[发明专利]高韧高粘结性C120强度的高强纤维混凝土及制备方法

说明书

本发明公开了一种高韧高粘结性C120强度的高强纤维混凝土及制备方法，配合比包括：水泥：砂：碎石：粉煤灰：秸秆灰：硅灰：纳米硅：水：减水剂：激发剂：消泡剂：减缩剂：苎麻纤维：玄武岩纤维：CaCO₃晶须：羧基改性聚乙烯醇聚合物＝415‑425：715：990：85‑90：55‑65：25‑30：3.2‑4.2：125‑130：11‑12.5：13‑13.5：1.9‑2.2：9‑10：5.3‑5.5：8.9‑9.1：17.7‑18：19‑21。通过分层搅拌法将各材料间隔拌合均匀，出料、成型、养护。本发明混凝土的力学及与型钢之间的粘结性能和抗渗性能，均得到显著增强，与型钢协同工作能力得到进一步提高。

技术领域

本发明属于建筑材料领域,是一种掺苎麻纤维、玄武岩纤维、CaCO₃晶须、羧基改性聚乙烯醇聚合物、秸秆灰、粉煤灰、硅灰和纳米硅的具有较高韧性、高粘结性、高耐久性、高体积稳定性的混凝土，具体涉及一种高韧高粘结性C120强度的高强纤维混凝土及其制备方法。

背景技术

在结构设计中，考虑到使用功能、构件刚度与施工方便的需求，通常需针对不同受力情况采用不同标号混凝土，以满足构件受荷时所需的抗压、抗弯、抗劈拉强度，以及保证混凝土与钢材协同工作的粘结强度。不同标号的混凝土材料弹性模量不同，变形性能不同，故强度指标过大或过小，都会造成构件受力时钢与混凝土的变形不协调，从而造成两种材料无法完全协同工作或某一材料无法充分发挥力学性能，导致材料浪费。普通混凝土与高性能混凝土材料抗裂性能差、脆性大并且随着混凝土强度等级提高，脆性特征愈发明显，而在高应力或复杂应力状态下，往往又需要使用特定高强度等级的混凝土，如在高层或超高层结构的不同楼层，包括下部受力层的框架柱(尤其是角柱)、剪力墙以及新奇结构工程等中，强度指标小会造成构件截面过大，从而导致刚度过大、肥梁胖柱，结构使用功能受限，强度指标过大会造成构件刚度不足或材料浪费，因此，考虑承载力、刚度需求及经济效益、设计需求等，有时需特定使用C120强度等级的混凝土，此时，混凝土的脆性特征将会降低构件与结构的抗震承载能力，乃至影响其安全可靠性。同时，随着钢材力学性能的逐步提高，普通混凝土的韧性、变形性能和粘结性能已难以满足混凝土与型钢之间的协同作用。

硅灰具有优异的颗粒尺寸和火山灰活性，是一种制备高性能混凝土的重要矿物掺合料，但其在我国的年产量较低，仅有3000t-4000t，只能满足部分高性能混凝土的需求，限制了其大量使用。而我国作为农业大国，每年秸秆产量在7亿t以上，位居世界首位。目前，只有小部分秸秆用于生物质能电厂发电，而大部分的秸秆仍被自然堆放或露天焚烧，造成资源浪费与环境污染。电厂发电产生的秸秆灰，如果不妥善开发利用，则会造成环境的二次污染。随着科技进步发现，玉米秸秆在适当的条件下进行焚烧而制备的秸秆灰中，含有85％左右的非晶态SiO₂，以及一定量的活性Al₂O₃等金属氧化物，K、Na含量较少，能充分发挥火山灰效应与微集料填充效应，可在混凝土中应用以改善力学性能。

混凝土及水泥基复合材料通常通过加入纤维改善其韧性，现有钢纤维与合成纤维在混凝土工程应用中，因工艺复杂、成本高、产量低而难以推广，工程界逐步开始寻找来源丰富的高性能植物纤维来替代钢纤维与合成纤维。苎麻纤维纤维素含量高、强度大、韧性高，耐酸碱度高，绿色无污染，能有效代替钢纤维与合成纤维在工程中的应用。而我国是苎麻主要产地，产量占世界的90％以上，这使得苎麻纤维在我国获取方便，价格低廉，具有较大的推广应用价值。同时，由于混凝土中存在不同尺寸的裂缝，掺加单一纤维往往无法达到最佳增韧效果。

因此开发一种C120强度等级的、具有较高韧性、高粘结性、高耐久性、较好的协同变形能力、能与高性能钢协同工作的高韧高粘结性混凝土十分迫切。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在高层或超高层结构的不同楼层，包括下部受力层的框架柱、剪力墙及新奇结构中使用的高韧高粘结性C120强度的高强纤维混凝土及其制备方法，该混凝土具有高韧性、高粘结性、高耐久性、高体积稳定性以及较好的协同变形能力，能与钢材较好地协同工作。