一種增強(qiáng)混凝土及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體設(shè)及一種增強(qiáng)混凝±及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，對水泥混凝±提出了更高的要求，它正朝著高強(qiáng) 度、高初性、高阻裂、高耐久性、高體積穩(wěn)定性和優(yōu)良的工藝性的方向發(fā)展。然而，混凝±在 使用過程中，特別是拉應(yīng)力存在條件下，易產(chǎn)生裂紋而最終導(dǎo)致材料和結(jié)構(gòu)的完全破壞。因 此，混凝±的強(qiáng)初化多年來一直是力學(xué)界和材料學(xué)界致力研究的跨學(xué)科的難題。國內(nèi)外關(guān) 于鋼纖維混凝±的研究和應(yīng)用最為成熟。但有研究表明，鋼纖維對混凝±的抗壓強(qiáng)度并無 明顯促進(jìn)作用，甚至還有所降低；與素混凝±相比，對于鋼纖維混凝±的抗?jié)B性、耐磨性、耐 沖磨性及對防止混凝±早期塑性收縮等還存在正反（提高與降低）兩方面甚至居中的觀 點(diǎn)。此外，鋼纖維混凝±用量較大、價(jià)格較高，有生誘問題，對由于火災(zāi)引起的爆裂幾乎無效 等，運(yùn)些問題都在不同程度影響了其應(yīng)用。因此，發(fā)明一種合適形式的纖維混凝±迫在眉 睫。
[0003] 現(xiàn)代混凝±除了要達(dá)到高抗壓、高抗拉等要求外，還要容易施工，并且保持高強(qiáng)、 高初性等性能。因此纖維增強(qiáng)混凝±在混凝±的改性過程中應(yīng)運(yùn)而生。與此同時(shí)，纖維增 強(qiáng)基的制備及選擇，是影響纖維混凝±力學(xué)性能影響尤為重要的一個(gè)因素。而碳纖維復(fù)合 材料由于其優(yōu)異的力學(xué)性能，在成為眾多增強(qiáng)基中脫穎而出。從化學(xué)方面講，碳纖維復(fù)合材 料表面具有活性官能團(tuán)，能與同樣含有豐富官能團(tuán)的水泥進(jìn)行較強(qiáng)的化學(xué)結(jié)合；從物理方 面講，碳纖維復(fù)合材料表面較粗糖，與水泥基體有良好的的物理結(jié)合，從而使混凝±呈現(xiàn)良 好的塑形變形特性。因此，碳纖維混凝±的性能及應(yīng)用很大程度上取決于增強(qiáng)基的選擇，而 合適的碳纖維復(fù)合材料的選擇，是制備高性能增強(qiáng)混凝±材料的關(guān)鍵。
[0004] 20世紀(jì)80年代W來，合成纖維混凝±在國外已得到了廣泛的研究和應(yīng)用，而我國 對纖維增強(qiáng)混凝±的研究起步則比較晚。目前，碳纖維用在增強(qiáng)混凝±中使其強(qiáng)度和初性 提高的主要機(jī)理已基本清楚，但碳纖維增強(qiáng)混凝±的最終性能與碳纖維的加入形式及制備 方法之間的矛盾仍在解決中。因此，如何從單一尺度和單一品種的碳纖維增強(qiáng)研究向多尺 度和不同性質(zhì)碳纖維加入方式轉(zhuǎn)變，從基礎(chǔ)理論研究為主向基礎(chǔ)理論研究和生產(chǎn)工藝、開 發(fā)與應(yīng)用研究并重轉(zhuǎn)變，是我們在未來一段時(shí)間內(nèi)迫切需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。 陽〇化]值得一提的是，經(jīng)過不斷地探索和努力，制備出一種適用于增強(qiáng)混凝±的異型微 型碳纖維復(fù)合材料。將該復(fù)合材料按照指定的滲量加入到素混凝±中，使纖維增強(qiáng)混凝± 的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和壓縮初度指數(shù)等力學(xué)性能較基準(zhǔn)混凝±均有不同程度 的提高。與此同時(shí)，本發(fā)明制備的一種適用于增強(qiáng)混凝±的異型微型碳纖維復(fù)合材料由于 其重量輕、制備工藝簡單，力學(xué)性能優(yōu)異、生產(chǎn)成本較低等優(yōu)點(diǎn)，適合未來批量化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明主要克服混凝±抗壓強(qiáng)度低、抗折強(qiáng)度差的不足，提供了一種制備工藝簡 單的增強(qiáng)混凝±的制備方法，該增強(qiáng)混凝±具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高初的優(yōu)點(diǎn)，有望未來直接應(yīng) 用于批量化的工業(yè)生產(chǎn)。
[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種增強(qiáng)混凝±，包括W下重量份的組分：水泥11. 98~ 12. 80份，粉煤灰1. 50~1. 82份，礦粉1. 1076~1. 1143份，水4. 79~4. 97份、砂22. 29~ 22. 45份，石30. 9~31. 9份，碳纖維復(fù)合材料0. 368~1. 389份，碳纖維復(fù)合材料包含環(huán)氧 樹脂與碳纖維，其中環(huán)氧樹脂重量占碳纖維復(fù)合材料重量的30%~33%。
[0008] 優(yōu)選的，所述增強(qiáng)混凝±包括W下重量份的組分：水泥12. 66份，粉煤灰1. 56份， 礦1. 1094份，水4. 95份，砂22. 38份，石31. 5份，碳纖維復(fù)合材料0. 816份，碳纖維復(fù)合材 料包含環(huán)氧樹脂與碳纖維，其中環(huán)氧樹脂重量占碳纖維復(fù)合材料重量的31. 5%。
[0009] 優(yōu)選的，本發(fā)明的另一目的在于提供一種增強(qiáng)混凝±的制備方法，該制備方法包 括W下步驟：
[0010] (1)將碳纖維在環(huán)氧樹脂中浸潤，得疊層濕法預(yù)浸料；
[0011] (2)將上述疊層濕法預(yù)浸料加熱固化后取出，自然冷卻至室溫，得碳纖維復(fù)合材 料；
[0012] (3)將步驟（2)獲得的碳纖維復(fù)合材料與素混凝±在強(qiáng)制式攬拌機(jī)中攬拌均勻， 拆模、養(yǎng)護(hù)，其中碳纖維復(fù)合材料按照滲量為0. 5~2.Okg/m3的比例與素混凝±混合，素混 凝±包括水泥、粉煤灰、礦粉、水、砂、石；
[0013] (4)用圓盤切石機(jī)切割步驟（3)中得到的混合物兩端，得到增強(qiáng)混凝±。
[0014] 優(yōu)選的，步驟（1)中所述碳纖維為T700級-12K干噴濕紡碳纖維。
[0015] 優(yōu)選的，步驟（1)中所述疊層濕法預(yù)浸料的厚度為0. 2~2mm，長度為30-60mm，寬 度為 3-lOmm。
[0016] 優(yōu)選的，步驟（2)中的所述疊層濕法預(yù)浸料固化后形成波浪型、齒型、扭轉(zhuǎn)型、片 型或棒狀。
[0017] 優(yōu)選的，步驟似中的所述加熱溫度為50~150°C。 陽〇1引優(yōu)選的，步驟似中的所述固化時(shí)間為30min。
[0019] 優(yōu)選的，所述棒狀的直徑為1mm，長度為30-60mm。
[0020] 優(yōu)選的，所述波浪型、齒型、扭轉(zhuǎn)型、片型的長度為30-60mm，寬度為3-lOmm。
[0021] 采用上述增強(qiáng)混凝±及其制備方法，本發(fā)明具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0022] (1)本發(fā)明的增強(qiáng)混凝上抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度等力學(xué)性能均有不同程 度的提高，其中抗拉強(qiáng)度提高12. 1至63. 7%，抗折強(qiáng)度提高19. 3至50. 6%，抗強(qiáng)壓度提高 37. 0至46. 9%，證明異形微型碳纖維復(fù)合材料具有良好的阻斷性能；
[0023] (2)增強(qiáng)混凝±的壓縮初度指數(shù)比素混凝±提高60%至115%，并且隨著異形微 型碳纖維復(fù)合材料滲量的增強(qiáng)，其變形能力增強(qiáng)，承載力加強(qiáng)，有利于改善纖維混凝±的抗 沖擊能力；
[0024] (3)按照滲量為0. 5~2.Okg/m3的比例將異形微型碳纖維復(fù)合材料與素混凝±混 合后，纖維混凝±的斷裂能均有較大幅度的提高，說明碳纖維復(fù)合材料的"橋聯(lián)"作用明顯， 使混凝±臨界斷裂時(shí)的最大裂縫寬度比素混凝±增加。
【附圖說明】
[00巧]圖I為S型碳纖維增強(qiáng)混凝±拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[00%] 圖2為R型碳纖維增強(qiáng)混凝±拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[0027] 圖3為C-I型碳纖維增強(qiáng)混凝±拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[0028] 圖4為C-2型碳纖維增強(qiáng)混凝±拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[0029] 圖5為C-3型碳纖維增強(qiáng)混凝±拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[0030] 圖6為C-4型碳纖維增強(qiáng)混凝±拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
【具體實(shí)施方式】
[0031] W下通過具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但并不限于下述的實(shí)施例。
[0032] 本發(fā)明的增強(qiáng)混凝±，其包括W下重量份的組分：水泥11. 98~12. 80份，粉煤灰 1. 50 ~1. 82 份，礦粉 1. 1076 ~1. 1143 份，水 4. 79 ~4. 97 份、砂 22. 29 ~22. 45 份，石 30. 9~31. 9份，碳纖維復(fù)合材料0. 368~1. 389份，碳纖維復(fù)合材料包含環(huán)氧樹脂與碳纖 維，其中環(huán)氧樹脂重量占碳纖維復(fù)合材料重量的30 %~33 %。
[0033] 一種制備所述增強(qiáng)混凝±的方法，包括W下步驟：
[0034] (1)將T700級-12K干噴濕紡碳纖維在環(huán)氧樹脂中浸潤，得疊層濕法預(yù)浸料，疊層 濕法預(yù)浸料的厚度為0. 2~2mm;
[00對 似將上述疊層濕法預(yù)浸料加工成波浪型、齒型、扭轉(zhuǎn)型、片型或棒狀，在50~ 150°C下固化30min，取出，自然冷卻至室溫，得碳纖維復(fù)合材料；
[0036] (3)將步驟（2)獲得的碳纖維復(fù)合材料與素混凝±在強(qiáng)制式攬拌機(jī)中攬拌均勻， 拆模、養(yǎng)護(hù)，其中碳纖維復(fù)合材料按照滲量為0. 5~2.Okg/m3的比例與素混凝±混合，素混 凝±包括水泥、粉煤灰、礦粉、水、砂、石；
[0037] (4)用圓盤切石機(jī)切割步驟做中得到的混合物兩端，得到增強(qiáng)混凝±。 陽0測現(xiàn)有技術(shù)1
[0039]將 12. 66kg水泥、1. 56kg粉煤灰、1. 1094kg礦粉、4. 95kg水、22. 38kg砂和 31. 5kg石用強(qiáng)制式攬拌機(jī)攬拌攬拌均勻，拆模、養(yǎng)護(hù)，用圓盤切石機(jī)切割試件的兩端，制得混凝±。 W40] 現(xiàn)有技術(shù)2 W41] 將1. 186kg彎勾鋼纖維與12. 66kg水泥、1.56kg粉煤灰、1. 1094kg礦粉、4. 95kg水、22. 38kg砂和31. 5kg石用強(qiáng)制式攬拌機(jī)攬拌攬拌均勻，拆模、養(yǎng)護(hù)。用圓盤切石機(jī)切割 試件的兩端，得到鋼纖維混凝上，其中碳纖維復(fù)合材料按照滲量為0.化g/m3的比例與素混 凝±混合，素混凝±包括水泥、粉煤灰、礦粉、水、砂、石。
[0042] 具體實(shí)施例 陽043] 實(shí)施例1
[0044] 增強(qiáng)混凝±的制備
[0045] 1、按下列重量配比配置增強(qiáng)混凝±原料：分別取碳纖維0.257化g、環(huán)氧樹脂 0. 1104kg、水泥 12. 00kg、粉煤灰 1. 75kg、礦粉 1. 1088kg、水 4. 93kg、砂 22. 40kg、石 31. 4kg， 其中碳纖維與環(huán)氧樹脂制成碳纖維復(fù)合材料，環(huán)氧樹脂重量占碳纖維復(fù)合材料重量的 30%。
[0046] 2、制備方法
[0047] (1)將碳纖維在環(huán)氧樹脂中浸潤，得疊層濕法預(yù)浸料，疊層濕法預(yù)浸料的厚度為 0. 2mm；
[0048] (2)將上述疊層濕法預(yù)浸料加工成直徑為Imm的棒狀，在5(TC下固化30min，取出， 自然冷卻至室溫，得棒狀碳纖維復(fù)合材料；
[0049] (3)將步驟（2)獲得的碳纖維復(fù)合材料與素混凝±在強(qiáng)制式攬拌機(jī)中攬拌均勻， 拆模、養(yǎng)護(hù)，其中碳纖維復(fù)合材料按照滲量為0.化g/m3的比例與素混凝±混合，素混凝±包 括水泥、粉煤灰、礦粉、水、砂、石；
[0050] (4)用圓盤切石機(jī)切割步驟（3)中得到的混合物兩端，得到棒狀碳纖維增強(qiáng)混凝 ±。 陽0川實(shí)施例2 陽0巧增強(qiáng)混凝±的制備
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