CN101830676A - 一种抗剪混凝土及其制备方法 - Google Patents

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丁春林
张国防
王志强
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Abstract

本发明涉及一种抗剪混凝土及其制备方法，该抗剪混凝土每立方米混凝土包括以下组分和配方：水泥380～451kg，细集料601～680kg，粗集料1149～1178kg，水179～183kg，增强纤维2.73～9.1kg，减水剂3.07～3.67kg。先按配比将水泥、粗集料、细集料、高效减水剂和纤维加入搅拌机中干搅拌1-2min，然后再加水湿拌2-4min，浇注成型、养护后即可。与现有技术相比，本发明混凝土抗剪强度比普通混凝土有了较大改善，解决了隧道衬砌、桥面和高层建筑剪力墙及梁柱节点对混凝土抗剪强度的要求，同时避免了常用钢纤维混凝土易产生锈蚀、搅拌易结团和钢纤维耐酸碱性差等不利现象。

Description

一种抗剪混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑材料，尤其是涉及一种抗剪混凝土及其制备方法。
背景技术
随着混凝土材料应用领域的不断扩大和研究工作的不断深入，混凝土抗剪性能已经日益受到人们重视，特别是近年来，随着城市地铁和交通基础设施的迅速发展，采用新澳法和浅埋暗挖法施工的隧道日益增多，而这种施工方法要求喷射混凝土衬砌具有较高的抗剪强度和变形能力，以防衬砌在地压作用下受剪破坏，因此，混凝土抗剪强度是这种施工方法的主要设计指标之一。此外，对于高层建筑剪力墙和梁柱节点的局部增强、以及桥面的补强与修补，抗剪强度也是结构设计中一个重要的衡量指标。为改善混凝土抗剪强度和变形能力，学者们为此开展了大量的研究，如：法国隧道协会建议隧道衬砌采用喷射纤维增强混凝土，以改善衬砌混凝土抗剪性能；Mirsayah(2002)和Riyazi(2007)等研究了钢纤维和碳纤维对混凝土试件、混凝土剪力墙和梁抗剪强度的影响；Bradberry(2001)和Park(2006)研究了玻璃纤维、碳纤维、及混杂纤维对桥梁车道板的增强作用。在上述混凝土增强纤维中，钢纤维混凝土技术应用得比较成熟，但钢纤维搅拌时易结团，分散均匀性差，不易施工，且钢纤维对于硫离子或氯离子等引起的锈蚀问题随之而来，严重影响了混凝土的寿命；碳纤维尽管是比较理想的混凝土增强增韧材料，但因价格昂贵和操作困难而在实际工程中受到一定限制；而玻璃纤维混凝土暴露于大气中一段时间以后，其强度和韧性会有大幅度下降，加之玻璃纤维耐碱性不好，目前应用较少。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可改善混凝土抗剪性能以满足工程需要，并克服钢纤维混凝土易产生锈蚀、搅拌易结团和耐酸碱性差的抗剪混凝土及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种抗剪混凝土，其特征在于，该抗剪混凝土是由水泥、粗集料、细集料、水、增强纤维、减水剂制成，每立方米混凝土的组分为：水泥380～451kg，细集料601～680kg，粗集料1149～1178kg，水179～183kg，增强纤维2.73～9.1kg，减水剂3.07～3.67kg。
所述的水泥为42.5R普通硅酸盐水泥或52.5R硅酸盐水泥。
所述的细集料为天然或人工中粗砂。
所述的粗集料为粒径为5～40mm以内、连续级配的碎石。
所述的减水剂为市售高效低氯萘系减水剂。
所述的增强纤维为聚丙烯纤维，该增强纤维外形呈棒状，截面呈X型，与混凝土之间咬合力好。
所述的聚丙烯纤维的截面积为0.363mm2，长度为40mm，密度为0.91g/cm3，抗拉强度为500MPa以上，耐热和耐碱抗拉强度为处理前的90％以上，在混凝土中易分散均匀，且具有永久不生锈的特点。
一种抗剪混凝土的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：先按每立方米混凝土称取水泥380～451kg，细集料601～680kg，粗集料1149～1178kg，增强纤维2.73～9.1kg，减水剂3.07～3.67kg加入搅拌机中干搅拌1-2min，然后再加水179～183kg湿拌2-4min，浇注成型、养护后即得产品。
与现有技术相比，本发明制备的新型抗剪混凝土，采用了一种棒状X型聚丙烯纤维，纤维外形和截面独特，与混凝土之间咬合力好，且抗拉强度高，耐热和耐碱性好；这种新型纤维混凝土的抗剪强度比普通混凝土有了较大改善，从而解决了隧道衬砌、桥面和高层建筑剪力墙及梁柱节点对混凝土抗剪强度的要求，同时避免了常用钢纤维混凝土易产生锈蚀、搅拌易结团、不易施工和耐酸碱性差等不利现象，且成本比钢纤维混凝土要低。
附图说明
图1是抗剪混凝土中的增强纤维理想截面图；
图2是抗剪混凝土中的增强纤维外表凹凸处理图；
图3是抗剪混凝土制备中的纤维混凝土干拌照片；
图4是抗剪混凝土制备中的纤维混凝土湿拌照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例中采用的原材料和制备方法如下：
(1)原材料：
水泥：配制C30抗剪混凝土采用安徽宁国海螺水泥厂生产的海螺牌42.5R普通硅酸盐水泥，配制C50抗剪混凝土采用安徽宁国海螺水泥厂生产的海螺牌52.5R硅酸盐水泥；
粗集料：5～20mm碎石，连续级配，产地浙江温岭；
细集料：天然河砂，中粗砂，产地福建闽江；
增强纤维：日产棒状X型聚丙烯纤维，纤维截面积为0.363mm2，长度为40mm，密度为0.91g/cm3，抗拉强度为500MPa以上，耐热和耐碱抗拉强度为处理前的90％以上，且纤维在混凝土中易分散均匀，具有永久不生锈的特点；
水：自来水；
减水剂：上海五四助剂总厂生产的SN-II型高效低氯萘系减水剂。
(2)制备方法：
先将按配比称取的水泥、粗集料、细集料、高效减水剂和增强纤维加入搅拌机中，干搅拌1分钟左右，然后再加水湿拌3分钟，混凝土坍落度控制在50～70mm，浇注成型、养护后即得产品。
实施例1
制备C30抗剪混凝土，纤维掺量为混凝土体积的0.3％，其配合比为(kg/m3)水泥∶砂∶石∶水∶增强纤维∶减水剂＝380∶680∶1149∶179∶2.73∶3.23，按上述制备方法，通过抗剪强度试验得到混凝土抗剪强度为5.55MPa。
实施例2
制备C30抗剪混凝土，纤维掺量为混凝土体积的0.5％，其配合比为(kg/m3)水泥∶砂∶石∶水∶增强纤维∶减水剂＝380∶680∶1149∶179∶4.55∶3.46，按上述制备方法，通过抗剪强度试验得到混凝土抗剪强度为5.71MPa。
实施例3(实施例1、2的对比例)
制备C30普通混凝土，不掺纤维，其配合比为(kg/m3)水泥∶砂∶石∶水∶减水剂＝380∶680∶1149∶179∶3.0，按普通混凝土制备方法，通过抗剪强度试验得到混凝土抗剪强度为4.74MPa。
由实施例1～3分析得到，棒状X型聚丙烯纤维掺量为0.3％，其抗剪强度比普通混凝土提高17％，棒状X型聚丙烯纤维掺量为0.5％，其抗剪强度比普通混凝土提高20％。
实施例4
制备C50抗剪混凝土，纤维掺量为混凝土体积的0.5％，其配合比为(kg/m3)水泥∶砂∶石∶水∶增强纤维∶减水剂＝451∶601∶1178∶183∶4.55∶3.07，按上述制备方法，通过抗剪强度试验得到混凝土抗剪强度为7.29MPa。
实施例5
制备C50抗剪混凝土，纤维掺量为混凝土体积的1.0％，其配合比为(kg/m3)水泥∶砂∶石∶水∶增强纤维∶减水剂＝451∶601∶1178∶183∶9.10∶3.67，按上述制备方法，通过抗剪强度试验得到混凝土抗剪强度为7.53MPa。
实施例6(实施例4、5的对比例)
制备C50普通混凝土，不掺纤维，其配合比为(kg/m3)水泥∶砂∶石∶水∶减水剂＝451∶601∶1178∶183∶2.46，按普通混凝土制备方法，通过抗剪强度试验得到混凝土抗剪强度为6.35MPa。
由实施例4～6分析得到，棒状X型聚丙烯纤维掺量为0.5％，其抗剪强度比普通混凝土提高15％；棒状X型聚丙烯纤维掺量为1.0％，其抗剪强度比普通混凝土提高19％。

Claims (8)

1.一种抗剪混凝土，其特征在于，该抗剪混凝土是由水泥、粗集料、细集料、水、增强纤维、减水剂制成，每立方米混凝土的组分为：水泥380～451kg，细集料601～680kg，粗集料1149～1178kg，水179～183kg，增强纤维2.73～9.1kg，减水剂3.07～3.67kg。
2.根据权利要求1所述的一种抗剪混凝土，其特征在于，所述的水泥为42.5R普通硅酸盐水泥或52.5R硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的一种抗剪混凝土，其特征在于，所述的粗集料为粒径为5～40mm以内、连续级配的碎石。
4.根据权利要求1所述的一种抗剪混凝土，其特征在于，所述的细集料为天然或人工中粗砂。
5.根据权利要求1所述的一种抗剪混凝土，其特征在于，所述的减水剂为市售高效低氯萘系减水剂。
6.根据权利要求1所述的一种抗剪混凝土，其特征在于，所述的增强纤维为聚丙烯纤维，该增强纤维外形呈棒状，截面呈X型，与混凝土之间咬合力好。
7.根据权利要求6所述的一种抗剪混凝土，其特征在于，所述的聚丙烯纤维的截面积为0.363mm2，长度为40mm，密度为0.91g/cm3，抗拉强度为500MPa以上，耐热和耐碱抗拉强度为处理前的90％以上，在混凝土中易分散均匀，且具有永久不生锈的特点。
8.一种如权利要求1所述的抗剪混凝土的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：先按每立方米混凝土称取水泥380～451kg，细集料601～680kg，粗集料1149～1178kg，增强纤维2.73～9.1kg，减水剂3.07～3.67kg加入搅拌机中干搅拌1-2min，然后再加水179～183kg湿拌2-4min，浇注成型、养护后即得产品。
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