[发明专利]一种碳纤维增强的混凝土及其制备方法

说明书

本发明涉及一种碳纤维增强的混凝土及其制备方法，解决了现有技术的混凝土抗冻性能差、抗压强度低、不耐侵蚀易开裂的技术问题。本发明提供一种碳纤维增强的混凝土，按重量份数计，由以下原料组分制成：水泥100～180份，碎石50～100份，中砂50～80份，粉煤灰50～80份，石灰石粉30～50份，微硅粉10～20份，改性短切碳纤维10～20份，水150～180份，减水剂3～5份，葡萄糖1～4份；同时还提供其制备方法。本发明广泛应用于建筑材料领域。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种碳纤维增强的混凝土及其制备方法。

背景技术

传统的建筑混凝土，简称“砼”，是指用水泥做胶凝材料，砂石做骨料；与水按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。混凝土因其优良的物理力学性能在土木工程领域得到了广泛应用，是目前使用量最大的一种建筑材料。

在土木工程领域，以水泥混凝土为代表的建筑材料仍是应用最为广泛、使用最成功的结构工程材料。水泥基复合材料存在的最大的缺陷是高脆性、渗透等问题，在工程中经常产生大量的裂缝，严重影响了结构的安全性和长期耐久性。高寒地区冬季的一般为了保证建筑材料的品质和施工质量，一般冬季建筑施工很难进行，这样不仅耽误工期，而且就算强行施工也很难保证建筑的质量，造成安全隐患。随着我国基础建设的大力推进，使得具有高强、抗冻性良好、易于施工成型、成本低廉的混凝土的用量益增加。然而由于混凝土自身存在的缺陷，导致混凝土内部存留了许多微裂缝和孔隙等。孔隙和微裂纹的存在，使得氧气及水泥干缩后的水蒸气存留在混凝土中，导致钢筋的腐蚀；另一方面，这些裂缝也将大大加速一些腐蚀介质如氯盐、硫酸盐等的侵入，从而大大缩短了混凝土结构物的服役寿命。如何保证混凝土结构在各种复杂因素作用下还具有高的防腐、耐久性能成为当今建设发展中的重大理论难题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足，提供一种配方合理科学，原料组分间协同增效、混凝土抗冻等级、抗压强度、耐侵蚀系数以及早期抗裂性能显著提高的碳纤维增强的混凝土及其制备方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种碳纤维增强的混凝土，按重量份数计，由以下原料组分制成：水泥100～180份，碎石50～100份，中砂50～80份，粉煤灰50～80份，石灰石粉30～50份，微硅粉10～20份，改性短切碳纤维10～20份，水150～180份，减水剂3～5份，葡萄糖1～4份。

优选的，按重量份数计，原料组分组成为：水泥140份，碎石75份，中砂65份，粉煤灰65份，石灰石粉40份，微硅粉15份，改性短切碳纤维15份，水165份，减水剂4份，葡萄糖2份。

优选的，短切碳纤维直径为3～8μm，其长度为1～6mm；改性短切碳纤维的制备方法为：将短切碳纤维完全浸没于浓硝酸中后进行第一次加热处理：加热到90℃，处理时间为45～60min后；再进行第二次加热处理：加热到100℃，处理时间为60～90min后；再进行第三次加热处理：加热到110℃，处理时间为30～90min后，在将短切碳纤维取出后用水洗涤后，烘干，得改性短切碳纤维。

优选的，烘干条件为75～90℃烘干8～12h。

优选的，水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥；碎石破碎形成粒径为10～20mm；中砂粒径为5～10mm；微硅粉粒径为5～500nm。

上述任何一项的一种碳纤维增强的混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)按所需重量份数称取：水泥，碎石，中砂，粉煤灰，石灰石粉，微硅粉，改性短切碳纤维，水，减水剂，葡萄糖；

(2)将步骤(1)称取的葡萄糖加入到步骤(1)称取的水的重量的10％中溶解后，向其中加入步骤(1)称取的改性短切碳纤维搅拌后，放入聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中进行水热反应后，冷却至室温后，得固液混合液；