阅读说明：本技术 混凝土用增强增韧剂及其制备方法和应用 (Reinforcing and toughening agent for concrete and preparation method and application thereof ) 是由 卫志盛 林庆宇 卫志美 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种混凝土用增强增韧剂及其制备方法和应用,属于混凝土材料技术领域。本发明提供一种混凝土用增强增韧剂,所述混凝土用增强增韧剂为高强度纤维表面负载环氧树脂纤维形成的复合纤维,其中,所述高强度纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳酰胺纤维、玄武岩纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯硫醚纤维或聚苯并双噁唑纤维。本发明所得混凝土用增强增韧剂可以同时提高混凝土的强度和韧性,延长混凝土的使用寿命。(The invention relates to a reinforcing and toughening agent for concrete and a preparation method and application thereof, belonging to the technical field of concrete materials. The invention provides a concrete reinforcing and toughening agent, which is a composite fiber formed by loading epoxy resin fibers on the surface of a high-strength fiber, wherein the high-strength fiber is a glass fiber, a carbon fiber, an aramid fiber, a basalt fiber, a polyimide fiber, a polyphenylene sulfide fiber or a polybenzobisoxazole fiber. The reinforcing and toughening agent for concrete can simultaneously improve the strength and toughness of concrete and prolong the service life of the concrete.)

混凝土用增强增韧剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种混凝土用增强增韧剂及其制备方法和应用，属于混凝土材料技术领域。

背景技术

混凝土结构在现代建筑中起着重要的作用，在整体的工程质量中占据着举足轻重的地位，无论是工厂还是居民楼都离不开混凝土。但是混凝土在使用过程中经常遇到裂缝、强度低等问题。目前处理的方法是在混凝土的表面直接铺设环氧树脂的粘接剂，修复裂缝。但是环氧树脂和混凝土之间的界面差，导致两者之间的粘接力弱，修复裂缝效果差。特备是高温状态下，混凝土的开裂情况更为严重。

另一方面混凝土的强度比较差，在实际使用的过程中，均用钢筋来增强。在新型材料如此发达的今天，可否利用其它高强度的材料来部分代替钢筋，以提高混凝土的强度。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种混凝土用增强增韧剂，其可以同时提高混凝土的强度和韧性，延长混凝土的使用寿命。

本发明的技术方案：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种混凝土用增强增韧剂，所述混凝土用增强增韧剂为高强度纤维表面负载环氧树脂纤维形成的复合纤维，其中，所述高强度纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳酰胺纤维、玄武岩纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯硫醚纤维或聚苯并双噁唑纤维。

进一步，所述混凝土增强增韧剂中，所述高强度纤维和环氧树脂纤维的质量比为28～200。

进一步，所述环氧树脂纤维的直径为300nm～1000nm。

进一步，所述混凝土用增强增韧剂采用下述方法制得：在高强度纤维表面通过静电纺丝法将环氧树脂纤维纺制到高强度纤维表面，具体方法为：将30～200重量份的环氧树脂和300～1000重量份的溶剂于20～80℃下搅拌溶解1～6h形成均相的纺丝液；然后采用溶液静电纺丝法将纺丝液喷射到表面载有高强度纤维的接收装置上，得到高强度纤维/环氧树脂纤维的复合纤维；其中，溶液静电纺丝法的工艺条件中：环境湿度为50％～80％，纺制时间5～15min。

进一步，溶液静电纺丝法的工艺条件中，喷丝头直径0.3～4mm，静纺电压10～35kv，接收距离6～45cm，环境温度0～30℃。

进一步，上述方法中，所述溶剂为：丙酮、N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、环己酮或苯甲醇中的至少一种。

进一步，所述环氧树脂为：双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂或脂肪环氧树脂。

本发明要解决的第二个技术问题是提供上述混凝土用增强增韧剂的制备方法，所述制备方法为：在高强度纤维表面通过静电纺丝法将环氧树脂纤维纺制到高强度纤维表面，具体方法为：将30～200重量份的环氧树脂和300～1000重量份的溶剂于20～80℃下搅拌溶解1～6h形成均相的纺丝液；然后采用溶液静电纺丝法将纺丝液喷射到表面载有高强度纤维的接收装置上，得到高强度纤维/环氧树脂纤维的复合纤维；其中，溶液静电纺丝法的工艺条件中：环境湿度为50％～80％，纺制时间5～15min。

进一步，溶液静电纺丝法的工艺条件中，喷丝头直径0.3～4mm，静纺电压10～35kv，接收距离6～45cm，环境温度0～30℃。

本发明要解决的第三个技术问题是提供上述混凝土增强增韧剂在混凝土中的应用，具体方法为：将所得增强增韧剂加入混凝土中进行热处理，热处理的时间为1～8h，温度80～200℃；掺杂量为：混凝土100重量份，增强增韧剂1～20重量份。热处理的目的是加速环氧树脂在混凝土和高性能纤维之间的固化，起到粘接作用。

本发明中，除特别说明，均为重量份。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种混凝土用增强增韧剂，即将环氧树脂纤维纺制到高强度纤维表面制得复合纤维，该增强增韧剂能够同时增强和增韧混凝土，制备高强、高韧的混凝土，直接用于建筑行业。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实例范围之中。

实施例1

将双酚A型环氧树脂20份和丙酮70份，于温度50℃的条件下溶解4h，形成均相纺丝液，然后脱泡静置5h。

静电纺丝：将碳纤维均匀固定在铁丝网，并以此为静电纺丝纤维的接收装置，然后采用溶液静电纺丝技术将环氧树脂树脂均相纺丝液纺制到接收装置上，喷丝头直径为2mm，接收距离为35cm，电压为25KV，环境湿度为60％，环境温度30℃，纺制时间10min；最后将环氧树脂纤维/碳纤维复合纤维从铁丝网上剥离，得到环氧树脂纤维/碳纤维复合纤维；其中，环氧树脂纤维的直径为670nm的纤维。

实施例2

将酚醛环氧树脂10份和N,N二甲基甲酰胺47份，于温度45℃的条件下溶解5h，形成均相纺丝液，然后脱泡静置3h。

静电纺丝：先将薄层的玻璃纤维固定在铝箔表面，以此为接收装置，然后采用溶液静电纺丝技术将环氧树脂树脂均相纺丝液纺制到玻璃纤维布上，喷丝头直径为3mm，接收距离为25cm，电压为20KV，环境湿度为76％，环境温度23℃，纺制时间15min；将玻璃纤维和环氧树脂复合膜从锡箔纸上剥离下来，得到环氧树脂纤维/玻璃纤维复合纤维，其中，环氧树脂纤维的直径为420nm的纤维。

对比例2

制备过程同实施例1，只是其中的环境湿度为30％，纺制时间为30min，得到了环氧树脂纤维/玻璃纤维复合纤维。

对比例3

制备过程同实施例2，只是其中的环境湿度为90％，纺制时间为20min，得到了环氧树脂纤维/玻璃纤维复合纤维。

将实施例1-2所得混凝土用增强增韧剂，以及实施中的环氧树脂(对比例1)、对比例2-3所得复合纤维应用于混凝土：即将所得复合纤维(实施例1-2及对比例2-3，或对比例1的环氧树脂)添加到混凝土中(掺杂量为2g/100g混凝土)，然后进行热处理，热处理的时间为5h，温度110℃；测试掺杂后混凝土的抗压强度和抗压折度，还测试了未添加增韧增强剂的空白样的相关性能；测试方法按照GB/T8077和GB/T50080-2016进行，测试结果如表1所示。所测试混凝土的组成配方如下：水泥250kg/m³，粉煤灰100kg/m³，聚羧酸减水剂3.5kg/m³，粗骨料1160kg/m³，砂700kg/m³。

表1加入实施例1～2和空白样及对比例1-3的性能对比