CN105130297A - 一种超流态pva纤维混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种超流态PVA纤维混凝土及其制备方法。该超流态PVA纤维混凝土包含组分A、组分B、组分C和组分D四种。其制备方法为：步骤一：将组分A、组分B混合后干拌均匀；步骤二：将除PVA纤维外的组分C与组分D混合均匀；步骤三：将步骤一、二所得混合物再次进行混合，并拌合均匀；步骤四：将组分C中的PVA纤维加入步骤三所得混合物，并拌合均匀，即得超流态PVA纤维混凝土。该PVA纤维混凝土不但具有良好的弯曲变形能力和裂缝无害化分散能力，而且具有良好的和易性和免振自流平性，适用于特殊工况和抗裂要求较高的工程。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土及其制备方法，具体而言，涉及一种超流态PVA纤维混凝土及其制备方法。
背景技术
目前，大量的混凝土材料与结构试验和工程实践的结果表明：结构表层的普通混凝土材料出现的裂缝问题几乎无法避免。为减少或消除混凝土材料的早期收缩裂缝、减小荷载导致的裂缝和将混凝土裂缝控制在有害程度允许范围内，掺有纤维的混凝土材料现已得到了广泛应用。但是，伴随着纤维的掺入使得新拌混凝土的粘聚性增大、塌落度和流动度降低、和易性较差，混凝土浇筑过程中常见的漏振、过振和钢筋密集难以振捣等常见问题更加突出。
因此，亟需一种新型混凝土，来克服上述现有混凝土在施工过程中存在的质量缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题为现有的纤维混凝土粘聚性增大、塌落度和流动度降低、和易性较差，浇筑过程中常出现漏振、过振以及钢筋密集难以振捣等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种超流态PVA纤维混凝土，该超流态PVA纤维混凝土指该种PVA纤维混凝土拌合后塌落度达200-250mm，具有依靠混凝土自重无需振捣便能包裹钢筋和均匀密实成型的特点和应变硬化特征，其极限裂缝宽度控制在100μm以内，极限抗拉强度为4.5MPa，极限拉应变达到3％以上，应变是普通混凝土材料的150-200倍，是一种极限抗弯、抗拉、抗冲击能力强、可自由流动的纤维混凝土。
所述超流态PVA纤维混凝土包含组分A、组分B、组分C和组分D四种，其中：
组分A为胶凝物质，由水泥、硅粉和粉煤灰组成；水泥为P·O42.5水泥；硅粉为Elkem微硅粉920U；粉煤灰为I级粉煤灰。
组分B为砂石料，由砂和碎石组成；砂为中粗天然砂；碎石为粒径在5-20mm的碎石。
组分C为外加剂，由PVA纤维、CPAM和高效减水剂组成；PVA纤维为K-Ⅱ可乐纶、高效减水剂为Sika-Ⅲ型高效减水剂；CPAM即阳离子聚丙烯酰胺。
组分D为水，采用饮用水。
如前所述的超流态PVA纤维混凝土，其配合比为：水胶比为0.4，砂率为45％，每m3各种材料用量为下：
P·O42.5水泥为组分A重量的55％-80％，Elkem微硅粉920U为组分A重量的5％-15％，I级粉煤灰为组分A重量的15％-30％，中粗天然砂为组分A重量的150％-180％，粒径为5-20mm的碎石为组分A重量的185％-220％，K-Ⅱ可乐纶的纤维用量为组分A、组分B、组分C、组分D拌合均匀后总体积的0.5％-2.0％，CPAM为组分A重量的0.8％-2.5％，Sika-Ⅲ型高效减水剂用量为组分A重量的1.0％-2.0％，饮用水的用量为组分A重量的40％。
上述超流态PVA纤维混凝土的制备方法，包括以下几个步骤：
步骤一：按照配合比，提供组分A和组分B，将组分A、组分B混合后干拌均匀，待用；
步骤二：按照配合比，提供组分C和组分D，将除PVA纤维外的组分C与组分D混合均匀，待用；
步骤三：将步骤一、二所得混合物再次进行混合，并拌合均匀，待用；
步骤四：将组分C中的PVA纤维加入步骤三所得混合物，并拌合均匀，即得超流态PVA纤维混凝土。
超流态PVA纤维混凝土薄板的四点加载弯曲试验表明，本发明的超流态PVA纤维混凝土，展现出与金属相比拟的变形能力。超流态PVA纤维混凝土薄板跨中挠度可达50mm左右；而普通混凝土材料的弯曲挠度微乎其微，承受荷载时一裂即断，属于明显的脆性破坏。
单轴拉伸试验中，上述超流态PVA纤维混凝土具有明显的应变硬化现象，其韧性非常优越。普通混凝土在达到极限荷载即发生断裂，属于脆性破坏。上述超流态PVA纤维混凝土的极限拉伸应变可达到3％以上；其应变是混凝土的150-200倍，是钢筋屈服应变的15-25倍；极限破坏时，其可形成细密的裂缝，极限破坏时材料的平均裂缝间距在0.8-2.5mm之间,裂缝宽度在0.1mm以内，实现了裂缝的无害化分散。
上述超流态PVA纤维混凝土，破坏冲击次数是钢纤维混凝土的9倍，是混凝土的48倍；初裂后仍能带裂缝工作并吸收更大动能而不引起破坏；开裂后继续吸收冲击能的能力是钢纤维混凝土的15倍。
本发明的超流态PVA纤维混凝土，不但具有良好的弯曲变形能力和优异的裂缝无害化分散能力，可有效控制混凝土因外力作用、塑性收缩和温度变化等因素引起的裂纹，而且具有良好的和易性和免振自流平性，即使在密集配筋条件下仅靠混凝土自重无需振捣便能包裹钢筋和均匀密实成型。
本发明将超流态和PVA纤维增强两种混凝土技术相融合，可用于成型力学性能要求高的形状复杂、振捣困难的异形结构，且无需振捣，极大的提高了混凝土的施工效率、缩短工期，对更好地将混凝土应用于特殊工况和抗裂要求较高的工程有着重要意义。
附图说明
图1所示为超流态PVA纤维混凝土薄板的荷载-挠度曲线图，其中横轴所示为跨中挠度，单位为mm；纵轴所示为荷载值，单位为KN。图中虚线所示为普通混凝土，实线所示为超流态PVA纤维混凝土。
图2所示为超流态PVA纤维混凝土的单轴拉伸应力-应变曲线。其中，横轴为应变，纵轴为应力。图中虚线所示为普通混凝土，点划线所示为普通纤维混凝土，实线所示为超流态PVA纤维混凝土。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
一种超流态PVA纤维混凝土，该超流态PVA纤维混凝土指该种PVA纤维混凝土拌合后塌落度达200-250mm，具有依靠混凝土自重无需振捣便能包裹钢筋和均匀密实成型的特点和应变硬化特征，其极限裂缝宽度控制在100μm以内，极限抗拉强度为4.5MPa，极限拉应变达到3％以上，应变是普通混凝土材料的150-200倍，是一种极限抗弯、抗拉、抗冲击能力强、可自由流动的纤维混凝土。
所述超流态PVA纤维混凝土包含组分A、组分B、组分C和组分D四种，其中：
组分A为胶凝物质，由水泥、硅粉和粉煤灰组成；水泥为P·O42.5水泥；硅粉为Elkem微硅粉920U；粉煤灰为I级粉煤灰。
组分B为砂石料，由砂和碎石组成；砂为中粗天然砂；碎石为粒径在5-20mm的碎石。
组分C为外加剂，由PVA纤维、CPAM和高效减水剂组成；PVA纤维为K-Ⅱ可乐纶、高效减水剂为Sika-Ⅲ型高效减水剂；CPAM即阳离子聚丙烯酰胺。
组分D为水，采用饮用水。
如前所述的超流态PVA纤维混凝土，其配合比为：水胶比为0.4，砂率为45％，每m3各种材料用量为下：
P·O42.5水泥为组分A重量的55％-80％，Elkem微硅粉920U为组分A重量的5％-15％，一级粉煤灰为组分A重量的15％-30％，中粗天然砂为组分A重量的150％-180％，粒径为5-20mm的碎石重量为组分A的185％-220％，K-Ⅱ可乐纶的纤维用量为组分A、组分B、组分C、组分D拌合均匀后总体积的0.5％-2.0％，CPAM为组分A重量的0.8％-2.5％，Sika-Ⅲ型高效减水剂用量为组分A重量的1.0％-2.0％，饮用水的用量为组分A重量的40％。
上述超流态PVA纤维混凝土的制备方法，包括以下几个步骤：
步骤一：按照配合比，提供组分A和组分B，将组分A、组分B混合后干拌均匀，待用；
步骤二：按照配合比，提供组分C和组分D，将除PVA纤维外的组分C与组分D混合均匀，待用；
步骤三：将步骤一、二所得混合物再次进行混合，并拌合均匀，待用；
步骤四：将组分C中的PVA纤维加入步骤三所得混合物，并拌合均匀，即得超流态PVA纤维混凝土。
超流态PVA纤维混凝土薄板的四点加载弯曲试验的荷载-挠度曲线如图1所示，上述超流态PVA纤维混凝土薄板，在试验中展现出与金属相比拟的变形能力，跨中挠度可达50mm左右；而普通混凝土材料的弯曲挠度微乎其微，承受荷载时一裂即断，属于明显的脆性破坏。
如图2所示的单轴拉伸试验中，超流态PVA纤维混凝土具有明显的应变硬化现象，其韧性非常优越。普通混凝土在达到极限荷载即发生断裂，属于脆性破坏。上述超流态PVA纤维混凝土的极限拉伸应变可达到3％以上。应变是混凝土的150-200倍，是钢筋屈服应变的15-25倍；极限破坏时可形成细密的裂缝，极限破坏时材料的平均裂缝间距在0.8-2.5mm之间,裂缝宽度在0.1mm以内，实现了裂缝的无害化分散。
超流态PVA纤维混凝土破坏冲击次数是钢纤维混凝土的9倍，是混凝土的48倍；初裂后仍能带裂缝工作并吸收更大动能而不引起破坏；开裂后继续吸收冲击能的能力是钢纤维混凝土的15倍。三种材料的抗击性能如表1所示。
表1各材料冲击性能参数
上述超流态PVA纤维混凝土，不但具有良好的弯曲变形能力和优异的裂缝无害化分散能力，可有效控制混凝土因外力作用、塑性收缩和温度变化等因素引起的裂纹，而且具有良好的和易性和免振自流平性，即使在密集配筋条件下仅靠混凝土自重无需振捣便能包裹钢筋和均匀密实成型。
本发明将超流态和PVA纤维增强两种混凝土技术相融合，可用于成型力学性能要求高的形状复杂、振捣困难的异形结构，且无需振捣，极大的提高了混凝土的施工效率、缩短工期，对更好地将混凝土应用于特殊工况和抗裂要求较高的工程有着重要意义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种超流态PVA纤维混凝土，所述超流态PVA纤维混凝土指PVA纤维混凝土拌合后塌落度达200-250mm，具有依靠混凝土自重无需振捣便能包裹钢筋和均匀密实成型的特点和应变硬化特征，极限裂缝宽度控制在100μm以内，极限抗拉强度为4.5MPa，极限拉应变达到3％以上，应变是普通混凝土材料的150-200倍，其特征在于：
所述超流态PVA纤维混凝土包含组分A、组分B、组分C和组分D四种，其中：
组分A为胶凝物质，由水泥、硅粉和粉煤灰组成；水泥为P·O42.5水泥；硅粉为Elkem微硅粉920U；粉煤灰为I级粉煤灰；
组分B为砂石料，由砂和碎石组成；砂为中粗天然砂；碎石为粒径在5-20mm的碎石；
组分C为外加剂，由PVA纤维、CPAM和高效减水剂组成；PVA纤维为K-Ⅱ可乐纶、高效减水剂为Sika-Ⅲ型高效减水剂；
组分D为水，采用饮用水。
2.根据权利要求1所述的超流态PVA纤维混凝土，其特征在于：
其配合比为：水胶比为0.4，砂率为45％；
P·O42.5水泥为组分A重量的55％-80％，Elkem微硅粉920U为组分A重量的5％-15％，I级粉煤灰为组分A重量的15％-30％，中粗天然砂为组分A重量的150％-180％，粒径为5-20mm的碎石为组分A重量的185％-220％，K-Ⅱ可乐纶的纤维用量为组分A、组分B、组分C、组分D拌合均匀后总体积的0.5％-2.0％，CPAM为组分A重量的0.8％-2.5％，Sika-Ⅲ型高效减水剂用量为组分A重量的1.0％-2.0％，饮用水用量为组分A重量的40％。
3.一种制备如权利要求1或2所述超流态PVA纤维混凝土的方法，包括以下几个步骤：
步骤一：按照配合比，提供组分A和组分B，将组分A、组分B混合后干拌均匀，待用；
步骤二：按照配合比，提供组分C和组分D，将除PVA纤维外的组分C与组分D混合均匀，待用；
步骤三：将步骤一、二所得混合物再次进行混合，并拌合均匀，待用；
步骤四：将组分C中的PVA纤维加入步骤三所得混合物，并拌合均匀，即得超流态PVA纤维混凝土。
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