[发明专利]一种混杂纤维增强增韧高强自密实混凝土及其制备方法

说明书

一种混杂纤维增强增韧高强自密实混凝土及其制备方法，本发明属于混凝土技术领域，解决了现有制备的自密实混凝土不能在提高混凝土基本力学性能的同时提高其弯曲韧性的缺点。该混凝土掺入纳米碳纤维和镀铜微丝钢纤维，抗压、劈裂、抗折强度和弯曲韧性均得到显著提高，可应用于对强度和韧性均有要求的过密配筋、薄壁、复杂形体等结构。制备方法是按重量称取水泥、粉煤灰、硅灰及镀铜微丝钢纤维并投入到混合骨料中，拌合均匀，将纳米碳纤维与聚羧酸高效减水剂以1：2的质量比加入适量水中，经超声波分散，制得纳米碳纤维混合液；最后将剩余水、聚羧酸高效减水剂及纳米碳纤维混合液投入干料中，搅拌均匀，即为纳米碳纤维和镀铜微丝钢纤维混杂纤维混凝土。

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种增强增韧自密实混凝土及其制备方法。

背景技术

自密实混凝土凭借其在自身重力作用下，能够流动、密实，不需要附加振动即可成型的特点，解决了由于过密配筋、薄壁、复杂形体等结构下振捣困难的建造问题，同时，节省了劳动力资源，提高了施工效率；在绿色环保方面，降低了能源消耗，并消除了因振捣而带来的噪音污染。因其满足当下行业高效、节能的发展理念，而引起了广泛关注。

然而，自密实混凝土和普通混凝土同样存在抗裂性差、韧性差、低抗拉强度、低抗拉应变，易产生干缩裂纹和温度裂纹的弱点，且随着混凝土强度的提高，其脆性破坏特征更加明显。

纤维对于水泥基复合材料有增韧、增强、阻裂的作用。纤维的改性作用可使同等级的混凝土获得更好的强度和更优的韧性，且不同尺度、弹性模量的纤维混掺能发挥其各自优势，可使混凝土在多相、多层次上的性能得以改善。

钢纤维凭借其增强、增韧混凝土作用已被广泛应用。纳米碳纤维是一种新型材料，是通过气相碳氢化合物的裂解，制备出的非连续亚微米级尺寸的石墨纤维。具有较高的强度和弹性模量，较好的导电、导热能力及极好的表面效应和小尺寸效应。目前，纳米碳纤维水泥基复合材料的研究仍处于起步阶段。而且由于自密实混凝土在施工过程中对流动性有较高要求，目前还没有混杂纤维增强自密实混凝土的方案出现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混杂纤维增强增韧高强自密实混凝土及其制备方法，以解决现有技术所制备的自密实混凝土不能在提高混凝土基本力学性能的同时提高其弯曲韧性的缺点。该混凝土同时掺入纳米碳纤维和镀铜微丝钢纤维，抗压、劈裂、抗折强度和弯曲韧性均得到显著提高，可应用于对强度和韧性均有要求的过密配筋、薄壁、复杂形体等结构。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种混杂纤维增强增韧高强自密实混凝土，在混凝土基质中掺有为混凝土基质体积0.03％～0.09％的纳米碳纤维和混凝土基质体积0.6％～0.9％的镀铜微丝钢纤维，混凝土基质的重量分数组成为：粗骨料35-37份、细骨料31-33份、水泥17-18份、粉煤灰4-6份、硅灰2-3份、减水剂0.4-0.6份和水5-7份。

上述的混杂纤维增强增韧高强自密实混凝土，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；所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述硅灰为微硅粉；所述减水剂为聚羧酸减水剂。

上述的混杂纤维增强增韧高强自密实混凝土，所述纳米碳纤维为亚微米级尺寸纤维，单丝直径150-200nm，长度5-10μm。

上述的混杂纤维增强增韧高强自密实混凝土，所述镀铜微丝钢纤维为亚厘米级尺寸纤维，单丝直径175-350μm，长度13mm。

上述的混杂纤维增强增韧高强自密实混凝土的制备方法，包括如下步骤：

一、将按重量称取的粗骨料和细骨料投入到搅拌机中，搅拌均匀得混合骨料；

二、将按重量称取的水泥、粉煤灰、硅灰及镀铜微丝钢纤维投入到步骤一制得的混合骨料中，经拌合均匀得到干料；