[0001] 本发明涉及混凝土技术领域，特别是涉及一种纤维混凝土及其制备方法和应用。

[0002] 作为当代使用最广泛的土木工程材料，混凝土具有较高的强度和耐久性，但其脆性大、抗拉强度低等缺陷导致其应用受限。近年来，随着高层建筑、大跨度桥梁、水利工程等的不断建设发展，普通混凝土已无法满足使用要求。向混凝土中加入纤维可提升混凝土的强度、韧性以及抗冲击性，并显著改善混凝土由于塑性收缩、干燥收缩等原因而产生裂缝等问题。用于增强混凝土的纤维种类众多，如碳纤维、玻璃纤维、钢纤维、玄武岩纤维以及各种合成纤维等。纤维增强混凝土成为当下混凝土改性研究的热点方向之一，但现有工艺中仍存在很多问题。

[0003] 如，在文献(Bishetti P.Glass Fiber Reinforced Concrete[J].International Journal of Civil Engineering,2019,6(6):23‑26.)中评估了玻璃纤维对混凝土力学性能的影响，结果表明，与对照组相比，加入0.1％玻璃纤维的混凝土抗压强度提高了20.22％，劈裂抗拉强度提高了12.09％，抗折强度提高了31.32％，但是，玻璃纤维抗碱性差，而普通硅酸盐水泥水化产物呈碱性，会加速玻璃纤维的老化，导致玻璃纤维混凝土的耐久性较差；专利技术“一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法”(CN104310892A)公开了一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，该技术通过预先将水泥与聚丙烯纤维混杂，解决聚丙烯纤维易成团、在混凝土中分布不均等问题，但是，因为水泥颗粒较细，预先将水泥与聚丙烯纤维混杂，导致纤维表面与水泥相互吸附严重，对纤维结团、分布均匀性差等问题的解决效果不佳，同时，还因使用减水效率低且功能单一的YSP萘系减水剂，使得混凝土的工作性能及力学性能较差，导致最终制得的聚丙烯纤维混凝土坍落度明显降低；专利技术“一种基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土及制备方法”(CN115477516B)公开了一种基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土，该技术通过表面刻蚀及无机颗粒涂层对钢纤维进行表面改性，增加钢纤维与基体间的摩擦系数，但是，该方法中纤维的表面处理过程繁琐，所需试剂繁多；专利技术“一种表面改性超细钢纤维增强高阻抗超高性能混凝土及其制备方法”(CN108314391B)公开了一种表面改性超细钢纤维增强高阻抗超高性能混凝土及其制备方法，该技术对超细钢纤维进行表面生长SiO2的改性处理，在形态学方面增加了表面粗糙度，增加纤维和基体间的摩擦系数，但是，该方法中钢纤维表面生长SiO2需要较长时间的陈化处理，改性周期长，保存条件需要惰性气体保护，成本较高。

[0004] 因此，亟需提供一种新型纤维混凝土，既具有较好的强度、韧性以及抗冲击性，也具有均匀性好、耐久性好、纤维不结团、制备方法简单、周期短、成本低等优点。

[0054] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

[0055] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0056] 以下实施例所用试剂，如非特别说明，均为市售可得；以下实施例所用方法，如无特别说明，均为常规方法可实现。

[0057] 实施例1

[0058] 制备纤维混凝土

[0059] 称取原料：水泥420kg、硅灰60kg、粉煤灰116kg、砂子618kg、玄武岩纤维4kg、钢纤维50kg、碎石1148kg、水138kg、纳米二氧化硅4kg、外加剂12kg(SPT‑A80W(全效型超塑化剂，减水率≥45％)∶SPT‑B8030(多效缓释聚羧酸保坍剂)∶SPT‑D1261(通用型超分散剂)∶SPT‑MSA42(特种聚羧酸)＝7∶1∶1∶1)。

[0060] 制备悬浮液：将纳米二氧化硅分散于水中，超声分散50～60s，得悬浮液[0061] 预混合：将水泥、硅灰、粉煤灰、砂子混合，干拌100～120s，得混合料a；

[0062] 添加纤维：向上述混合料a中添加改性玄武岩纤维，干拌40～60s；添加改性钢纤维，干拌40～60s，得混合料b；

[0063] 添加碎石：向上述混合料b中添加碎石，干拌30～40s，得混合料c；

[0064] 添加外加剂：对上述混合料c进行搅拌，搅拌30～40s，搅拌过程中添加外加剂；继续搅拌50～60s，得混合料d；

[0065] 添加悬浮液：对上述混合料d进行搅拌，搅拌60～70s，搅拌过程中添加上述悬浮液；搅拌100～120s，即得纤维混凝土。

[0066] 实施例2

[0067] 制备纤维混凝土

[0068] 称取原料：水泥460kg、硅灰40kg、粉煤灰94kg、砂子670kg、玄武岩纤维6kg、钢纤维40kg、碎石1093kg、水120kg、纳米二氧化硅6kg、外加剂13.2kg(SPT‑A80W(全效型超塑化剂，减水率≥45％)∶SPT‑B8030(多效缓释聚羧酸保坍剂)∶SPT‑D1261(通用型超分散剂)∶SPT‑MSA42(特种聚羧酸)＝7∶1∶1∶1)。

[0069] 其它步骤与实施例1相同。

[0070] 实施例3

[0071] 制备纤维混凝土

[0072] 称取原料：水泥480kg、硅灰50kg、粉煤灰65kg、砂子636kg、玄武岩纤维8kg、钢纤维30kg、碎石1131kg、水126kg、纳米二氧化硅5kg、外加剂13.8kg(SPT‑A80W(全效型超塑化剂，减水率≥45％)∶SPT‑B8030(多效缓释聚羧酸保坍剂)∶SPT‑D1261(通用型超分散剂)∶SPT‑MSA42(特种聚羧酸)＝7∶1∶1∶1)。

[0073] 其它步骤与实施例1相同。

[0074] 实施例4

[0075] 称取原料：水泥500kg、硅灰57kg、粉煤灰40kg、砂子580kg、玄武岩纤维12kg、钢纤维20kg、碎石1178kg、水132kg、纳米二氧化硅3kg、外加剂15kg(SPT‑A80W(全效型超塑化剂，减水率≥45％)∶SPT‑B8030(多效缓释聚羧酸保坍剂)∶SPT‑D1261(通用型超分散剂)∶SPT‑MSA42(特种聚羧酸)＝7∶1∶1∶1)。

[0076] 其它步骤与实施例1相同。

[0077] 对比例

[0078] 按照传统投料顺序制备的掺杂纤维的混凝土

[0079] 称取原料：水泥420kg、硅灰60kg、粉煤灰116kg、砂子618kg、玄武岩纤维4kg、钢纤维50kg、碎石1148kg、水138kg、纳米二氧化硅4kg、外加剂12kg(SPT‑A80W(全效型超塑化剂，减水率≥45％)∶SPT‑B8030(多效缓释聚羧酸保坍剂)∶SPT‑D1261(通用型超分散剂)∶SPT‑MSA42(特种聚羧酸)＝7∶1∶1∶1)。

[0080] 将纳米二氧化硅分散于水中，超声分散50～60s，得悬浮液；

[0081] 将水泥、硅灰、粉煤灰、砂子混合，干拌100～120s；添加碎石，干拌30～40s；添加改性玄武岩纤维，干拌40～60s；添加改性钢纤维，干拌40～60s；搅拌30～40s，搅拌过程中添加外加剂；继续搅拌50～60s；搅拌60～70s，搅拌过程中添加上述悬浮液；搅拌100～120s，即得纤维混凝土。

[0082] 实验例

[0083] (1)根据标准GB/T50080‑2016和GB‑T50081‑2019对实施例1～4的纤维混凝土和对比例的纤维混凝土进行检测，检测结果如表1所示。

[0084] 表1对实施例1～4及对比例制备的混凝土的性能测试结果

[0085]   坍落度(mm) 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 劈裂抗拉强度(MPa)实施例1 87 98.8 16.6 15.3实施例2 123 115.3 18.8 17.2
实施例3 112 124.4 20.8 18.1
实施例4 98 108.2 17.1 16.7
对比例 85 93.1 13.2 12.4

[0086] (2)使用扫描电子显微镜对实施例1及对比例所制备的混凝土断裂面进行观察。

[0087] 结果如图1所示，对比例所制备的混凝土由于胶凝材料颗粒比表面积较大，容易与束状玄武岩相互吸附而结团，导致纤维难以分散均匀；实施例1所制备的混凝土与对比例的相比，玄武岩纤维的分布均匀性明显有所改善。

[0088] (3)观察实施例3所制备的混凝土断裂面。

[0089] 分别在宏观层面及使用扫描电子显微镜对实施例3的断裂面进行观察，观察结果如图2和图3所示。

[0090] 图2中可见玄武岩纤维与基体界面结合紧密；图3中看见钢纤维乱向分布，在基体断裂位置被拔出。证明按照本发明配比及制备方法生产的混凝土，纤维与基体的界面粘结性有效提升，缓解了混凝土的脆性问题。

[0091] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0092] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。