[发明专利]一种混杂纤维增韧型RPC及制备技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种混杂纤维增韧型RPC制备，属于混凝土技术领域，适用于桥梁、道路、房屋建筑结构构件等对韧性要求较高的混凝土工程结构，属于混凝土技术领域。

背景技术

RPC（Reactive Powder Concrete，以下简写为RPC），是一种具有超高强度、高耐久性和体积稳定性的新型高性能混凝土。由于其制备、施工工艺的不同，使其力学性能和变形能力都区别于普通混凝土和高强混凝土，包括：无粗骨料，最大限度地减小尺寸缺陷；掺加钢纤维，增加强度和韧性；使用高效减水剂，降低水胶比和孔隙率；高温养护，促进胶凝材料的水化反应。RPC适用于对结构有高耐久、高强和轻质要求的工程领域。但是，未加钢纤维的RPC变形性能较差，脆性大，破坏时几乎没有征兆。掺入钢纤维虽有一定的阻裂性能，增加材料韧性，并可使RPC呈现一定的塑性，但钢纤维掺量过少时,达不到增韧的效果,而加入过多则可能造成搅拌困难,内部不密实与造价提高等缺点；同时随着其强度的增大，表现出更为明显的硬脆性。

在RPC中，韧性主要由钢纤维与基体之间的相对滑移摩擦力提供，而摩擦力的大小由基体的密实程度和纤维的掺量决定。如果加入过多的钢纤维，基体密实性得不到保障、流动性差，而减少钢纤维掺量以保证密实性，RPC的高强度和韧性又实现不了，因此只掺入钢纤维不能解决提高RPC韧性的问题。如果在RPC中加入不同品种的纤维，通过利用这些纤维与基体之间的化学黏结力和机械锚固力可以显著提高RPC的韧性。粗聚烯烃纤维是一种合成纤维，强度高、韧性好，生产原料来源广、制备简单、价格较低、应用广泛。粗聚烯烃纤维直径较大、表面为异变形且粗糙，与基体之间接触面积大，机械锚固力强，能够很好的增加混凝土的韧性。但由于粗聚烯烃纤维为疏水性材料，加上其密度小，而RPC中由于没有粗骨料，因此在浇筑振动后，容易和基体分离，影响纤维在混凝土中的分布，从而使粗聚烯烃纤维的优势得不到充分发挥，增韧效率不高。细聚乙烯醇纤维具有亲水性、高强度、较高弹性模量、以及良好的耐磨、抗酸碱、耐候性等优势。因属于亲水性材料,与水泥等组成的基体结合较为紧密,可以显著改善混凝土微观结构和提高韧性。RPC中加入细聚乙烯醇纤维，纤维在胶体中均匀分布可以延缓RPC的初裂，增加裂缝分布和耗能，最终提高RPC的韧性。但细聚乙烯醇纤维直径小、材质柔软，在搅拌成型过程中易变形,造成在裂缝处纤维的受力方向与纤维方向不一致，纤维的性能得不到充分利用，而掺入过多的聚乙烯醇纤维又容易成团，因此增韧效果受到限制。将粗聚烯烃纤维和细聚乙烯醇纤维同时加入RPC，充分发挥细聚乙烯醇纤维与混凝土基体粘结性能优异和粗聚烯烃纤维易分散的优势，也可防止细聚乙烯醇纤维结团，使各种纤维在混凝土中保持良好的分散性。因此钢纤维、粗聚烯烃纤维和细聚乙烯醇纤维在RPC中能够交错分布相互补充、相互利用，充分发挥各自的特性和优势，最终达到良好的增韧效果。

发明内容

粗聚烯烃纤维直径大、表面粗糙，与基体之间接触面积大，机械锚固力强，能够很好的增加混凝土的韧性。但由于粗聚烯烃纤维表面具有疏水性，密度小，浇筑振捣过程中与基体容易分离，而导致分散性不好，使其增韧效果不明显。细聚乙烯醇纤维具有亲水性、高强度、较高弹性模量的特点，与水泥等组成的基体结合较为紧密，在混凝土中具有很好的分散性，与RPC界面粘结牢靠，可以延缓RPC的初裂，实现多裂缝扩展。但细聚乙烯醇纤维直径小、比较柔软，在搅拌成型过程中易变形和成团,造成在裂缝处纤维的受力方向与纤维方向不一致，增韧效果不明显。因此，经发明人实践，将钢纤维和这两种合成纤维按照一定的体积掺量同时加入到RPC中，既可以解决粗聚烯烃纤维的分散性问题，同时也充分利用细聚乙烯醇纤维的亲水性和界面粘结性能优越的特点，进而每种纤维的优势得到充分利用，最终实现RPC增韧的目的。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种混杂纤维增韧型RPC的制备技术，其特征在于：其原料组份包括普通水泥、超细水泥、掺合料、外加剂、钢纤维、粗聚烯烃纤维、细聚乙烯醇纤维、水，其中水胶比为0.17～0.21；普通水泥、超细水泥分别占混凝土总质量的16%～19%、8%～9%；钢纤维长度为8～13mm、直径为0.15～0.25mm；粗聚烯烃纤维长度为35～45mm、直径为0.8～1.3mm；细聚乙烯醇纤维长度为8～15mm、直径为10～15μm；纤维掺量按占混凝土总体积的百分比计算，钢纤维、粗聚烯烃纤维、细聚乙烯醇纤维分别为整个混凝土体积的1%～3%、1%～1.8%、0.4%～0.7%；掺合料为粒化高炉矿渣和天然石英砂，分别占混凝土质量的16%～22%、40%～45%。