CN107522437A - 一种高性能早强钢纤维混凝土 - Google Patents

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张云仁
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Abstract

本发明公开了一种高性能早强钢纤维混凝土，其其所包含的各组分和各组分所占的重量份为：普通硅酸盐水泥480～530重量份，矿粉0～80 重量份，粉煤灰0～50 重量份，粗骨料1000～1200重量份，细骨料600～800重量份，钢纤维20～60重量份，早强剂0.5～2重量份，外加剂5～8重量份。所述钢纤维为超细混杂合金钢纤维，直径为0.1～0.3mm，长度为1mm～10cm，其抗拉强度>1500KN。本发明提高了混凝土硬化后的整体力学性能，尤其提高了混凝土抗折性能。同时，具有较好的和易性、施工的工作性能。高性能早强钢纤维混凝土尤其在公路水泥路面的使用，可以有效地提高路面的弯拉强度，耐磨性能。

Description

一种高性能早强钢纤维混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种用于水泥路面或基层的混杂高强合金细钢纤维早强水泥混凝土领域，尤其涉及一种抗弯拉强度高、凝结速度快、整体强度高、密实度好、施工方便的的高性能早强钢纤维混凝土。
背景技术
目前，我国公路建设处于一种快速发展阶段，其路面大多采用沥青路面， 而水泥混凝土路面占很小的一部分。但我国沥青资源有限，很大一部分依赖于进口，相对来说我国水泥产量大，分布广，各地均可就地供应，且水泥混凝土路面具有刚度大、承载力强，稳定性好，使用寿命长，日常养护费用少等优点。 因此，为适应国民经济快速稳定发展的需要，进一步加快我国公路建设特别是高等级公路建设的步伐，使用水泥混凝土路面势在必行。
普通水泥混凝土路面的抗折强度低、收缩大，用作路面面层时，需要设置大量的伸缩缝，且路面厚度较大。因此，国内外很多学者开展这方面的研究工作，如何提高混凝土的抗折能力。
经对现有技术的文献检索发现，申请号为CN200410016581.4的中国专利，公开了一种“提高抗折强度型道路混凝土外加剂”，该专利通过在普通混凝土中外掺一种外加剂以实现混凝土抗折强度提高，但并未很好地解决混凝土的开裂和设置大量伸缩缝缺陷。同时，水泥混凝土路面浇注完后，通常都需要较长时间的养护，一般混凝土需养护14-21天才可开放交通，这也限制和制约了其在道路工程中的大范围的应用。
为了提高混凝土路面的抗折强度，后来出现了钢纤维混凝土，钢纤维混凝土，是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。
但是，现有技术中的钢纤维混凝土中使用的钢纤维直径大于0.55mm左右，其大多无法满足要求，且存在以下缺点：
1、不能满足现在道路施工要求：现在道路施工，要求在10～20℃的自然环境下，1天抗弯拉强度达到1.5～2.5Mpa，且7天～14天达到抗弯拉4.0Mpa通车要求。而现有技术的抗拉强度低于为1000KN，且通车时间慢，无法满足道路施工要求。
2、现有的钢纤维混凝土，其后期强度增长较缓慢，或几乎不增长，导致整体强度不足。
3、混凝土相对应的和易性较差，振捣困难，施工不便，密实度差。
综上可见，目前需要一种早期抗折强度提高快、凝结速度快、整体强度高、密实度好、施工方便的钢纤维混凝土，以满足道路施工需求。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种高性能早强钢纤维混凝土，其早期抗折强度高、施工方便、密实度好，且凝结速度快，施工后可48小时通车。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高性能早强钢纤维混凝土，其利用混凝土外加剂的早强性能，在使用普通硅酸盐水泥的前提下，激发水泥早期强度，并通过超细混杂合金钢纤维在混凝土体系内充分分散性及乱相分布，提高混凝土硬化后的整体力学性能，尤其提高混凝土抗弯拉性能。同时，具有较好的和易性、施工的工作性能。
其在水泥混凝土中加入混杂高强合金细钢纤维，将该材料定量包装，与早强复配外加剂投放于商砼搅拌楼普通硅酸盐水泥混凝土中，制成混杂高强合金细钢纤维早强水泥混凝土，使3天育龄期内的混凝土抗折强度达到5.0MPa以上。
本发明一种高性能早强钢纤维混凝土所包含的各组分和各组分所占的重量份为：
普通硅酸盐水泥 480～530重量份
矿粉 0～80 重量份
粉煤灰 0～50 重量份
粗骨料 1000～1200重量份
细骨料 600～800重量份
钢纤维 20～60重量份
早强剂 0.5～2重量份
外加剂 5～8重量份。
优选的方案，所述的普通硅酸盐水泥为42.5或52.5强度等级的普通硅酸盐水泥。
进一步优选的方案，所述钢纤维为超细混杂合金钢纤维。
更进一步优选的方案，所述钢纤维的直径为0.1～0.3mm。
再进一步优选的方案，所述钢纤维的长度为1mm～60mm，其抗拉强度为1500KN~2500kN，弹性模量为250～300Gpa。
所述外加剂为高性能复合减水早强剂。
所述早强剂为醇胺类和无机盐复配的早强剂。
所述粗骨料为粒径范围为5～40mm的建筑用石。
所述细骨料为粒径范围为2.6～2.8mm的中粗砂。
通过采用以上技术方案，本发明一种高性能早强钢纤维混凝土与现有技术相比，其有益效果为：
1、本发明使用直径为0.1～0.3mm的超细混杂合金钢纤维，长度1mm～10cm，抗拉强度>1500Mpa 制作的混凝土，混凝土的整体抗折强度大大提高，并可实现48小时通车，满足了道路施工要求。
2、本发明通过外加剂技术，快速激发了水泥的水化速度，提高了混凝土强度，钢纤维的掺加可以提高混凝土整体的绕度，从而迅速提高了早期抗弯拉强度。
3、其后期强度不断增加，使道路整体强度高，使用寿命长。
4、本发明混凝土相对应的和易性较好，振捣容易，施工方便，密实度好。
附图说明
图1为本发明实施例中外环线大修的自然养护强度发展规律图；
图2为本发明实施例中外环线大修S20抗弯拉混凝土同条件强度图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实例并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明采用自行配制高性能外加剂再复配早强剂的方法，保证了混凝土各项施工性能指标和混凝土自身耐久性的前提下，快速激发了水泥的早期强度，使混凝土1d抗弯拉强度在3.4Mpa以上。且使用目前比较领先技术的超细混杂合金钢纤维，钢纤维的直径在0.1～0.3mm，钢纤维长度在1mm～10cm，抗拉强度>1500Mpa，提高了混凝土整体的抗弯拉强度。通过外加剂技术，快速激发了水泥的水化速度，提高了混凝土强度。钢纤维的掺加可以提高混凝土整体的绕度，从而迅速提高早期抗折强度。具体如图1和图2所示，图1为本发明28天内强度发展趋势图，上面的折线为抗压强度曲线，下面的折现为抗拉强度曲线。图2中，下面的曲线为本发明1天内的抗折强度曲线，上面的曲线为3天内的抗折强度曲线。
实施例一
本发明可以采用以下配方制得：42.5或52.5强度等级的普通硅酸盐水泥480KG，5～40mm的建筑用石的粗骨料1000KG，2.6～2.8mm的中粗砂的细骨料600KG，直径为0.1～0.3mm、长度为1mm～60mm、抗拉强度为1500KN~2500kN、弹性模量为250～300Gpa的超细混杂合金钢纤维20KG，醇胺类和无机盐复配的早强剂0.5KG，高性能复合减水早强剂的外加剂5KG。
实施例二
本发明可以采用以下配方制得：42.5或52.5强度等级的普通硅酸盐水泥530KG，矿粉80KG，粉煤灰50KG，5～40mm的建筑用石的粗骨料1200KG，2.6～2.8mm的中粗砂的细骨料800KG，直径为0.1～0.3mm、长度为1mm～60mm、抗拉强度为1500KN~2500kN，弹性模量为250～300Gpa的超细混杂合金钢纤维60KG，醇胺类和无机盐复配的早强剂2KG，高性能复合减水早强剂的外加剂8KG。
实施例三
本发明可以采用以下配方制得：42.5或52.5强度等级的普通硅酸盐水泥500KG，矿粉40KG，粉煤灰25KG，5～40mm的建筑用石的粗骨料1100KG，2.6～2.8mm的中粗砂的细骨料700KG，直径为0.1～0.3mm、长度为1mm～60mm、抗拉强度为1500KN~2500kN、弹性模量为250～300Gpa的超细混杂合金钢纤维40KG，醇胺类和无机盐复配的早强剂1.5KG，高性能复合减水早强剂的外加剂6.5KG。
2016年2月，在外环虹梅路段，使用高性能早强抗折混凝土，2天自然养护抗折强度达到5.0Mpa，实现了2天通车。并在28天对其进行检测，强度仍有增长，没有出现负增长现象。该施工是采用本发明的高性能早强钢纤维混凝土施工的，我们使用的钢纤维的直径是0.1～0.3mm，钢纤维长度在1mm～60mm，其抗拉强度为1500KN~2500kN，弹性模量为250～300Gpa。单位体积的混凝土，在相同质量的掺加量前提下，钢纤维在混凝土中的数量大大增加。而每根钢纤维的抗拉强度远大于普通钢纤维。具体例子证明，在自然养护条件下施工后48h的混凝土路面抗弯拉强度达到了5.0Mpa，并实现了48小时通车，得到业主单位上海市路政局的好评。且采用本发明施工的S20道路大修的施工中，S20抗弯拉混凝土同等条件下后期强度有较大增长，整体强度较高。
本发明的实施标准为：
《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55-2011）
《纤维混凝土应用技术规程》（JGJ-T22)
上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好地使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (9)

1.一种高性能早强钢纤维混凝土，其特征在于，其所包含的各组分和各组分所占的重量份为：
普通硅酸盐水泥 480～530重量份
矿粉 0～80 重量份
粉煤灰 0～50 重量份
粗骨料 1000～1200重量份
细骨料 600～800重量份
钢纤维 20～60重量份
早强剂 0.5～2重量份
外加剂 5～8重量份。
2.根据权利要求1所述的一种高性能早强钢纤维混凝土，其特征在于，所述的普通硅酸盐水泥为42.5或52.5强度等级的普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的一种高性能早强钢纤维混凝土，其特征在于，所述钢纤维为超细混杂合金钢纤维。
4.根据权利要求1所述的一种高性能早强钢纤维混凝土，其特征在于，所述钢纤维的直径为0.1～0.3mm。
5.根据权利要求1所述的一种高性能早强钢纤维混凝土，其特征在于，所述钢纤维的长度为1mm～60mm，其抗拉强度为1500KN~2500kN，弹性模量为250～300Gpa。
6.根据权利要求1所述的一种高性能早强钢纤维混凝土，其特征在于，所述外加剂为高性能复合减水早强剂。
7.根据权利要求1所述的一种高性能早强钢纤维混凝土，其特征在于，所述早强剂为醇胺类和无机盐复配的早强剂。
8.根据权利要求1所述的一种高性能早强钢纤维混凝土，其特征在于，所述粗骨料为粒径范围为5～40mm的建筑用石。
9.根据权利要求1所述的一种高性能早强钢纤维混凝土，其特征在于，所述细骨料为粒径范围为2.6～2.8mm的中粗砂。
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