要求2所述的纤维增强材料的制备方法，其特征在于所述步骤b)中搅拌时间为5-10分钟，搅拌速度为10-20转/分钟；步骤c)中固化温度为室温，固化时间为1-3天。

5.一种使用权利要求1-4所述纤维增强材料的超高性能混凝土(uhpc)制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的纤维增强材料的制备方法，其特征在于所述步骤a)中纤维增强材料与水泥、砂、石子的质量比为1:10～20:1～5；步骤b)中水与混凝土的总质量比为0.25～0.35；步骤c)中振实时间为1～3分钟；步骤d)中养护温度为室温，养护时间为3～7天。

7.根据权利要求2所述的纤维增强材料的制备方法，其特征在于所述纤维为钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维或碳纤维中的一种或多种，所述纤维的长度为3～15mm，直径为0.1～0.5mm。

8.根据权利要求2所述的纤维增强材料的制备方法，其特征在于所述纤维的长度与直径之比为3～9:1，所述纤维在uhpc中的分散均匀，纤维间距不大于10mm。

技术总结本发明公开了一种纤维在UHPC混凝土中的应用，包括聚合物基体、纤维材料、炭黑纳米材料、抗氧剂、水、偶联剂、分散剂、催化剂、填料。本发明中纤维材料的加入有助于提高混凝土的抗压强度、抗拉强度和抗弯强度，同时提高混凝土的韧性和延性，使混凝土具有更好的抗裂性能。纤维增强材料能够有效减少混凝土的毛细孔，降低混凝土的渗透性，提高混凝土的抗渗性能。本发明纤维材料的加入可以提高混凝土的抗冲击性能和抗疲劳性能，使混凝土在受到冲击或振动时具有更好的稳定性。纤维材料在混凝土中形成均匀分布的网络结构，当裂缝产生时，纤维可以阻止裂缝的扩展，减轻裂缝对混凝土结构的影响。技术研发人员：权铮,马明,武大平,杨泽来,强乐乐,李林利受保护的技术使用者：甘肃公航旅检测科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18