一种绿色高强混凝土及其制备方法与应用与流程

本发明属于混凝土，具体涉及一种绿色高强混凝土及其制备方法与应用。

背景技术：

1、由于绿色生产理念的推广，大力发展和使用绿色建材，充分利用可再生资源，提升绿色建筑品质，推动建筑废弃物的高效处理与再利用，实现工程建设全过程低碳环保、节能减排也势在必行。在土木工程建设高速发展的今天，混凝土已经成为世界上使用量最大的人造产品，其年均消耗量仅次于水。然而，普通混凝土在生产和制备的过程中耗能大，环境污染严重，且过度开采原材料将破坏其产地的生态环境，与可持续发展的要求相悖。除此之外，随着经济和居民生活水平的大幅度提高，人们对建筑的安全、质量及外观亦提出更高的要求。因此，推广新型生态环保的高和易性绿色混凝土材料的工程应用显得尤为重要。

2、因此，开发一种绿色高强混凝土是当务之急。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出的绿色高强混凝土，既能改善钢纤维与混凝土基质界面的粘结性能，又能在钢纤维与基体之间的界面区域被堆积和重排时，对这些间隙进行填充对混凝土性能的改善作用。

2、根据本发明的第一方面实施例的一种绿色高强混凝土，所述绿色高强混凝土的制备原料包括钢渣石、钢渣砂、水泥、粉煤灰和改性钢纤维；

3、所述改性钢纤维的制备原料包括：钢纤维、明胶颗粒、非离子型表面活性剂和聚乳酸。

4、根据本发明的第一方面的实施例至少具有以下有益效果：

5、聚乳酸能够在钢纤维表面形成一层覆盖物，从而提高与混凝土基质的物理粘结力，其中聚乳酸分子中含有羧基(-cooh)官能团，而混凝土中的水化产物和粉煤灰富含羟基(-oh)。因而羧基和羟基发生酯化反应，形成酯键(-coo-)，从而将聚乳酸与混凝土基质牢固地连接在一起；聚乳酸分子中的羧基也与混凝土中的阳离子(如ca2+)发生离子交换反应，形成稳定的络合物进一步促进聚乳酸与混凝土基质之间的结合。聚乳酸作为介于钢纤维与混凝土基质之间的界面过渡层，可以改善两者之间的相容性和黏附力，在微观尺度上填充钢纤维与混凝土基质之间的缺陷，减少应力集中并提高界面的结合强度。

6、在混凝土受到外力作用时，钢纤维会发生滑动位移，钢纤维表面的聚乳酸包覆的明胶颗粒脱落填充到钢纤维与基体之间的界面区域，一方面会形成摩擦阻止作用，增加了钢纤维的拉拔阻力，另一方面，聚乳酸包覆的明胶颗粒的存在可以使应力在钢纤维与混凝土基体之间得到更均匀的分散，减轻了局部应力集中的现象，从而有助于提高钢纤维的拉拔强度和韧性，同时聚乳酸包覆的明胶颗粒的填充还可以填补界面间的空隙，进一步提高了钢纤维的抗拉性能。

7、根据本发明的一些实施例，所述非离子表面活性剂包括聚山梨酯。

8、本发明中的聚山梨酯在溶液中形成一层吸附在明胶颗粒表面的分子膜从而维持明胶颗粒的稳定性，同时聚山梨酯通过改变溶液的表面张力，影响聚乳酸在溶液中的扩散速率和凝聚行为，从而得到能够实现维持明胶的小颗粒稳定性以及调节聚乳酸包覆层厚度，避免了钢纤维表面的聚乳酸包覆的明胶微球粒径过大。

9、根据本发明的一些实施例，按重量份计，所述绿色高强混凝土的制备原料包括：钢渣石850～1010份、钢渣砂850～1010份、粉煤灰100～200份和改性钢纤维50～70份。

10、根据本发明的一些实施例，所述绿色高强混凝土的制备原料还包括：聚羧酸减水剂和水。

11、根据本发明的第二方面实施例的一种所述的绿色高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：

12、s1.将所述水泥、所述粉煤灰混合分散；

13、s2.向步骤s1所得混合物中加入所述钢渣石、所述钢渣砂和所述改性钢纤维继续混合。

14、根据本发明的一些实施例，所述改性钢纤维的制备方法包括：

15、a1.将聚乳酸分散后加入非离子型表面活性剂得到混合液；

16、a2.将明胶加入混合液中反应得到聚乳酸包覆的明胶微球溶液；

17、a3.将钢纤维浸泡在聚乳酸包覆的明胶微球溶液后固化得到改性钢纤维。

18、根据本发明的一些实施例，所述改性钢纤维的制备方法包括：

19、a1.将100～200份聚乳酸分散后加入5～10份非离子型表面活性剂得到混合液；

20、a2.将50～75份明胶加入混合液中25～35℃反应2～3h得到聚乳酸包覆的明胶微球溶液；

21、a3.将钢纤维浸泡在聚乳酸包覆的明胶微球溶液后40～60℃固化6～8h得到改性钢纤维。

22、根据本发明的一些实施例，所述明胶颗粒的粒径为15～100目。

23、通过超声波处理有助于打破聚乳酸颗粒之间的团聚，促进其分散在溶液中。

24、根据本发明的一些实施例，步骤a2中，所述反应的方法包括：超声反应；所述超声反应的时间为2～6h；所述超声反应频率为20khz～100khz。

25、本发明中，在上述超声处理的条件下有助于打破聚乳酸颗粒之间的团聚，促进其分散在溶液中，从而调节聚乳酸包覆层厚度在合适的范围内。

26、根据本发明的一些实施例，步骤a2中，所述反应的ph值为6～7。

27、根据本发明的一些实施例，所述聚乳酸分散的步骤中包括将聚乳酸和溶剂混合，所述溶剂包括：二甲基亚砜和氯化甲烷。

28、根据本发明的第三方面实施例的一种绿色高强混凝土在土木工程领域中的应用。

技术特征：

1.一种绿色高强混凝土，其特征在于：所述绿色高强混凝土的制备原料包括钢渣石、钢渣砂、水泥、粉煤灰和改性钢纤维；

2.根据权利要求1所述的绿色高强混凝土，其特征在于，所述非离子表面活性剂包括聚山梨酯。

3.根据权利要求1所述的绿色高强混凝土，其特征在于，按重量份计，所述绿色高强混凝土的制备原料包括：钢渣石850～1010份、钢渣砂850～1010份、粉煤灰100～200份和改性钢纤维50～70份。

4.一种如权利要求1～3中任一项权利要求所述的绿色高强混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述改性钢纤维的制备方法包括：

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述改性钢纤维的中，所述明胶颗粒的粒径为15～100目。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述反应的方法包括：超声反应；所述超声反应的时间为2～6h；所述超声反应频率为20khz～100khz。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述反应的ph值为6～7。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸分散的步骤中包括将聚乳酸和溶剂混合，所述溶剂包括：二甲基亚砜和氯化甲烷。

10.一种如权利要求1～3中任一项权利要求所述的绿色高强混凝土在土木工程领域中的应用。

技术总结本发明公开了一种绿色高强混凝土及其制备方法与应用，绿色高强混凝土的制备原料包括钢渣石、钢渣砂、水泥、粉煤灰和改性钢纤维；改性钢纤维的制备原料包括：钢纤维、明胶颗粒、非离子型表面活性剂和聚乳酸。本发明提出的绿色高强混凝土，既能改善钢纤维与混凝土基质界面的粘结性能，又能在钢纤维与基体之间的界面区域被堆积和重排时，对这些间隙进行填充对混凝土性能的改善作用。技术研发人员：周强,蒋震,王军,何彦琪,张毅,笪俊伟,李蒙强,蒋峥瑾,王晨宇受保护的技术使用者：中建西部建设湖南有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6