[发明专利]一种应用多尺度纤维结构体提升混凝土动力特性的方法

说明书

本发明公开了一种应用多尺度纤维结构体提升混凝土动力特性的方法，属于混凝土加工技术领域，包括如下步骤：(1)原料称取、(2)多尺度纤维结构体水分散溶液制备、(3)多尺度纤维结构体水泥砂浆制备、(4)多尺度纤维结构体混凝土拌合物制备、(5)多尺度纤维结构体增强混凝土制备。本发明将纳米层次的碳纳米管接枝到微观层次碳纤维表面后，形成了一种多层次多尺度的纤维增强体，在混凝土基体中能够较好地与混凝土粘结，从而减少混凝土裂缝的发展，提高混凝土强度，制得的混凝土动力强度得到明显提升，混凝土的动态增长因子最高达到1.95，其强度相当于增加1倍。

技术领域

本发明属于混凝土加工技术领域，具体涉及一种应用多尺度 纤维结构体提升混凝土动力特性的方法。

背景技术

近年来，随着我国经济实力快速增长，越来越多大型基础设 施工程陆续展开。2018年10月23日，港珠澳大桥正式通车，全 长55公里，前后经13年论证、设计、施工，总投资金额约1200 亿；我国高铁行业也是发展迅猛，据相关报道，2019年高铁总里 程突破3万公里，这些大型基础设施工程的发展都离不开混凝土 材料科学的进步。由于混凝土材料具有应变率敏感性，在动荷载 作用下会表现出与静态不同的力学特性，而混凝土结构在使用过程中不可避免的会遭受动荷载作用，因此，为了满足大型基础工 程抗飓风、抗强震和抗爆炸性能要求，急需对混凝土动力特性进 一步提升，不断推动大型混凝土结构发展，满足我国民用和国防 工程发展的需要。

为了提升混凝土动力特性，最常见的方法是在混凝土基体中 掺入纤维材料。常见的纤维包括碳纤维、钢纤维、玄武岩纤维等。 研究发现，将纤维材料掺入混凝土中后，能够在一定程度改善混 凝土性能，比如强度、韧性、吸能特性等。但相关试验表明，由 于纤维表面与混凝土基体之间材料特性的差异性，使得纤维在混 凝土基体中容易发生滑移破坏，导致普通纤维增强混凝土强度特 性的改善幅度有限。可见，改善纤维表面的基本特性，对于进一 步提升混凝土强度特性具有较大影响。

在这些纤维中，碳纤维不仅具有抗拉强度高、弹性模量大、 韧性强等优点，而且还具备优异的导电导热、耐磨耐腐蚀等特点， 掺入混凝土中后不仅能起到增强、阻裂作用，而且还能赋予混凝 土导电、压敏、温敏、电磁屏蔽等智能化功能，因此，碳纤维在 混凝土增强方面具有广阔应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用多尺度纤维结构体提升混凝 土动力特性的方法，有效的解决了碳纤维表面界面性能差的问题， 并改善了混凝土的品质。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：

一种应用多尺度纤维结构体提升混凝土动力特性的方法，包 括如下步骤：

(1)原料称取：

按对应重量份称取下列原料备用：

水泥364.00-375.00份、硅灰25.20-28.50份、粉煤灰 125.00-134.00份、砂691.00-712.00份、碎石1032.00-1058.00份、 水175.00-180.00份、减水剂5.10-5.40份、多尺度纤维结构体 2.95-3.68份；

(2)多尺度纤维结构体水分散溶液制备：

将步骤(1)称取的水和减水剂混合，再将多尺度纤维结构 体加入，然后再加入十二烷基硫酸钠，超声分散处理15min后得 多尺度纤维结构体水分散溶液备用；所述十二烷基硫酸钠的加入 量是水总质量的1～1.5％；

(3)多尺度纤维结构体水泥砂浆制备：

将步骤(1)称取的水泥、硅灰、粉煤灰、砂共同混合搅拌 45s，然后再将步骤(2)制得的多尺度纤维结构体水分散溶液加 入，继续搅拌45s，得多尺度纤维结构体水泥砂浆备用；

(4)多尺度纤维结构体混凝土拌合物制备：