CN102260055A

CN102260055A - 一种纤维素纤维生态混凝土及其拌制方法

Info

Publication number: CN102260055A
Application number: CN 201110126757
Authority: CN
Inventors: 秦子鹏; 朱建宏; 田艳
Original assignee: Northwest A&F University
Current assignee: Northwest A&F University
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2031-05-17
Also published as: CN102260055B

Abstract

本发明公开了一种纤维素纤维生态混凝土及其拌制方法，在混凝土拌制时，在每立方米混凝土加入0.9kg-1.2kg纤维素纤维。本发明的生态混凝土可以在不影响生态混凝土透水性及不明显降低其抗压强度的情况下大幅提高其抗折和抗拉强度，且能提高生态混凝土早期(塑性期和硬化初期)的抗干缩性能以及其耐久性。

Description

一种纤维素纤维生态混凝土及其拌制方法

技术领域

本发明涉及一种纤维素纤维生态混凝土及其拌制方法，属于混凝土技术领域。

背景技术

生态混凝土主要由粗集料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含或含少量细集料，由粗集料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水特点，又称透水水混凝土、无砂混凝土等。这种透水混凝土与普通的混凝土相比，抗压强度与抗折强度都比较低，因此其应用范围受到了很大的限制，有学者在采用聚丙烯等低弹模纤维时来改善其力学性能时，虽然生态混凝土的抗拉、抗折强度得到提高，但其抗压强度却大幅下降，且透水性受到一定的影响。目前透水混凝土主要应用在强度要求不太高，需要具有较高透水效果的场所，较多应用的是人行道、公园内道路、球场、植物园道路，停车场等。可以说透水性混凝土的强度和透水性是一对矛盾。如何平衡这对矛盾，现在还没有好的方法，在实际的应用中只能在透水性与强度之间选其一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供的一种纤维素纤维生态混凝土的拌制方法，采用如下技术方案：

一种纤维素纤维生态混凝土的拌制方法，在混凝土拌制时，在每立方米混凝土加入0.9Kg-1.2Kg纤维素纤维。

所述的拌制方法，配合比设计参照《透水水泥混凝土路面技术规程》CJJ/T135.2009，按下式计算：

(Mg/rg)+(Mc/rc)+(Mw/rw)+(Mz/rz)+P＝1

式中：Mg---1m³透水混凝土中粗集料的用量(kg)；

Mc---1m³透水混凝土中水泥的用量(kg)；

Mw---1m³透水混凝土中水的用量(kg)；

Mz---1m3透水混凝土增强料的用量(kg)；

rg---粗集料的表观密度(kg/cm³)；

rc---水泥的表观密度(kg/cm³)；

rw---水的表观密度(kg/cm³)；

rz---增强料的表观密度(kg/cm³)；

P---为设计孔隙率，设计孔隙率为15％。

所述的拌制方法，拌和工艺为水泥裹石法。

所述的拌制方法，所述纤维素纤维为UF500纤维素纤维。

所述的拌制方法，振动工艺为：先插捣20次，然后在低频振动台上振动10s。

一种纤维素纤维生态混凝土，在混凝土拌制时，在每立方米混凝土加入0.9Kg-1.2Kg纤维素纤维。

为了提高生态混凝土的力学性能耐久性，以使生态混凝土得到更为广泛的应用。本发明在采用合理的配合比设计的同时，还在生态混凝土中加入适量的纤维素纤维，可以实现在不影响生态混凝土透水性能及不明显降低生态混凝土抗压强度的同时大大提高其抗折、抗拉强度及耐久性，这对生态混凝土在路面及河岸护坡等方面的应用是很有意义的。

生态混凝土具有早期收缩大、抗拉强度低、极限延伸率小以及抗冲击性差等缺点。随着水泥基材大幅度提高，干燥收缩与脆性问题也显得特别突出。纤维加入水泥基材中主要起到以下三个作用，一、提高水泥基材的抗拉，抗折强度。二、同时具有较高的荷载传递能力，可以限制生态混凝土早期(塑性期和硬化初期)由于干燥收缩等因素形成的原生裂隙的发生和扩展。三、增加骨料与水泥石的粘结力，从而改善生态混凝土的力学性能及耐久性，由于纤维素纤维弹性模量较高，且掺量较低(只占总质量的0.05％左右，占总体积的0.1％左右)，其对透水混凝土的弹性模量影响不大，以复合理论分析，在生态混凝土中加入纤维素纤维不会使生态混凝土的抗压强度明显降低，这一点在试验中也得到了证实；纤维素纤维本身具备极好的亲水性，在新拌混凝土中能吸附一部分自由水，而且纤维基体内部有天然空腔，能蓄存纤维本身质量约70％的自由水，在水泥水化的过程中，这两部分水分会缓慢释放，促进水泥继续水化，补偿混凝土的收缩，改善混凝土微观结构，减少混凝土内部微缺陷。UF500维素纤维与特种无机材料杂化复合而成，以独特工艺制造的高强高弹模单丝短纤维专利产品，单丝纤维外形成扁平状，UF500纤维由大量纤维堆积压制成约5mm×6mm的小方块。UF500在混凝土中极易分散，分散后的纤维不会再次团聚。掺加UF500，对生态混凝土拌合物的和易性没有明显影响。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

本实施例提供一种纤维素纤维生态混凝土的拌制方法，配合比设计参照《透水水泥混凝土路面技术规程》CJJ/T135.2009，按下式计算：

(Mg/rg)+(Mc/rc)+(Mw/rw)+(Mz/rz)+P＝1

式中：Mg---1m³透水混凝土中粗集料的用量(kg)；

Mc---1m³透水混凝土中水泥的用量(kg)；

Mw---1m³透水混凝土中水的用量(kg)；

Mz---1m³透水混凝土增强料(例如常用的萘系高效减水剂)的用量(kg)；

rg---粗集料的表观密度(kg/cm³)；

rc---水泥的表观密度(kg/cm³)；

rw---水的表观密度(kg/cm³)；

rz---增强料的表观密度(kg/cm³)；

P---为设计孔隙率，设计孔隙率为15％。

实验采用相同的配合比和成型工艺成型四组混凝土试样，第1组为不加纤维素纤维空白对照组，第2、第3、第4分别加入不同量的纤维素纤维，参考表1。

表1透水混凝土配合比(单位：kg/m³)

组号	纤维掺量	水泥	水	石子
					1	0	423	126.9	1560
2	0.9	423	126.9	1560
					3	1.0	423	126.9	1560
4	1.2	423	126.9	1560

☆注：组1为基准试验组，组2、3、4为掺入纤维素纤维试验组。

采用的拌和工艺为水泥裹石法，具体操作方法如下：搅拌时先将集料(根据透水率及强度的要求，可以不加入细集料，也可以适当加入占粗集料5％～10％的细骨料来提高生态混凝土的强度及降低其透水率)加入到强制式搅拌机中，再加入用水总量放的5％～10％的水进行搅拌(加水量根据骨料的类型、干燥程度及粒径的大小等而定，骨料处干燥状态或粒径较小时加水量取较大值，骨料处饱和面干状态或粒径较大时加水量取较小值)，搅拌时间为2～3分钟，以使集料表面均被润湿，然后加入纤维素纤维，加入量按照每立方米混凝土加入0.9Kg(组1)、1.0Kg(组2)、1.2Kg(组3)纤维素纤维计算，本发明所使用纤维素纤维为上海罗洋公司所售的UF500纤维素纤维，搅拌3～5分钟，以便纤维素纤维充分分散并均匀地粘附在骨料表面。再向搅拌机中加入水泥拌合，水泥加入量为总用量的30％，以形成包裹集料表面的水泥浆壳，搅拌时间为3～5分钟，最后加入剩余的水和水泥及减水剂等外加剂，搅拌均匀。

这样的投料顺序和搅拌程序能使集料表面形成均匀厚度的水泥浆层并且没有水泥浆下滴现象，颗粒表面有类似金属光泽，这样有助于保证所制作的透水混凝土有必要的强度和透水性。为了增加透水率，生态混凝土中粗集料表面仅由一层薄薄的水泥浆层包裹，这也就削减了水泥浆与集料间界面的粘结强度，而生态混凝土的破坏主要发生在水泥石与集料间的界面处，所以如何提高水泥石与集料界面的粘结强度是制备高强度生态混凝土的关键技术所在。上述拌合方法可以让纤维素纤维尽可能多的均匀分散在骨料的界面处，在水泥凝结硬化过程中缓慢释放水分以促进骨料界面处水泥的凝结硬化，从而提高水泥石与骨料界面的粘结力，该方法能在保持生态混凝土透水系数较大的条件下，可以大幅度提高其力学性能。

适当的振动工艺一般不会破碎混合物颗粒，且有助于消除颗粒内部的搭接成拱现象，但完全使用低频或高频振动会减小透水混凝土的孔隙率，并易使水泥浆下沉，在底部形成不透水层，降低透水混凝土透水性。本实施例先插捣20次，然后在低频振动台上振动10s，20次插捣分两次进行：当试模中装有80mm～90mm的混凝土拌合物时，插捣10次，然后将混凝土拌合物装满试模并略高于试模5mm左右再插捣10次，然后在低频振动台上振动10s。振动完成后保证混凝土拌合物略高于试模，最后用摸子将多余的混凝土拌合物摸去，压平，但不能将表面摸光，否则，易造成透水混凝土试块表面空隙被堵塞而影响其透水性能。

生态混凝土由于孔隙率较大，易失水，干燥很快，所以早期养护非常重要。成型后的试模要覆盖一层塑料薄膜，在室温(20+5)℃、相对湿度大于90％的条件下静置24h，到达时间后拆模，进行外观检查，并记录检查结果。养护室内的试件应放在支架上，彼此间应有的间距，试件表面应保持潮湿，并不得被水直接冲淋，直至28d龄期。

表2两组试件测试结果表

试验结果与分析

1抗压强度分析

由表2可看出：掺纤维素纤维的透水混凝土(组3)与不掺纤维素纤维的透水混凝土(组1)相比，7d抗压强度明显增加，强度增加幅度达29.52％，28d抗压强度则几乎没有什么变化。

2抗拉强度的分析

由表2可看出：掺纤维素纤维的透水混凝土(组3)与不掺纤维素纤维的透水混凝土(组1)相比，7d和28d抗拉强度均明显增加，前期强度增加较快，幅度达34.72％，后期抗拉强度增加量有所减少，强度增加幅度达16.30％。由此可知，纤维素纤维对透水混凝土抗拉强度的提高有明显的作用，尤其是对其早期抗拉强度的提高作用更加突出。

3抗折强度的分析

由表2可以看出：加纤维素纤维的透水混凝土(组3)与不加纤维素纤维的透水混凝土(组1)相比，7d和28d抗折强度明显增加，7d强度增加幅度达14.43％，28d抗折强度增加幅度达29.89％。由此可知，纤维素纤维对透水混凝土抗折强度的提高有明显的作用。

4.透水系数分析

由表2中所测的透水系数值可知掺入纤维素纤维后透水混凝土的透水系数并未减小，还略有增加。

可见，本发明的生态混凝土可以在不影响生态混凝土透水性及不明显降低其抗压强度的情况下大幅提高其抗折和抗拉强度，且能提高生态混凝土早期(塑性期和硬化初期)的抗干缩性能及耐久性。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种纤维素纤维生态混凝土拌制方法，其特征在于，在混凝土拌制时，在每立方米混凝土加入0.9Kg-1.2Kg纤维素纤维。

2.根据权利要求1所述的拌制方法，其特征在于，配合比设计参照《透水水泥混凝土路面技术规程》CJJ/T135.2009，按下式计算：

(Mg/rg)+(Mc/rc)+(Mw/rw)+(Mz/rz)+P＝1

式中：Mg---1m³透水混凝土中粗集料的用量(kg)；

Mc---1m³透水混凝土中水泥的用量(kg)；

Mw---1m³透水混凝土中水的用量(kg)；

Mz---1m3透水混凝土增强料的用量(kg)；

rg---粗集料的表观密度(kg/cm³)；

rc---水泥的表观密度(kg/cm³)；

rw---水的表观密度(kg/cm³)；

rz---增强料的表观密度(kg/cm³)；

P---为设计孔隙率，设计孔隙率为15％。

3.根据权利要求1所述的拌制方法，其特征在于，拌和工艺为水泥裹石法，具体操作方法如下：搅拌时先将集料加入到强制式搅拌机中，再加入用水总量的5％～10％进行搅拌，搅拌时间为2～3分钟，以使集料表面均被润湿；然后加入纤维素纤维，搅拌3～5分钟，以便纤维素纤维充分分散并均匀地粘附在骨料表面；再向搅拌机中加入水泥总量的30％，以形成包裹集料表面的水泥浆壳，搅拌时间为3～5分钟；最后加入剩余的水和水泥及外加剂，搅拌均匀。

4.根据权利要求1所述的拌制方法，其特征在于，所述纤维素纤维为UF500纤维素纤维。

5.根据权利要求1所述的拌制方法，其特征在于，振动工艺为：先插捣20次，然后在低频振动台上振动10s。

6.一种纤维素纤维生态混凝土，其特征在于，在混凝土拌制时，在每立方米混凝土加入0.9Kg-1.2Kg纤维素纤维。