一种纤维增韧混凝土及其制备方法

技术领域

本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种纤维增韧混凝土及其制备方法。

背景技术

广义上的混凝土，一般是由胶凝材料、粗细骨料、水及其他外加剂按照适量的比例配制而成的人工石材。凭借其原材料丰富、成本低、可塑性高、耐久性好等优点成为了建筑工程中应用广泛的基础材料。

水泥混凝土是一种脆性材料，相对来说，其抗拉能力小、抗折强度低、变形性能差，水泥混凝土在浇筑成型后，一般放置在室外，经过长期使用后，脆性的混凝土容易发生断裂等情况，从而使得由混凝土搭建的建筑容易坍塌，十分危险，因此还有待改善。

发明内容

为了提高混凝土的韧性，使得混凝土不易断裂，本申请提供一种纤维增韧混凝土及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种纤维增韧混凝土，采用如下的技术方案：

一种纤维增韧混凝土，由混凝土拌合料制备而成，所述混凝土拌合料包括以下重量份数的组分：

水泥：272-307份；

水：128-140份；

矿渣粉：143-176份；

硅烷偶联剂：1-3份；

粗骨料：1100-1235份；

木质素磺酸钠：2.5-4.0份；

糖蜜减水剂：1.8-3.2份；

聚丙烯纤维：23-32份；

醋酸纤维素；12-18份。

通过采用上述技术方案，在糖蜜减水剂、硅烷偶联剂、聚丙烯纤维、醋酸纤维素的共同配合下，使得水泥可以更好地与其它原料混合，将各种原料更加牢固地结合在一起，同时也提高了混凝土的韧性，不易开裂。

具体的，发明人猜测，糖蜜减水剂、聚丙烯纤维、醋酸纤维素混合后，糖蜜减水剂可能提高了各种原料的分散性，减少了各种原料的团聚现象，并且其可能对聚丙烯纤维、醋酸纤维素产生了某些影响，使得聚丙烯纤维、醋酸纤维素之间更好地交织在一起，形成错综复杂的网状结构，然后形成的网状结构与其它原料共同配合，使得各种原料之间具有更加紧密的配合，同时也提高了韧性。

其次，硅烷偶联剂用于将有机物和无机物连接起来，并形成网状结构，醋酸纤维素属于有机物，水泥属于无机物，硅烷偶联剂与醋酸纤维素、水泥之间又形成了另一张网状结构，从而进一步加强了各种原料之间的连接，从而使得生成的混凝土不易因脆性而开裂。

最后，在混凝土产生裂缝时，聚丙烯纤维、醋酸纤维素由于其自身的韧性，消耗了导致混凝土欲产生裂缝时的部分能量，使得混凝土不易产生裂缝。由于糖蜜减水剂提高了聚丙烯纤维、醋酸纤维素的分散性，从而使得混凝土本身的韧性得到了提高，也不容易开裂。

优选的，所述混凝土拌合料还包括有重量份数为9-16份的木棉纤维。

通过采用上述技术方案，在糖蜜减水剂与木棉纤维的共同配合下，进一步加强了网状结构的强度，从而提高了混凝土的韧性，混凝土不易因脆性而开裂。

优选的，所述混凝土拌合料还包括有重量份数为0.8-1.3份的FDN-1高效减水剂。

通过采用上述技术方案，在FDN-1高效减水剂与糖蜜减水剂的配合下，FDN-1高效减水剂可能加强糖蜜减水剂的某些性能，进一步提高了糖蜜减水剂对聚丙烯纤维、醋酸纤维素的影响效果，从而加强了由混凝土拌合料所制得的混凝土的韧性，使得混凝土不易开裂。

优选的，所述粗骨料为平均粒径6-12mm的破碎砾石。

通过采用上述技术方案，采用该尺寸范围内的破碎砾石，可以提高生成混凝土的机械强度，降低脆性。

优选的，所述硅烷偶联剂具体为乙烯基三甲氧基硅烷。

通过采用上述技术方案，使用乙烯基三甲氧基硅烷，可以更好地与醋酸纤维素、水泥进行配合，进一步加强混凝土的韧性。

第二方面，本申请提供一种纤维增韧混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种纤维增韧混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)：将水、硅烷偶联剂、木质素磺酸钠、糖蜜减水剂、聚丙烯纤维、醋酸纤维素在搅拌温度为58-70摄氏度的条件下进行搅拌、混合，得到第一混料；

步骤2)：把第一混料与水泥、矿渣粉在混合温度35-48摄氏度的条件下进行搅拌、混合，得到第二混料；

步骤3)：将第二混料与粗骨料进行搅拌、混合，得到成品。

通过采用上述技术方案，首先制得第一混料，使得、糖蜜减水剂、聚丙烯纤维、醋酸纤维素更充分地接触、配合，便于后续与其它原料更充分地配合；在特定的搅拌温度与混合温度的条件下，各种原料之间可以有更好的配合，从而提高混凝土的韧性。

优选的，所述步骤1)中，还投入有重量份数为9-16份的木棉纤维。

通过采用上述技术方案，木棉纤维在步骤1)中投入，可以与糖蜜减水剂有更好、更充分的配合，从而进一步提高混凝土的韧性。

优选的，所述步骤1)中，还投入有重量份数为0.8-1.3份的FDN-1高效减水剂。

通过采用上述技术方案，FDN-1高效减水剂在步骤1)中投入，可以与糖蜜减水剂有更好、更充分的配合，从而进一步提高糖蜜减水剂的性能，进而进一步提高混凝土的韧性。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、在硅烷偶联剂、聚丙烯纤维、醋酸纤维素、糖蜜减水剂的共同配合下，使得水泥可以更好地与其它原料混合，将各种原料更加牢固地结合在一起，同时也提高了混凝土的韧性，不易开裂。

2、在糖蜜减水剂与木棉纤维的共同配合下，进一步加强了网状结构的强度，从而提高了混凝土的韧性，混凝土不易因脆性而开裂。

3、在FDN-1高效减水剂与糖蜜减水剂的配合下，FDN-1高效减水剂可能加强糖蜜减水剂的某些性能，进一步提高了糖蜜减水剂对聚丙烯纤维、醋酸纤维素的影响效果，从而加强了由混凝土拌合料所制得的混凝土的韧性，使得混凝土不易开裂。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

以下实施例及对比例中所用原料的来源信息详见表1。

表1

实施例

实施例1-3

一种纤维增韧混凝土，由混凝土拌合料制备而成，纤维增韧混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)：将水、硅烷偶联剂、木质素磺酸钠、糖蜜减水剂、聚丙烯纤维、醋酸纤维素在指定的搅拌温度、转速135r/min的条件下搅拌8分钟，混合均匀，得到第一混料。

步骤2)：把第一混料与水泥、矿渣粉在指定的混合温度、转速68r/min的的条件下搅拌6分钟，混合均匀，得到第二混料。

步骤3)：将第二混料与粗骨料在常温、转速72r/min的条件下搅拌6分钟，混合均匀，得到成品。

各种原料的投入量、搅拌温度、混合温度具体参照表2。粗骨料的平均粒径范围在6-12mm，具体参照表2。

硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、氨基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种。

表2

实施例4-6

一种纤维增韧混凝土，与实施例3的不同之处在于，步骤1)中，还投入有木棉纤维，木棉纤维的具体投入量详见表3。

表3

实施例7-9

一种纤维增韧混凝土，与实施例3的不同之处在于，步骤1)中，还投入有FDN-1高效减水剂，FDN-1高效减水剂的投入量详见表4。

表4

实施例10

一种纤维增韧混凝土，与实施例3的不同之处在于，粗骨料为平均粒径15mm的破碎砾石。

实施例11

一种纤维增韧混凝土，与实施例6的不同之处在于，步骤1)中，还投入有1.3kg的FDN-1高效减水剂。

对比例

对比例1

一种纤维增韧混凝土，与实施例3的不同之处在于，把糖蜜减水剂替换成等量的平均粒径9mm的破碎砾石。

对比例2

一种纤维增韧混凝土，与实施例3的不同之处在于，把聚丙烯纤维替换成等量的平均粒径9mm的破碎砾石。

对比例3

一种纤维增韧混凝土，与实施例3的不同之处在于，把醋酸纤维素替换成等量的平均粒径9mm的破碎砾石。

性能检测试验

1、劈裂抗拉强度检测：根据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》对实施例1-11、对比例1-3所得到的混凝土进行检测，将所得的混凝土制成150mm*150mm*150mm的立方体试件。

2、弹性模量检测：根据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》对实施例1-11、对比例1-3所得到的混凝土进行检测，将所得的混凝土制成150mm*150mm*300mm的棱柱体试件。

3、抗折强度检测：根据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》对实施例1-11、对比例1-3所得到的混凝土进行检测，将所得的混凝土制成150mm*150mm*550mm的棱柱体试件。

4、弯曲韧性检测：根据CECS13:2009《纤维混凝土试验方法标准》对实施例1-11、对比例1-3所得到的混凝土进行检测，将所得的混凝土制成150mm*150mm*550mm的梁式试件。

5、抗压强度检测：根据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》对实施例1-11、对比例1-3所得到的混凝土进行检测，将所得的混凝土制成150mm*150mm*150mm的立方体试件。

实验1-5的具体检测数据详见表5-8。

表5

根据表5中实施例1-3和对比例1-3的数据对比可得，实施例1-3各项的数据都优于对比例1-3的，说明实施例1-3所生成的混凝土的韧性较对比例1-3的好。

发明人猜测，在硅烷偶联剂、聚丙烯纤维、醋酸纤维素的共同配合下，可能对水泥的某些性能产生了影响，从而加强了生成混凝土的韧性。同时，糖蜜减水剂、聚丙烯纤维、醋酸纤维素混合后，可能对聚丙烯纤维、醋酸纤维素产生了某些影响，使得聚丙烯纤维、醋酸纤维素之间更好地交织在一起，从而使各种原料之间具有更加紧密的配合，进一步提高韧性。

表6

根据表6中实施例3与实施例4-6的数据对比可得，实施例4-6的各项数据均优于实施例3的，说明添加木棉纤维以制成的混凝土的韧性更好，相对来说不易开裂。发明人猜测，可能是糖蜜减水剂与木棉纤维的共同配合可以有效提高混凝土的韧性。

表7

根据表7中实施例3与实施例7-9的数据对比可得，实施例7-9的各项数据均优于实施例3的，说明添加FDN-1高效减水剂后，所制得的混凝土的韧性得到了提高，不易开裂。可能是在FDN-1高效减水剂与糖蜜减水剂的配合，FDN-1高效减水剂加强糖蜜减水剂的某些性能，进一步提高了糖蜜减水剂对聚丙烯纤维、醋酸纤维素的影响效果，从而加强了生成混凝土的韧性，使得混凝土不易开裂。

表8

根据表8中实施例3和实施例10的数据对比可得，实施例10的各项数据略差于实施例3的，说明当采用平均粒径6-12mm的破碎砾石时，所制得的混凝土的韧性较好，不易开裂。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。