CN104961396B - 一种结构用纤维增强混合轻骨料混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明属于结构用混凝土技术领域，具体涉及一种结构用纤维增强混合轻骨料混凝土。本发明包括下述原料的质量份配比，集料100份，水0.4～11.8份，水泥19.8～30.7份，粉煤灰2.6～7.2份，硅灰1.3～3.7份，塑钢纤维0.3～0.9份，减水剂0.2～0.7份。本发明特点在于两种不同粒型的陶粒在水泥浆体中具有相互机械咬合作用，可以有效避免应力集中现象，从而显著提高混凝土强度；掺入一定量塑钢纤维可以较好地抑制轻骨料上浮，并且改善脆性破坏；粉煤灰和硅灰取代部分水泥可以降低成本、节约资源。总之本发明相比普通轻骨料混凝土，既具有较高的强度，又拥有良好的工作性，并且能够有效抑制轻骨料上浮、改善脆性破坏等优点。
Description
技术领域
本发明属于结构用混凝土技术领域，具体涉及一种结构用纤维增强混合轻骨料混凝土。
背景技术
随着建筑技术的日新月异，建筑正朝着高层、大跨度的方向发展，而普通混凝土自重大的缺点也日益凸显，解决的途径一是提高普通混凝土的强度，二是发展和生产轻骨料混凝土。轻骨料混凝土除了轻质的特性以外，还具有耐久性好、经济性突出、环境相容性好以及多功能等诸多优点。在对建筑节能环保要求不断增加的21 世纪，轻骨料混凝土有着广阔的发展前景，因此，越来越多的国内外学者们把目光投向了轻骨料混凝土。然而目前轻骨料混凝土大多采用单一的陶粒制备而成，存在着强度较低，容易发生脆性破坏，振捣时轻骨料上浮以及工作性难以控制等缺陷，严重制约着轻骨料混凝土在土木工程中的广泛应用。
因此如何进一步提高轻骨料混凝土强度，避免脆性破坏，抑制轻骨料上浮等问题仍然是本领域研究的一个难点与重点，引起了众多学者广泛关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构用纤维增强混合轻骨料混凝土，该混凝土能够有效提高强度、塑性以及解决振捣时轻骨上浮问题。
技术解决方案
本发明一种结构用纤维增强混合轻骨料混凝土，包括下述质量份配比的原料制成：
集料 100份
水 10.4～11.8份
水泥 19.8～30.7份
粉煤灰 2.6～7.2份
硅灰 1.3～3.7份
塑钢纤维 0.3～0.9份
减水剂 0.2～0.7份
本发明一种结构用纤维增强混合轻骨料混凝土优选由下述质量份配比的原料制成：
集料 100份
水 10.8～11.5份
水泥 21.4～28.3份
粉煤灰 2.9～6.7份
硅灰 1.4～3.2份
塑钢纤维 0.4～0.8份
减水剂 0.2～0.5份
本发明一种结构用纤维增强混合轻骨料混凝土最佳由下述质量份配比的原料制成：
集料 100份
水 11.1份
水泥 24.5份
粉煤灰 4.8份
硅灰 2.6份
塑钢纤维 0.68份
减水剂 0.35份
本发明集料是由粒径为5～20mm的圆球型粉煤灰陶粒、粒径为5～20mm的碎石型页岩陶粒以及粒径小于5mm且级配良好的中砂按质量比为1﹕1﹕2.2混合制成。
水采用普通自来水。
水泥采用蒙西水泥股份有限公司生产的蒙西牌P·O42.5R普通硅酸盐水泥。塑钢纤维采用浙江宁波大成新材料股份有限公司生产的高性能异型塑钢纤维（HPP 纤维），材料为改性聚丙烯，沿纤维长度方向有波浪形压纹，纤维截面为五叶形。
粉煤灰为呼和浩特金桥电厂Ⅰ级粉煤灰；硅灰来源于包头铁合金厂，比表面积为约2×105cm2/g。
减水剂为包头市某外加剂公司生产的UFN-5型高效混凝土减水剂。
本发明主要特点在于粗骨料是由两种粒型不同的陶粒混合而成，而两种不同粒型的陶粒在水泥浆体中具有相互机械咬合作用，可以有效避免应力集中现象，从而显著提高混凝土强度；掺入一定量塑钢纤维可以较好地抑制轻骨料上浮，并且改善脆性破坏；粉煤灰的掺入很好地抑制了轻骨料上浮以及增加流动性，对改善轻骨料混凝土工作性具有显著效果；硅灰的掺入对轻骨料混凝土强度的提高作用突出。总之本发明相比普通轻骨料混凝土，既具有较高的强度，又拥有良好的工作性，并且能够显著抑制轻骨料上浮、改善脆性破坏等优点。
本发明还拥有降低成本、保护环境、节约资源等优点，获得良好的社会效益、经济效益、环境效益。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
以制备本发明结构用纤维增强混合轻骨料混凝土所用集料100kg为例，所用其它原料及其质量如下：
集料 100kg
水 11.1kg
水泥 24.5kg
粉煤灰 4.8kg
硅灰 2.6kg
塑钢纤维 0.68kg
减水剂 0.35kg
上述的集料是由粒径为5～20mm的圆球型粉煤灰陶粒、粒径为5～20mm的碎石型页岩陶粒以及粒径小于5mm且级配良好的中砂按质量比为1﹕1﹕2.2混合制成；水采用普通自来水；水泥采用蒙西水泥股份有限公司生产的蒙西牌P·O42.5R普通硅酸盐水泥；塑钢纤维采用浙江宁波大成新材料股份有限公司生产的高性能异型塑钢纤维（HPP 纤维），材料为改性聚丙烯，沿纤维长度方向有波浪形压纹，纤维截面为五叶形；粉煤灰为呼和浩特金桥电厂Ⅰ级粉煤灰；硅灰来源于包头铁合金厂；减水剂为包头市某外加剂公司生产的UFN-5型高效混凝土减水剂。
其制备方法如下：
1、轻骨料预湿处理
轻骨料具有多孔结构，吸水率比普通骨料高很多；不同种类轻骨料由于孔隙率及孔结构差别，吸水率也往往相差较大。
表1常压下陶粒吸水时间与吸水率关系
由表1可知粉煤灰陶粒和页岩陶粒在常压下吸水率差别较大，为了减少陶粒在水泥浆中继续吸水，所以对粉煤灰陶粒预湿1h，对页岩陶粒预湿3h。再将上述预湿好的两种陶粒处理成饱和面干状态以备用。
2、塑钢纤维界面预处理
由于塑钢纤维轻骨料混凝土不易在混凝土中与其他无机相的成分形成良好的界面结合，易形成内部结构缺陷，影响混凝土的性能。因此，本试验采用1.5%质量浓度的硅烷偶联剂对塑钢纤维进行界面处理后，再拌制混凝土。
3、制备工艺
将上述预处理好以及其它的原材料进行投料并搅拌，拌合均匀后采用加压振动成型工艺，最后脱模养护。
实施例2
以制备本发明结构用纤维增强混合轻骨料混凝土所用集料100kg为例，所用其它原料及其质量如下：
集料 100kg
水 10.9kg
水泥 22.5kg
粉煤灰 2.9kg
硅灰 1.5kg
塑钢纤维 0.45kg
减水剂 0.27kg
上述原料的规格与实施例1相同。其制备方法与实施例1相同。
实施例3
以制备本发明结构用纤维增强混合轻骨料混凝土所用集料100kg为例，所用其它原料及其质量如下：
集料 100kg
水 10.9kg
水泥 26.8kg
粉煤灰 5.2kg
硅灰 2.7kg
塑钢纤维 0.71kg
减水剂 0.42kg
上述原料的规格与实施例1相同。其制备方法与实施例1相同
实施例4
以制备本发明结构用纤维增强混合轻骨料混凝土所用集料100kg为例，所用其它原料及其质量如下：
集料 100kg
水 11.1kg
水泥 21.7kg
粉煤灰 4.5kg
硅灰 3.1kg
塑钢纤维 0.52kg
减水剂 0.37kg
上述原料的规格与实施例1相同。其制备方法与实施例1相同
实施例5
以制备本发明结构用纤维增强混合轻骨料混凝土所用集料100kg为例，所用其它原料及其质量如下：
集料 100kg
水 11.2kg
水泥 25.2kg
粉煤灰 6.2kg
硅灰 2.9kg
塑钢纤维 0.43kg
减水剂 0.31kg
上述原料的规格与实施例1相同。其制备方法与实施例1相同
实施例6
以制备本发明结构用纤维增强混合轻骨料混凝土所用集料100kg为例，所用其它原料及其质量如下：
集料 100kg
水 11.2kg
水泥 23.1kg
粉煤灰 3.1kg
硅灰 1.9kg
塑钢纤维 0.73kg
减水剂 0.36kg
上述原料的规格与实施例1相同。其制备方法与实施例1相同
实施例7
以制备本发明结构用纤维增强混合轻骨料混凝土所用集料100kg为例，所用其它原料及其质量如下：
集料 100kg
水 11.4kg
水泥 24.6kg
粉煤灰 4.7kg
硅灰 2.5kg
塑钢纤维 0.43kg
减水剂 0.41kg
上述原料的规格与实施例1相同。其制备方法与实施例1相同
实施例8
以制备本发明结构用纤维增强混合轻骨料混凝土所用集料100kg为例，所用其它原料及其质量如下：
集料 100kg
水 11.4kg
水泥 27.3kg
粉煤灰 5.3kg
硅灰 2.3kg
塑钢纤维 0.51kg
减水剂 0.29kg
上述原料的规格与实施例1相同。其制备方法与实施例1相同
为了确定本发明的性能，发明人进行了大量的对比研究试验，各种试验情况如下：
1.立方体抗压强度试验
分别用单一陶粒取代实施例1～8配合比中的混合陶粒，其它组分保持不变，做28d立方体抗压强度对比试验，结果如表3所示。
表2 28d立方体抗压强度（MPa）
由表2可以看出，相同配合比情况下，混合轻骨料混凝土立方体抗压强度值始终是最大的，相比单一轻骨料混凝土具有显著优势，并且结果显示实施例1是最佳的。
2.抗折强度试验
分别用单一陶粒取代实施例1～8配合比中的混合陶粒，其它组分保持不变，做28d抗折强度对比试验，其结果如表4所示。
表3 28d抗折强度（MPa）
由表3可以看出，相同配合比情况下，塑钢纤维的掺入较好地改善了轻骨料混凝土抗折性能。混合轻骨料混凝土抗折强度相比单一轻骨料混凝土具有一定优势，并且结果显示实施例1是最佳的。
3.弯曲韧性试验
分别用单一陶粒取代实施例1～8配合比中的混合陶粒，其它组分保持不变，做28d弯曲韧性对比试验，利用剩余强度法得出弯曲韧性指标计算结果，如表5所示。
表4 28d剩余强度（MPa）
由表4可以看出，混合轻骨料混凝土弯曲韧性普遍较优，具有一定优势。
本发明是建立在材料的立方体抗压强度、抗折强度、弯曲韧性等试验基础上，对比发现混合轻骨料混凝土各种性能较优，适应于高层、大跨度等结构工程中。
Claims (5)
1.一种结构用纤维增强混合轻骨料混凝土，其特征在于，由下述质量份配比的原料制成：
集料 100份
水 10.4～11.8份
水泥 19.8～30.7份
粉煤灰 2.6～7.2份
硅灰 1.3～3.7份
塑钢纤维 0.3～0.9份
减水剂 0.2～0.7份；
所述的集料是由粒径为5～20mm的圆球型粉煤灰陶粒、粒径为5～20mm的碎石型页岩陶粒以及粒径小于5mm且级配良好的中砂按质量比为1﹕1﹕2.2混合制成；
所述塑钢纤维采用改性聚丙烯高性能异型塑钢纤维，沿纤维长度方向有波浪形压纹，塑钢纤维截面为五叶形。
2.根据权利要求1所述的一种结构用纤维增强混合轻骨料混凝土，其特征在于，由下述质量份配比的原料制成：
集料 100份
水 10.8～11.5份
水泥 21.4～28.3份
粉煤灰 2.9～6.7份
硅灰 1.4～3.2份
塑钢纤维 0.4～0.8份
减水剂 0.2～0.5份。
3.根据权利要求1所述的一种结构用纤维增强混合轻骨料混凝土，其特征在于，由下述质量份配比的原料制成：
集料 100份
水 11.1份
水泥 24.5份
粉煤灰 4.8份
硅灰 2.6份
塑钢纤维 0.68份
减水剂 0.35份。
4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的一种结构用纤维增强混合轻骨料混凝土，其特征在于，减水剂为UFN-5型高效混凝土减水剂。
5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的一种结构用纤维增强混合轻骨料混凝土，其特征在于，硅灰的比表面积为2×105cm2/g，粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
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