[发明专利]一种表面超支化改性钢纤维的制备方法及基于该改性钢纤维的超高性能混凝土

权利要求书

1.一种表面超支化改性钢纤维的制备方法，其特征在于，具体包括：

（1）钢纤维的预处理：将干净的钢纤维置于NaOH溶液中浸泡，然后用无水乙醇和去离子水进行清洗，以除去钢纤维表面的油脂和杂质，得到预处理钢纤维，使得钢纤维表面支接高活性羟基；

（2）硅烷偶联剂水解液的配制：将硅烷偶联剂、无水乙醇与去离子水搅拌混合均匀得到硅烷偶联剂水解液；

（3）硅烷偶联剂改性钢纤维：将步骤（1）中得到的预处理钢纤维置于步骤（2）中制备的硅烷偶联剂水解液中反应5-20 min，反应完成后取出置于100-120℃鼓风干燥箱中干燥1-3h，得到硅烷偶联剂改性钢纤维；

（4）表面超支化改性钢纤维的制备：首先配制正硅酸乙酯、无水乙醇与去离子水的混合溶液置于容器中，其次将步骤（3）获得的硅烷偶联剂改性钢纤维置于混合溶液中搅拌反应，反应完成后干燥得到表面超支化改性钢纤维；

步骤（4）中所述正硅酸乙酯混合溶液与步骤（3）所述硅烷偶联剂改性钢纤维的质量比为2.0-3.0:1；所述正硅酸乙酯、无水乙醇与去离子水摩尔比为0.8~1.2:8~12:13~16；

以步骤（1）所述预处理钢纤维为基准，步骤（2）中所述硅烷偶联剂含量为步骤（1）得到的预处理钢纤维质量的1%-5%，无水乙醇和去离子水重量比为1：8~10；步骤（3）中所述硅烷偶联剂水解液和预处理钢纤维的质量比为1.8~2.2：1；

步骤（1）中所述钢纤维的长度为10-15 mm，直径为0.1-0.3 mm；

步骤（2）中搅拌混合均匀后使用冰醋酸调节混合液的pH值，保持在50℃环境下搅拌反应4-8 h得到所述硅烷偶联剂水解液；溶液pH值为4-7。

2.根据权利要求1所述的一种表面超支化改性钢纤维的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述NaOH溶液质量溶度为10-30wt%，浸泡时间15-40 min。

3.根据权利要求1所述的一种表面超支化改性钢纤维的制备方法，其特征在于，步骤（4）中配制的混合溶液首先采用稀盐酸调节溶液的pH值为3-5.5后使用；搅拌反应为1-48h,反应完成后取出置于50-60℃鼓风干燥箱中干燥2-6 h得到产物。

4.一种基于权利要求1至3任一项所述制备方法制得的表面超支化改性钢纤维的超高性能混凝土，其特征在于，其原料组分包括普通水泥、硅灰、粉煤灰、矿粉、石英砂、聚羧酸减水剂、表面超支化改性钢纤维及水；

其中每1m³的超高性能混凝土中各组分含量如下：普通水泥700-800kg，硅灰100-150kg，粉煤灰150-200kg，矿粉50-100kg，聚羧酸减水剂10-20kg；

所述表面超支化改性钢纤维含量为超高性能混凝土体积含量的1-3Vol%；

所述水和胶凝材料的质量比为0.16~0.19：1；

所述石英砂和胶凝材料的质量比为0.8~1.2：1。

5.根据权利要求4所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述普通水泥平均粒径为10.0-20.0μm，比表面积为1900-2100 m²/kg；

所述硅灰平均粒径为1.0-2.0μm，比表面积为10000-12000m²/kg；

所述粉煤灰平均粒径为5.0-10.0μm，比表面积为2400-2600 m²/kg；

所述矿粉平均粒径为8.0-12.0μm，比表面积为1000-1200 m²/kg；

所述石英砂为粒径范围在0-0.3mm、0.3-0.6mm、0.6-2.36mm的石英砂按质量比150~200：250~300：650~700组成。