一种提高玄武岩纤维混凝土力学性能的方法与流程

本发明涉及混凝土，特别是涉及一种提高玄武岩纤维混凝土力学性能的方法。

背景技术：

1、玄武岩纤维是一种新型环保材料，其具有强度高、耐腐蚀、电绝缘、耐高温、抗老化等诸多优异性能，同时环境相容性好、不产生二次污染，属于一种绿色高性能环保材料。玄武岩纤维是目前重点发展的四大纤维(碳纤维、超高分子量聚乙烯、芳纶、玄武岩纤维)之一，可满足交通、建筑、化工、节能、环保、电子、航空等诸多领域的需求，具有广阔的应用前景。

2、现有混凝土主要通过砂石加水泥搅拌制备而成，在建筑工程领域中应用极为广泛；然而随着城市化建设的不断发展，人们对建筑材料的要求也越来越高，普通混凝土的性能已经难以满足建设需求，更高的建筑质量及抗自然灾害性能要求混凝土具有更优异的力学性能，基于此现状，纤维增强混凝土应运而生。

3、然而，尽管目前的玄武岩纤维混凝土较现有常规混凝土在性能方面得到了较大改善，但如何进一步提升其力学性能一直是研究者不断研究的目标。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种提高玄武岩纤维混凝土力学性能的方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现玄武岩纤维混凝土力学性能的改善。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种提高玄武岩纤维混凝土力学性能的方法，包括以下步骤：

4、(1)玄武岩纤维改性：

5、a.将硅烷偶联剂、聚丙烯酰胺和水混合，将玄武岩纤维加入得到的混合溶液中，在40-45℃下反应1.5-2h，之后洗净、烘干；

6、b.将步骤a处理后的玄武岩纤维加入纳米二氧化硅乙酸乙酯分散液中，在55-65℃下反应0.5-2h，过滤，干燥，得到改性玄武岩纤维；

7、(2)秸秆纤维改性：

8、对秸秆纤维进行碱处理，将处理后的秸秆纤维于盐酸多巴胺溶液中浸泡，之后洗涤、干燥，得到改性后的秸秆纤维；

9、(3)混凝土制备：

10、将所述改性玄武岩纤维、改性秸秆纤维与水泥、粉煤灰、砂、减水剂、矿粉、石膏和水按照质量份配比拌和均匀，即可。

11、进一步地，步骤a中硅烷偶联剂、聚丙烯酰胺和水的质量比为0.15-0.2：0.4-0.5:10。

12、进一步地，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh-550)或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh-560)。

13、进一步地，所述纳米二氧化硅乙酸乙酯分散液中，纳米二氧化硅的质量分数为12-15％。

14、进一步地，步骤(2)中，所述碱处理所用碱液为质量浓度10-15wt％的氢氧化钠溶液，碱处理的温度为35-40℃；时间为15-20min。

15、进一步地，步骤(2)中，所述盐酸多巴胺溶液的质量浓度为7-9g/l；所述浸泡处理的温度为50-60℃，时间为15-20min。

16、进一步地，所述改性玄武岩纤维、改性秸秆纤维、水泥、粉煤灰、砂、减水剂、矿粉、石膏和水的混合质量比为5-6：3-4：200-245：165-180：250-350：1-8：90-115：1-3：130-150。

17、所述玄武岩纤维的长度为10-15mm，单丝直径为10-15μm；所述秸秆纤维为玉米秸秆纤维；

18、所述水泥为普通硅酸盐水泥po42.5；所述粉煤灰为一级粉煤灰；

19、所述砂的细度模数为2.3-3.1，表观密度为2400-2600kg/m3，堆积密度为1400-1500kg/m3；

20、所述减水剂为三(1-甲基乙基)萘磺酸钠；所述石膏为磷石膏。

21、秸秆纤维结构紧密，有较好的韧性和抗拉强度，本发明对秸秆纤维进行改性，不仅能利用秸秆纤维改善混凝土早期收缩应变产生的应力分布，以及当混凝土受到外力作用时提供拉应力，还能进一步保证与改性玄武岩纤维形成复合网络，显著提高混凝土的力学性能。

22、粉煤灰和矿粉属于火山灰效应的矿物掺合料，在混凝土的强度和硬度方面发挥重要作用，但研究发现，水泥、粉煤灰与矿粉在水化过程中，体积会发生微小缩减，本发明混凝土中添加的改性秸秆纤维与基体相容性好，能很好的抵抗这种缩减，保证最终混凝土的力学强度。

23、本发明对玄武岩纤维进行改性处理，进而提高玄武岩纤维混凝土的力学性能，加入的石膏组分能保证改性玄武岩纤维、改性秸秆纤维与混凝土材料的界面强度，改善玄武岩纤维混凝土土的力学性能。

24、本发明公开了以下技术效果：

25、本发明的方法可以有效提升玄武岩纤维混凝土的力学性能，进而满足复杂使用环境下对玄武岩纤维混凝土力学性能的工程需要。

26、本发明方法简单、高效，在建筑工程领域具有极大的推广应用前景。

技术特征：

1.一种提高玄武岩纤维混凝土力学性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a中硅烷偶联剂、聚丙烯酰胺和水的质量比为0.15-0.2：0.4-0.5:10。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅乙酸乙酯分散液中，纳米二氧化硅的质量分数为12-15％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碱处理所用碱液为质量浓度10-15wt％的氢氧化钠溶液，碱处理的温度为35-40℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述盐酸多巴胺溶液的质量浓度为7-9g/l；所述浸泡处理的温度为50-60℃，时间为15-20min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性玄武岩纤维、改性秸秆纤维、水泥、粉煤灰、砂、减水剂、矿粉、石膏和水的混合质量比为5-6：3-4：200-245：165-180：250-350：1-8：90-115：1-3：130-150。

技术总结
本发明公开了一种提高玄武岩纤维混凝土力学性能的方法，涉及混凝土技术领域，本发明对玄武岩纤维和秸秆纤维进行改性处理，能够保证在本发明混凝土内部形成复合网络，显著提高混凝土的力学性能。本发明的方法可以有效提升玄武岩纤维混凝土的力学性能，进而满足复杂使用环境下对玄武岩纤维混凝土力学性能的工程需要。本发明方法简单、高效，在建筑工程领域具有极大的推广应用前景。

技术研发人员：潘倩倩
受保护的技术使用者：中科华坤（北京）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13