成果简介

应用场景

本技术案例公开提供了一种混杂聚乙烯醇-纳米碳纤维高性能混凝土及其制备方法。将毫米级长度的聚乙烯醇纤维以及微米级长度的纳米碳纤维混掺入高性能混凝土中，所形成的新型混凝土材料，使得其在复杂自然环境下依然保持较高的力学性能及耐久性，延长了结构物的使用寿命；两种纤维复合也充分发挥了各自的性能特点，使混凝土材料强度更高、韧性更强、阻裂效果更好。

主要解决的问题

混凝土内部分布着大量的微裂缝，而混凝土的破坏过程就是裂缝的产生并不断扩展直至失稳的过程，尤其对于公路面层等大体积混凝土结构，在经受风吹日晒以及腐蚀介质的侵蚀后，混凝土开裂风险进一步加强。纤维的掺入，有利于约束混凝土的塑性变形，分担混凝土内的应力，推迟或阻碍微裂缝的产生和发展。同时不同尺寸、不同弹性模量的纤维在抑制混凝土破坏过程中的作用机理存在一定差异。因此将多种纤维混掺在混凝土中，以发挥其协同作用，进一步改善混凝土性能是目前纤维混凝土重要的研究方向之一。

技术要点

（1）本发明专利涉及一种混杂聚乙烯醇-纳米碳纤维高性能混凝土及其制备方法。将毫米级长度的聚乙烯醇纤维以及微米级长度的纳米碳纤维混掺入高性能混凝土中；

（2）在高性能混凝土基质中掺有为混凝土胶凝材料质量0.05%~0.3%的纳米碳纤维和混凝土体积分数0.05%~0.3%的聚乙烯醇纤维，混凝土基质的重量分数组成为：水1份、水泥2.24份、碎石7.09份、砂3.82份、粉煤灰0.39份、减水剂0.03份。

（3）在制备混凝土过程中，采用将纳米碳纤维、聚羧酸减水剂以和水1：2：50的质量比加入适量水中，经超声波分散6min的方法，制得纳米碳纤维混合液；

对于聚乙烯醇纤维的分散，当骨料和胶凝材料搅拌均匀后加入1/3水将混合料搅拌至湿润，而后将聚乙烯醇纤维分多次加入搅拌机搅拌直至纤维无团聚现象；

应用成效

混杂纤维通过对混凝土起到提升材料内部整体性和抑制微裂缝的产生与发展的改性作用，使得混凝土抗压、抗折强度、断裂韧性和抵抗收缩开裂效果提高明显。粉煤灰以及高性能减水剂的加入，使得因混杂纤维的加入而损失的混凝土工作性能得到改善。

适用范围

将混杂纤维掺人高性能混凝土中形成新型纤维增强混凝土材料，改善了高性能混凝土脆性高，韧性差的缺点，使得其在复杂环境中的应用效果进一步提升；同时，在适宜的配合比以及制备方案下，本专利设计的混凝土材料同样适用低流动性的混凝土力学性能及耐久性能要求，如路用混凝土等。

联系人：孟庆焕

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