[发明专利]一种表面改性非晶纤维增强混凝土及制备方法和海防应用

说明书

本发明涉及一种表面改性非晶纤维增强混凝土及制备方法和海防应用，属于混凝土技术领域。按照质量份数计，包括：水泥400～700份，矿物掺合料100～300份，纳米掺合料10～30份，细骨料600～1000份，粗骨料1200～2500份，水300～500份、外加剂5～20份及表面改性后的非晶纤维10～120份，非晶纤维为镍基非晶合金。表面改性非晶纤维增强混凝土的制备步骤包括：表面改性非晶纤维的制备、纤维混凝土搅拌、成型与养护。本发明非晶纤维经过改性后，与基体界面粘结强度较改性前提高30％以上，抗折强度较改性前提高20％以上，在港口、码头、近海平台等特殊领域具有极好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种耐蚀、高性能的表面改性非晶纤维增强混凝土及其制备方法和在海防上的应用，属于混凝土技术领域。

背景技术

混凝土是当代应用最广泛的建筑材料，随着建筑结构向高层、高耸及大跨度发展，对混凝土材料性能的要求越来越高，尤其在近海区域，对耐腐蚀高性能混凝土的需求越来越广泛。传统混凝土在脱水收缩过程中内部的不均匀拉应力，会产生大量收缩裂纹，在外力作用时，易导致裂纹扩展和贯通，造成结构破坏。因此，通常在制备高性能混凝土时加入纤维来抑制混凝土中裂纹的扩展，防止混凝土收缩，提高混凝土的抗裂强度、韧性和耐久性。

目前，混凝土中常用的纤维主要有钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维等。钢纤维弹性模量高、适合用于承重结构中，因此在建筑结构中应用的最为广泛，但是钢纤维存在几点不足之处：(1)钢纤维的“渗碳体+铁素体”相结构使得其耐腐蚀性较差，其作为增强材料导致混凝土在酸碱或海洋等恶劣环境下，远远达不到服役要求；(2)钢纤维的抗拉强度有待提高，虽能通过晶粒细化等提高强度，但成本较高。其它纤维应用时也均存在一定限制，如：玻璃纤维耐碱性差，合成纤维耐老化性能和弹性模量低等问题，一定程度上限制了纤维混凝土的应用。

近些年随着新材料科技的发展，非晶合金在各个领域得到了应用，非晶合金通过急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，因此与相应的晶态合金相比，非晶合金通常具有高强度、高硬度及优异的抗腐蚀性，较适宜在恶劣的腐蚀环境下长期使用。如：铁基非晶合金纤维增强混凝土表现出高的强度和较好的耐腐蚀性能。然而，对于恶劣的海洋环境来讲，铁基非晶的耐腐蚀性能尚未达到使用要求。此外，传统非晶纤维形状平直，表面光滑，不利于非晶合金纤维与基体界面粘结力学性能的发挥，混凝土的力学性能，尤其是抗折强度提高量有限，随着服役时间的延长，易导致界面性脆化。因此，开发新型的具有高强度、优异耐腐蚀性能的混凝土材料，有效提高海工结构的可靠性和使用寿命，是当前迫切需要解决的一个科学问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐蚀、高性能的表面改性非晶纤维增强混凝土及其制备方法和在海防上的应用，解决非晶纤维混凝土界面强度低的问题，可大大提高纤维与基体之间的界面强度，使混凝土具有高的抗折强度、耐久性的特点。

本发明的技术方案是：

一种表面改性非晶纤维增强混凝土，按照质量份数计，包括：水泥400～700份，矿物掺合料100～300份，纳米掺合料10～30份，细骨料600～1000份，粗骨料1200～2500份，水300～500份、外加剂5～20份及表面改性后的非晶纤维10～120份，非晶纤维为镍基非晶合金。

所述的表面改性非晶纤维增强混凝土，水泥为普通硅酸盐水泥；矿物掺合料为粉煤灰、硅灰、高炉矿渣中的一种或两种以上组合；纳米掺合料为纳米SiO₂和纳米Al₂O₃的混合物；细骨料为普通河砂，细度模数为1.6～2.2；粗骨料为石灰石碎石，粒径范围5～20mm；外加剂为减水剂、引气剂、消泡剂的混合物。

所述的表面改性非晶纤维增强混凝土，外加剂中，减水剂为聚羧酸减水剂或萘系减水剂；引气剂为十二烷基苯磺酸钠、松香热聚物引气剂或TC-R型混凝土引气剂；消泡剂为改性矿物油合成消泡剂或聚醚消泡剂。