[发明专利]一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土及其制备方法

说明书

本发明属于混凝土制备技术领域，具体涉及一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土及其制备方法。按照重量份，混凝土包括以下各组分：水泥：粗骨料：细骨料：粉煤灰：剑麻纤维：耐碱玻璃纤维：白炭黑：水：高效减水剂的质量比为268.7：1234：635.7：89.6：0～2.5：0～2.5：1～3：172：3.9，水胶比为0.48，砂率为34％，纤维体积掺量的范围为0.06％～0.1％，白炭黑体积掺量范围为0.04％～0.12％，剑麻与耐碱玻璃纤维的重量比为1：1。本发明提高了混凝土的各项性能。

技术领域

本发明属于混凝土制备技术领域，具体涉及一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土及其制备方法。

背景技术

纤维混凝土是一种以砂浆、水泥浆或混凝土为基体，以非连续的短纤维或连续的长纤维作增强材料所形成的水泥基复合材料。纤维作为一种具有一定长径比的细丝状材料，其被应用于混凝土中可明显起到防裂、增强和增韧的有益效果，因此较普通混凝土而言，纤维混凝土的工程应用领域更为广泛。

目前，用于制备纤维混凝土的常用纤维主要包括聚丙烯纤维、碳纤维与钢纤维等几种。但从总体来讲，这些纤维生产成本较高，会致使所制备的纤维混凝土造价会明显提高，故将其作为混凝土的增强材料进行使用不是最合适的经济选择。为了降低纤维混凝土的制造成本，植物纤维作为来源广泛、价格低廉的天然材料在高强度混凝土制备与研究中受到关注。剑麻纤维作为一种植物纤维，除了价格低廉的成本优势外，其韧性高、弹性模量高、抗拉强度高及抗腐蚀性好等特性，受到材料相关领域研究学者的大量关注。

大量国内外学者研究发现，由于植物纤维与混凝土之间的粘结力较差，导致其无法获得类似于钢纤维、碳纤维等纤维对混凝土性能的提升作用，因此只考虑掺入剑麻纤维对混凝土性能进行优化，但在改善混凝土抗压性能方面仍存在一定的局限性。

于是考虑将白炭黑加入混凝土中，白炭黑具备颗粒尺寸小、较强的活性、填充作用等特点，能减小混凝土微小缺陷和孔洞，显著增强基体密实度，且能有效提高混凝土早期抗压强度。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土及其制备方法。

本发明所提供的技术方案如下：

一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土，其特征在于，按照重量份，包括以下各组分：水泥：粗骨料：细骨料：粉煤灰：剑麻纤维：耐碱玻璃纤维：白炭黑：水：高效减水剂的质量比为268.7：1234：635.7：89.6：0～2.5：0～2.5：1～3：172：3.9，水胶比为0.48，砂率为34％，纤维体积掺量的范围为0.06％～0.1％，白炭黑体积掺量范围为0.04％～0.12％，剑麻与耐碱玻璃纤维的重量比为1：1，且用量均不为零。

耐碱玻璃纤维具备较强的刚度、抗弯强度、抗冲击性、抗裂性以及抗拉强度。耐碱玻璃纤维添加后，与整个混凝土内部形成一个黏合性较高的一个整体，很好地约束混凝土构件，使其微裂缝的开展很大程度上受到限制，并在混凝土开裂时能吸收更多能量，承受更高的拉力。而剑麻纤维属于柔性材料，其良好的延性能提高混凝土的韧性。两者进一步优化了纤维支撑网络结构，对混凝土劈裂抗拉强度、抗折有很好的提高效果。白炭黑加入后，填充了混凝土内部孔隙，同时改善水泥石－集料之间的界面结构，提高了试件的早期强度。又因其可更快地与水泥水化产物Ca(OH)₂发生反应，生成性能较优的低碱度C-S-H凝胶，进而显著提高了混凝土的抗压强度。而这是耐碱玻璃纤维、剑麻纤维、白炭黑单独添加时所不曾表现出的性能。

具体的，所述的水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。

具体的，所述的粗骨料为天然碎石，粒径为5～20mm，含泥量0～0.1％。

具体的，所述的细骨料为天然河砂，级配为Ⅱ区中砂，堆积密度为1480kg/m³，表观密度为2559kg/m³，细度模数为2.62，含泥量为0.5％。其级配如表1所示。