[发明专利]一种纳米二氧化硅和钢纤维增强混凝土的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米二氧化硅和钢纤维增强混凝土的制备方法，属于无机聚合材料领域，该方法包括：称取骨料、水泥、减水剂、粉煤灰、水、纳米SiO₂和钢纤维；将纳米SiO₂和减水剂加部分入水中，搅拌均匀，备用；对搅拌机进行湿润后，加入粗骨料和细骨料，搅拌，接着加入水泥和粉煤灰，搅拌，然后将钢纤维沿搅拌机叶轮转动方向均匀掺入，经搅拌后加入纳米材料、减水剂和部分水的混合物，搅拌，加入剩余水，搅拌，即得纳米二氧化硅和钢纤维增强混凝土。本发明在混凝土中掺加特定量的纤维和纳米材料可以制备出新型复合材料—纤维增强纳米混凝土，该混凝土具有延性高，密实性好，耐久性好等特点，符合桥面铺装用混凝土所要求性能。

技术领域

本发明涉及无机聚合材料领域，特别是涉及一种纳米二氧化硅和钢纤维增强混凝土的制备方法。

背景技术

水泥混凝土作为最广泛的建筑材料，拥有很多其他材料所没有的优点。比如强度高、可加工性好、水稳定性和热稳定性好、原材料资源丰富便于拌制，因此在机场道路，高等级桥梁等方面取得了广泛的应用。在道路应用方面，国外水泥混凝土路面在高等级公路中占有很大的比重，美国达到30％，日本也达到25％，比利时最高达到50％，在使用过程中展现了优良的路用性能并且达到了设计使用寿命。近年来，中国的高等级水泥混凝土路面取得了一定的发展，但是占比仍然很低。在桥梁铺装方面，随着高等级公路的大量建设，桥梁工程发展迅速，截止到2017年底，我国共有公路桥梁83.25万座，5225.62万米，但是桥面铺装大部分采用沥青混凝土，水泥混凝土的优良性质在桥面铺装方面得不到良好的应用。究其原因，主要是因为水泥混凝土自身具有易脆，抗弯拉强度不足等弊端。在使用的过程中，出现了大量的断板，边角破坏等现象，而水泥混凝土路面维修又较沥青路面困难，维修成本高，因此限制了混凝土的在高等级公路桥梁铺装层的应用。

在混凝土的早期发展中，人们所关心和研究的重点都在于混凝土的强度问题，人们普遍认为强度高即可以在公路桥梁工程中良好的应用。但是随着对混凝土的研究逐渐深入，同时人们对行车舒适性以及耐久性方面的要求也逐渐提高，此时，国内外学者开始对混凝土的各种路用性能进行研究，主要有抗盐冻、抗冲磨和抗氯离子等。一方面由于早期对水泥混凝土路用性能研究的不够全面和彻底，另一方面人们对严酷环境对混凝土影响的认识不足，建成后不注重养护和维修，导致桥面铺装混凝土出现了大量的问题。

水泥混凝土本身易脆且抗拉强度低的弊端大大限制了其在桥面铺装层中的应用，为了解决这一问题，本发明提出了对混凝土材料进行复合化的方案，制备出了新型桥面铺装用混凝土。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种纳米二氧化硅和钢纤维增强混凝土的制备方法，在混凝土中掺加钢纤维和纳米SiO₂可以制备出新型复合材料—纤维增强纳米混凝土，该混凝土具有延性高，密实性好，耐久性好等特点，符合桥面铺装用混凝土所要求性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种纳米二氧化硅和钢纤维增强混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)材料预处理：称取骨料、水泥、减水剂、粉煤灰、水、纳米SiO₂和钢纤维；

(2)将纳米SiO₂和减水剂加入部分水中，搅拌均匀，备用；

(3)对搅拌机进行湿润后，加入粗骨料和细骨料，搅拌，接着加入水泥和粉煤灰，搅拌，然后将钢纤维沿搅拌机叶轮转动方向均匀掺入，经搅拌后加入纳米材料、减水剂和部分水的混合物，搅拌，加入剩余水，搅拌，即得纳米二氧化硅和钢纤维增强混凝土。

进一步地，所述材料包括以重量份计的以下原料：骨料150-180份、水泥40-45份、减水剂0.1-4份、粉煤灰5-10份、水15-25份；