本发明公开了一种改性耐碱玻璃纤维增强混凝土及其制备方法，属于建筑材料
技术领域：
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背景技术：
：玻璃纤维增强水混凝土（简称grc）是一种以耐碱玻璃纤维为增强材料、水泥砂浆为基体材料的纤维混凝土复合材料，玻璃纤维增强混凝土是一种通过模具造型、纹理、质感与色彩表达设计师想象力的材料。玻璃纤维增强水混凝土是新型建筑材料的研究方向之一，高强度的玻璃纤维嵌入水泥基体后可有效改善并提高水泥基体的抗冻性能，耐久性能等综合性能。目前，玻璃纤维的类型很多，维度也从常见的短切玻璃纤维和玻璃纤维网格布，发展到三维玻璃纤维间隔连体织物。用短切玻璃纤维作增强材料时，玻璃纤维均匀分散在水泥基材中，使制品整体结构较好，表面强度高，阻裂效果明显。用玻璃纤维网格布作增强材料属于二维定向配筋，相对短切玻璃纤维增强而形成的二维乱向或者三维乱向配筋来说，玻璃纤维的增强效率更高，在相对较低的玻璃纤维配筋率时即可获得较高的力学强度。三维玻璃纤维间隔连体织物能够进一步提高配筋率，同时能够进行三维空间定位，这对于玻璃纤维增强混凝土制品有极大的推动作用，尤其是对于玻璃纤维增强混凝土板材的研发。抗渗性是影响混凝土耐久性最主要的因素，也是玻璃纤维增强混凝土的最重要的性能之一，随着体系内部水分的增加，使得水泥基体存在严重侵蚀和脆化的问题，其抗冻性能变差，从而影响玻璃纤维增强混凝土的耐久性能，也使得力学性能严重下降，限制玻璃纤维增强混凝土的推广与应用，因此，良好的抗渗性能，使玻璃纤维增强混凝土的长期性能得到保证。因此，制备一种兼具优异的抗渗性能及力学性能的玻璃纤维增强混凝土，才能进一步促进其在建筑材料领域内的推广与应用。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题是：针对传统玻璃纤维增强混凝土抗渗性差及力学性能不佳的问题，提供了一种改性耐碱玻璃纤维增强混凝土及其制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种改性耐碱玻璃纤维增强混凝土，是由以下重量份数的原料组成：90～100份河沙，30～40份水泥，10～20份粉煤灰，10～20份硅灰，10～20份矿渣，70～80份水，20～30份硅烷偶联剂，10～20份改性耐碱玻璃纤维；所述改性耐碱玻璃纤维改性步骤为：（1）将桃胶与水按质量比1：50～1：100搅拌混合溶胀后，加热搅拌溶解，即得桃胶液；（2）将耐碱玻璃纤维和桃胶液按质量比1：50～1：100搅拌混合浸泡，过滤，洗涤，得浸泡耐碱玻璃纤维；（3）将浸泡耐碱玻璃纤维置于马弗炉中，通入氮气，逐步升温炭化，再继续升温反应，降温，即得预处理耐碱玻璃纤维；（4）将预处理耐碱玻璃纤维与高锰酸钾溶液按质量比1：50～1：100搅拌混合反应，过滤，洗涤，干燥，即得改性耐碱玻璃纤维；所述改性耐碱玻璃纤维增强混凝土制备过程为：按原料组成称量各原料，先将河沙，水泥，粉煤灰，硅灰，矿渣，水和硅烷偶联剂搅拌混合，再加入改性耐碱玻璃纤维搅拌混合，即得改性耐碱玻璃纤维增强混凝土。所述河沙细度模数为3.3～2.3。所述水泥为硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥中的任意一种。所述矿渣为高炉矿渣，粒化高炉矿渣或矿渣棉中的任意一种。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中的任意一种。本发明的有益效果是：（1）本发明技术方案通过在混凝土中添加改性耐碱玻璃纤维，首先通过桃胶液浸泡，在耐碱玻璃纤维附着一层桃胶，其次，通过逐步升温炭化，在耐碱玻璃纤维表面形成坚硬的炭骨架，丰富了耐碱玻璃纤维表面孔隙率和粗糙度，使得水泥和部分骨料颗粒能够渗透进入到孔隙中，增强了耐碱玻璃纤维与混凝土之间的结合力，使玻璃纤维均匀分布于混凝土体系中，起到抑制骨料下沉，降低混凝土泌水，减少混凝土中孔隙通道的作用，同时，大量分布在砂浆中的玻璃纤维可对毛细管产生很大的挤压力，使毛细管细化或消除，而且，改性耐碱玻璃纤维经改性处理后，膨胀系数与混凝土基体的膨胀系数接近，可有效避免在固化过程中玻璃纤维和混凝土接触面发生开裂，从而减少混凝土中原生裂纹的产生，同时，改性玻璃纤维通过高锰酸钾溶液浸泡，改性耐碱玻璃纤维表面的羟基氧化成羧基，在水泥固化过程中，耐碱玻璃纤维表面生成的羧基与水泥中二氧化硅硅羟基形成稳定的化学键合，增强耐碱玻璃纤维与混凝土之间的结合力，起到优良的桥接作用，阻碍裂纹的发展，阻断了裂纹的连通，使体系抗渗性得到有效提高；（2）本发明技术方案在耐碱玻璃纤维改性过程中，通过逐步升温，炭化后形成的炭骨架，在高温条件下，炭化骨架中的炭与耐碱玻璃纤维中的二氧化硅发生反应，使耐碱玻璃纤维与表面炭化骨架发生化学键合，有效提高两者结合强度的同时，使骨架机械强度提高，避免骨架在水泥固化过程中挤压破损，起到良好增强增韧作用。具体实施方式将桃胶与水按质量比1：50～1：100加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20～30min后，静置溶胀3～4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度30～40℃，转速为300～500r/min条件下，加热搅拌溶解30～40min，即得桃胶液；将耐碱玻璃纤维和桃胶液按质量比1：50～1：100加入烧杯中，于转速为500～600r/min条件下，搅拌混合浸泡1～2h，再过滤，得滤饼，并将所得滤饼用去离子水洗涤3～5次，得浸泡耐碱玻璃纤维；将浸泡耐碱玻璃纤维置于马弗炉中，以40～60ml/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以5～8℃/min速率程序升温至500～550℃，保温炭化1～3h后，以10～15℃/min速率程序升温至1400～1600℃反应，保温反应3～4h后，随炉冷却至室温，即得预处理耐碱玻璃纤维；将预处理耐碱玻璃纤维与质量分数为30～40%的高锰酸钾溶液按质量比1：50～1：100加入单口烧瓶中，于转速为500～600r/min条件下，搅拌混合反应40～50min，再过滤，得滤渣，并将所得滤渣用去离子水洗涤3～5次，随后将滤渣置于真空冷冻干燥箱干燥1～2h，即得改性耐碱玻璃纤维；按重量份数计，依次取90～100份河沙，30～40份水泥，10～20份粉煤灰，10～20份硅灰，10～20份矿渣，70～80份水，20～30份硅烷偶联剂，10～20份改性耐碱玻璃纤维，先将河沙，水泥，粉煤灰，硅灰，矿渣，水和硅烷偶联剂加入混料机中，于转速为1000～1200r/min条件下，搅拌混合40～50min，再向混料机中加入改性耐碱玻璃纤维，于转速为1000～1200r/min条件下，继续搅拌混合40～50min，即得改性耐碱玻璃纤维增强混凝土。所述河沙细度模数为3.3～2.3。所述水泥为硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥中的任意一种。所述矿渣为高炉矿渣，粒化高炉矿渣或矿渣棉中的任意一种。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中的任意一种。实例1将桃胶与水按质量比1：100加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度40℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解40min，即得桃胶液；将耐碱玻璃纤维和桃胶液按质量比1：100加入烧杯中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合浸泡2h，再过滤，得滤饼，并将所得滤饼用去离子水洗涤5次，得浸泡耐碱玻璃纤维；将浸泡耐碱玻璃纤维置于马弗炉中，以60ml/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以8℃/min速率程序升温至550℃，保温炭化3h后，以15℃/min速率程序升温至1600℃反应，保温反应4h后，随炉冷却至室温，即得预处理耐碱玻璃纤维；将预处理耐碱玻璃纤维与质量分数为40%的高锰酸钾溶液按质量比1：100加入单口烧瓶中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合反应50min，再过滤，得滤渣，并将所得滤渣用去离子水洗涤5次，随后将滤渣置于真空冷冻干燥箱干燥2h，即得改性耐碱玻璃纤维；按重量份数计，依次取100份河沙，40份水泥，20份粉煤灰，20份硅灰，20份矿渣，80份水，30份硅烷偶联剂，20份改性耐碱玻璃纤维，先将河沙，水泥，粉煤灰，硅灰，矿渣，水和硅烷偶联剂加入混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合50min，再向混料机中加入改性耐碱玻璃纤维，于转速为1200r/min条件下，继续搅拌混合50min，即得改性耐碱玻璃纤维增强混凝土。所述河沙细度模数为2.3。所述水泥为硅酸盐水泥。所述矿渣为高炉矿渣。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂kh-550。实例2将桃胶与水按质量比1：100加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度40℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解40min，即得桃胶液；将耐碱玻璃纤维和桃胶液按质量比1：100加入烧杯中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合浸泡2h，再过滤，得滤饼，并将所得滤饼用去离子水洗涤5次，得浸泡耐碱玻璃纤维；将浸泡耐碱玻璃纤维置于马弗炉中，以60ml/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以8℃/min速率程序升温至550℃，保温炭化3h后，以15℃/min速率程序升温至1600℃反应，保温反应4h后，随炉冷却至室温，即得改性耐碱玻璃纤维；按重量份数计，依次取100份河沙，40份水泥，20份粉煤灰，20份硅灰，20份矿渣，80份水，30份硅烷偶联剂，20份改性耐碱玻璃纤维，先将河沙，水泥，粉煤灰，硅灰，矿渣，水和硅烷偶联剂加入混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合50min，再向混料机中加入改性耐碱玻璃纤维，于转速为1200r/min条件下，继续搅拌混合50min，即得改性耐碱玻璃纤维增强混凝土。所述河沙细度模数为2.3。所述水泥为硅酸盐水泥。所述矿渣为高炉矿渣。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂kh-550。实例3将耐碱玻璃纤维与质量分数为40%的高锰酸钾溶液按质量比1：100加入单口烧瓶中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合反应50min，再过滤，得滤渣，并将所得滤渣用去离子水洗涤5次，随后将滤渣置于真空冷冻干燥箱干燥2h，即得改性耐碱玻璃纤维；按重量份数计，依次取100份河沙，40份水泥，20份粉煤灰，20份硅灰，20份矿渣，80份水，30份硅烷偶联剂，20份改性耐碱玻璃纤维，先将河沙，水泥，粉煤灰，硅灰，矿渣，水和硅烷偶联剂加入混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合50min，再向混料机中加入改性耐碱玻璃纤维，于转速为1200r/min条件下，继续搅拌混合50min，即得改性耐碱玻璃纤维增强混凝土。所述河沙细度模数为2.3。所述水泥为硅酸盐水泥。所述矿渣为高炉矿渣。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂kh-550。对比例：上海某材料有限公司生产的玻璃纤维增强混凝土。将实例1至3所得的改性耐碱玻璃纤维增强混凝土及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：1.渗透性：采用渗水高度法，试件是顶面直径为175mm，底面直径为185mm，高度为150mm的圆台体。分别制备试件，试件成型24h后脱模，试件经标准养护至28d龄期进行抗渗试验。试验时，试件侧面涂一层密封材料，在加压装置上将试件压入试件套中，连同试件套装在抗渗仪上。水压恒定控制在（1.2±0.05）mpa，24h后停止试验，将试件沿纵断面劈开两半，待看清水痕后描出水痕。然后把梯形玻璃板放在试件劈裂面上，用尺测量10条线上的渗水高度。以10个测点处渗水高度的算术平均值作为该试件的渗水高度；2.力学性能：按照gb/t15231分别检测试件静曲强度（mor）及冲击强度。具体检测结果如表1所示：表1检测项目实例1实例2实例3对比例渗透高度/mm18.620.826.344.3mor/mpa36.6829.4321.5610.35冲击强度/mpa45.9737.5422.858.54由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的改性耐碱玻璃纤维增强混凝土具有优异的抗渗性能及力学性能的特点，在建筑材料
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的发展中具有广阔的前景。当前第1页12