[发明专利]一种多功能混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多功能混凝土及其制备方法，涉及混凝土技术领域。本发明所述多功能混凝土是由砂浆和高熵合金纤维构成，所述高熵合金纤维的加入量占所述混凝土体积的0.1～3％；其中高熵合金纤维包括Fe、Co、Ni、Al、Ta、Si、Cu、Mn、Cr、Nb、V、Ga、Ag、Au、Pt、Mo中的至少五种金属。本发明利用高熵合金纤维增强传统混凝土的抗弯强度、韧性与抗冲击性、耐腐蚀性能以及磁性，具有较高的市场应用前景。

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种多功能混凝土及其制备方法。

背景技术

多功能混凝土是近年来兴起的一种新型建筑材料，被广泛应用于航空、航天、电子、电气、机械、建筑、水利、交通、能源等各个领域的土建工程中。

多功能混凝土是通过在水泥基材料中掺入填料达到改变性能的目的，从而满足混凝土在不同场景的应用。例如，将具有优良抗拉弯性能、耐冲击以及高抗渗性的纤维混凝土应用于军事、水利、建筑、机场、桥梁、公路等工程领域；将耐腐蚀性能优异的混凝土应用于长期暴露在恶劣环境中的港口、码头、近海平台等海港工程特殊领域中；对具有磁性能的混凝土用于海底工程定位、公路无线充电等领域；将生物化学性能优异的混凝土用于自修复工程等领域。

目前在工程中应用最广泛的混凝土填料主要有钢纤维、碳纤维、聚丙烯纤维和铁氧体软磁材料等。碳纤维具有强度高、模量大、比重小、耐碱等优越性能，但碳纤维直径细小、表面憎水导致其分散性差、易引起混凝土电阻率波动以及价格昂贵等问题，在很大程度上限制了其在工程中的应用；钢纤维是当今世界各国普遍采用的混凝土增强材料，它具有抗裂、抗冲击性能强，耐磨强度高，与水泥亲合性好，可增加构件强度，延长使用寿命等优点，但比重大，不易于分散导致坍落度直线下降以及因混凝土含碱和保护层厚度小而易锈蚀已经成为一个棘手的老问题；聚丙烯纤维具有耐化学腐蚀、加工性好、价格低廉、质轻等优点，在水泥混凝土中掺入聚丙烯纤维可以减少混凝土和砂浆的早期裂缝，提高混凝土的抗裂、抗渗和抗冲击等性能，但聚丙烯纤维存在强度和模量低，与水泥基体黏结性差等缺陷。

随着新能源汽车、自动驾驶等技术发展以及“双碳”目标的提出，对建筑材料提出了更高的要求，尤其是公路无线充电、海港工程防腐、建筑物信号屏蔽等等特殊领域，对混凝土复合材料的强度、耐腐蚀性能、抗辐照能力、磁屏蔽性能等提出了新的更高的要求。因而，研究开发新型多功能混凝土成为近年来国内外特殊建筑行业的迫切需求。

发明内容

基于此，本发明提供了一种多功能混凝土，利用高熵合金纤维增强传统混凝土的抗弯强度、韧性与抗冲击性、耐腐蚀性能以及磁性。

本发明多功能混凝土是由砂浆和高熵合金纤维构成，所述高熵合金纤维的加入量占所述混凝土体积的0.1～3％；

所述高熵合金纤维包括Fe、Co、Ni、Al、Ta、Si、Cu、Mn、Cr、Nb、V、Ga、Ag、Au、Pt、Mo中的至少五种金属。

优选的，所述砂浆是由水、水泥、砂以及碎石构成。

进一步优选的，所述砂浆中各原料的重量份如下：

水150-250份，水泥400-460份，砂660-1400份，碎石：2000-2500份。

优选的，所述高熵合金纤维的长度为10-50mm，直径为100～1000μm。

更优选的，所述高熵合金为Fe-Co、-Ni-Al-Ta-Si合金。在实施例中本发明所述高熵合金中元素的质量百分数如下：

Fe 34％,Co 29％,Ni 29％,Al 3％,Ta 3％,Si 2％。

本发明还提供了所述多功能混凝土的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)制备高熵合金