一种增强混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料领域，具体设及一种增强混凝±及制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代建筑技术的不断发展，对水泥混凝±提出了更高的要求，它正朝着高强 度、高初性、高阻裂、高耐久性、高体积稳定性和优良的工艺性的方向发展。然而，混凝±在 使用过程中，特别是拉应力存在条件下，易产生裂纹而最终导致材料和结构的完全破坏。因 此，混凝±的强初化多年来一直是力学界和材料学界致力研究的跨学科的难题。国内外关 于钢纤维混凝±的研究和应用最为成熟。但有研究表明，钢纤维对混凝±的抗压强度并无 明显促进作用，甚至还有所降低；与素混凝±相比，对于钢纤维混凝±的抗渗性、耐磨性、耐 冲磨性及对防止混凝±早期塑性收缩等还存在正反（提高与降低）两方面甚至居中的观 点。此外，钢纤维混凝±用量较大、价格较高，有生诱问题，对由于火灾引起的爆裂几乎无效 等，运些问题都在不同程度影响了其应用。因此，发明一种合适形式的纤维混凝±迫在眉 睫。
[0003] 现代混凝±除了要达到高抗压、高抗拉等要求外，还要容易施工，并且保持高强、 高初性等性能。因此纤维增强混凝±在混凝±的改性过程中应运而生。与此同时，纤维增 强基的制备及选择，是影响纤维混凝±力学性能影响尤为重要的一个因素。而碳纤维复合 材料由于其优异的力学性能，在成为众多增强基中脱颖而出。从化学方面讲，碳纤维复合材 料表面具有活性官能团，能与同样含有丰富官能团的水泥进行较强的化学结合；从物理方 面讲，碳纤维复合材料表面较粗糖，与水泥基体有良好的的物理结合，从而使混凝±呈现良 好的塑形变形特性。因此，碳纤维混凝±的性能及应用很大程度上取决于增强基的选择，而 合适的碳纤维复合材料的选择，是制备高性能增强混凝±材料的关键。
[0004] 20世纪80年代W来，合成纤维混凝±在国外已得到了广泛的研究和应用，而我国 对纤维增强混凝±的研究起步则比较晚。目前，碳纤维用在增强混凝±中使其强度和初性 提高的主要机理已基本清楚，但碳纤维增强混凝±的最终性能与碳纤维的加入形式及制备 方法之间的矛盾仍在解决中。因此，如何从单一尺度和单一品种的碳纤维增强研究向多尺 度和不同性质碳纤维加入方式转变，从基础理论研究为主向基础理论研究和生产工艺、开 发与应用研究并重转变，是我们在未来一段时间内迫切需要实现的目标。 阳〇化]值得一提的是，经过不断地探索和努力，制备出一种适用于增强混凝±的异型微 型碳纤维复合材料。将该复合材料按照指定的渗量加入到素混凝±中，使纤维增强混凝± 的抗压强度、抗折强度、拉伸强度和压缩初度指数等力学性能较基准混凝±均有不同程度 的提高。与此同时，本发明制备的一种适用于增强混凝±的异型微型碳纤维复合材料由于 其重量轻、制备工艺简单，力学性能优异、生产成本较低等优点，适合未来批量化生产。
【发明内容】
[0006] 本发明主要克服混凝±抗压强度低、抗折强度差的不足，提供了一种制备工艺简 单的增强混凝±的制备方法，该增强混凝±具有轻质、高强、高初的优点，有望未来直接应 用于批量化的工业生产。
[0007] 本发明的目的在于提供一种增强混凝±，包括W下重量份的组分：水泥11. 98~ 12. 80份，粉煤灰1. 50~1. 82份，矿粉1. 1076~1. 1143份，水4. 79~4. 97份、砂22. 29~ 22. 45份，石30. 9~31. 9份，碳纤维复合材料0. 368~1. 389份，碳纤维复合材料包含环氧 树脂与碳纤维，其中环氧树脂重量占碳纤维复合材料重量的30%~33%。
[0008] 优选的，所述增强混凝±包括W下重量份的组分：水泥12. 66份，粉煤灰1. 56份， 矿1. 1094份，水4. 95份，砂22. 38份，石31. 5份，碳纤维复合材料0. 816份，碳纤维复合材 料包含环氧树脂与碳纤维，其中环氧树脂重量占碳纤维复合材料重量的31. 5%。
[0009] 优选的，本发明的另一目的在于提供一种增强混凝±的制备方法，该制备方法包 括W下步骤：
[0010] (1)将碳纤维在环氧树脂中浸润，得叠层湿法预浸料；
[0011] (2)将上述叠层湿法预浸料加热固化后取出，自然冷却至室溫，得碳纤维复合材 料；
[0012] (3)将步骤（2)获得的碳纤维复合材料与素混凝±在强制式揽拌机中揽拌均匀， 拆模、养护，其中碳纤维复合材料按照渗量为0. 5~2.Okg/m3的比例与素混凝±混合，素混 凝±包括水泥、粉煤灰、矿粉、水、砂、石；
[0013] (4)用圆盘切石机切割步骤（3)中得到的混合物两端，得到增强混凝±。
[0014] 优选的，步骤（1)中所述碳纤维为T700级-12K干喷湿纺碳纤维。
[0015] 优选的，步骤（1)中所述叠层湿法预浸料的厚度为0. 2~2mm，长度为30-60mm，宽 度为 3-lOmm。
[0016] 优选的，步骤（2)中的所述叠层湿法预浸料固化后形成波浪型、齿型、扭转型、片 型或棒状。
[0017] 优选的，步骤似中的所述加热溫度为50~150°C。 阳〇1引优选的，步骤似中的所述固化时间为30min。
[0019] 优选的，所述棒状的直径为1mm，长度为30-60mm。
[0020] 优选的，所述波浪型、齿型、扭转型、片型的长度为30-60mm，宽度为3-lOmm。
[0021] 采用上述增强混凝±及其制备方法，本发明具有W下优点：
[0022] (1)本发明的增强混凝上抗拉强度、抗折强度和抗压强度等力学性能均有不同程 度的提高，其中抗拉强度提高12. 1至63. 7%，抗折强度提高19. 3至50. 6%，抗强压度提高 37. 0至46. 9%，证明异形微型碳纤维复合材料具有良好的阻断性能；
[0023] (2)增强混凝±的压缩初度指数比素混凝±提高60%至115%，并且随着异形微 型碳纤维复合材料渗量的增强，其变形能力增强，承载力加强，有利于改善纤维混凝±的抗 冲击能力；
[0024] (3)按照渗量为0. 5~2.Okg/m3的比例将异形微型碳纤维复合材料与素混凝±混 合后，纤维混凝±的断裂能均有较大幅度的提高，说明碳纤维复合材料的"桥联"作用明显， 使混凝±临界断裂时的最大裂缝宽度比素混凝±增加。
【附图说明】
[00巧]图I为S型碳纤维增强混凝±拉伸试验数据；
[00%] 图2为R型碳纤维增强混凝±拉伸试验数据；
[0027] 图3为C-I型碳纤维增强混凝±拉伸试验数据；
[0028] 图4为C-2型碳纤维增强混凝±拉伸试验数据；
[0029] 图5为C-3型碳纤维增强混凝±拉伸试验数据；
[0030] 图6为C-4型碳纤维增强混凝±拉伸试验数据。
【具体实施方式】
[0031] W下通过具体实施例进一步阐述本发明，但并不限于下述的实施例。
[0032] 本发明的增强混凝±，其包括W下重量份的组分：水泥11. 98~12. 80份，粉煤灰 1. 50 ~1. 82 份，矿粉 1. 1076 ~1. 1143 份，水 4. 79 ~4. 97 份、砂 22. 29 ~22. 45 份，石 30. 9~31. 9份，碳纤维复合材料0. 368~1. 389份，碳纤维复合材料包含环氧树脂与碳纤 维，其中环氧树脂重量占碳纤维复合材料重量的30 %~33 %。
[0033] 一种制备所述增强混凝±的方法，包括W下步骤：
[0034] (1)将T700级-12K干喷湿纺碳纤维在环氧树脂中浸润，得叠层湿法预浸料，叠层 湿法预浸料的厚度为0. 2~2mm;
[00对 似将上述叠层湿法预浸料加工成波浪型、齿型、扭转型、片型或棒状，在50~ 150°C下固化30min，取出，自然冷却至室溫，得碳纤维复合材料；
[0036] (3)将步骤（2)获得的碳纤维复合材料与素混凝±在强制式揽拌机中揽拌均匀， 拆模、养护，其中碳纤维复合材料按照渗量为0. 5~2.Okg/m3的比例与素混凝±混合，素混 凝±包括水泥、粉煤灰、矿粉、水、砂、石；
[0037] (4)用圆盘切石机切割步骤做中得到的混合物两端，得到增强混凝±。 阳0測现有技术1
[0039]将 12. 66kg水泥、1. 56kg粉煤灰、1. 1094kg矿粉、4. 95kg水、22. 38kg砂和 31. 5kg石用强制式揽拌机揽拌揽拌均匀，拆模、养护，用圆盘切石机切割试件的两端，制得混凝±。 W40] 现有技术2 W41] 将1. 186kg弯勾钢纤维与12. 66kg水泥、1.56kg粉煤灰、1. 1094kg矿粉、4. 95kg水、22. 38kg砂和31. 5kg石用强制式揽拌机揽拌揽拌均匀，拆模、养护。用圆盘切石机切割 试件的两端，得到钢纤维混凝上，其中碳纤维复合材料按照渗量为0.化g/m3的比例与素混 凝±混合，素混凝±包括水泥、粉煤灰、矿粉、水、砂、石。
[0042] 具体实施例 阳043] 实施例1
[0044] 增强混凝±的制备
[0045] 1、按下列重量配比配置增强混凝±原料：分别取碳纤维0.257化g、环氧树脂 0. 1104kg、水泥 12. 00kg、粉煤灰 1. 75kg、矿粉 1. 1088kg、水 4. 93kg、砂 22. 40kg、石 31. 4kg， 其中碳纤维与环氧树脂制成碳纤维复合材料，环氧树脂重量占碳纤维复合材料重量的 30%。
[0046] 2、制备方法
[0047] (1)将碳纤维在环氧树脂中浸润，得叠层湿法预浸料，叠层湿法预浸料的厚度为 0. 2mm；
[0048] (2)将上述叠层湿法预浸料加工成直径为Imm的棒状，在5(TC下固化30min，取出， 自然冷却至室溫，得棒状碳纤维复合材料；
[0049] (3)将步骤（2)获得的碳纤维复合材料与素混凝±在强制式揽拌机中揽拌均匀， 拆模、养护，其中碳纤维复合材料按照渗量为0.化g/m3的比例与素混凝±混合，素混凝±包 括水泥、粉煤灰、矿粉、水、砂、石；
[0050] (4)用圆盘切石机切割步骤（3)中得到的混合物两端，得到棒状碳纤维增强混凝 ±。 阳0川实施例2 阳0巧增强混凝±的制备
[