CN108059411B - 一种含再生微粉的钢纤维混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含再生微粉的钢纤维混凝土，涉及混凝土领域，旨在解决现有技术中再生微粉混凝土后期强度不高的问题，其技术方案要点是，包括如下组分：按重量份计为，水泥600‑700份，硅灰25‑50份，粉煤灰25‑50份，再生微粉50‑100份，钢纤维100‑200份，河砂800‑1200份，水180‑280份，外加剂15‑30份，激发剂5‑8份，增强剂5‑10份。本发明具有强度高、耐久性好的优势。

Description

一种含再生微粉的钢纤维混凝土

技术领域

本发明涉及一种混凝土，更具体地说，它涉及一种含再生微粉的钢纤维混凝土。

背景技术

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。

随着城市建设规模的扩大，配置混凝土的原材料越来越紧缺，同时房屋拆迁等产生的废弃混凝土越来越多，因此废弃混凝土的循环再生利用越来越受到人们重视。目前，在废弃混凝土再生利用的过程中，基于破碎工艺以及混凝土强度的不同，将产生约占废弃混凝土总重量5%～10%左右、粒径小于0.16 mm的粉尘，即再生微粉。部分再生微粉具有一定的活性，按照一定的比例作为水泥掺合料来取代水泥生产再生微粉混凝土，不仅可以在很大程度上有效利用废弃混凝土，还可以节省大量的能源和资源。

现有技术中，授权公告号为CN103771776B的中国专利公开了一种再生微粉混凝土，该再生微粉混凝土包括水泥、河砂、石子、水、再生微粉、激发剂Ca(OH)₂。其对现有技术的改进仅限于通过添加一定量的氢氧化钙作为激发剂，以增强混凝土的强度。

但是，单纯地利用氢氧化钙作为激发剂虽然能够增强混凝土的早期强度，并不能对后期强度有明显的提升，甚至会发生倒缩，有待进一步改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种含再生微粉的钢纤维混凝土，其具有耐久性好、强度佳、制备简单的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种含再生微粉的钢纤维混凝土，按重量份计，包括：水泥600-700份，硅灰25-50份，粉煤灰25-50份，再生微粉50-100份，钢纤维100-200份，河砂800-1200份，水180-280份，外加剂15-30份，激发剂5-8份，增强剂5-10份。

通过采用上述技术方案，具有如下有益效果：一、采用硅灰、粉煤灰、再生微粉和河砂做为基体，能保证混凝土具有足够的强度，达到了利用再生资源、减少资源浪费的目的；二、钢纤维为混凝土的增强组分，其在混凝土均匀分散，形成网状的加强筋结构，能极大地提升混凝土的抗压、抗拉强度，减少裂缝的产生，阻止微小裂缝继续开裂；三、激发剂可以激发再生微粉的活性、促进水泥水化反应的进行，使得掺加再生微粉后的混凝土有足够的强度；四、外加剂的掺加可以起到减缓坍落度损失、减少混凝土拌合物离析泌水、提高混凝土早期强度、延长混凝土使用时间的作用；五、增强剂则具有进一步增强混凝土强度和提升耐久性的作用。采用该种配比制备的含再生微粉的钢纤维混凝土具有抗拉、抗压强度好、耐久性好、后期强度高的优势。

进一步地，所述激发剂为水玻璃。

通过采用上述技术方案，再生微粉中含有少量未水化的水泥颗粒，具有潜在的活性。水玻璃的化学式为R₂O·nSiO₂，式中R₂O为碱金属氧化物，添加水玻璃可以补充混凝土中的活性水化成分，促进水化反应的进行，提高混凝土的强度，减少了后期回缩。

进一步地，所述增强剂为A组分和B组分的混合物，所述A组分为氨基三乙酸钠或者乙二胺四乙酸钠，所述B组分为聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸。

通过采用上述技术方案，氨基三乙酸钠、乙二胺四乙酸钠、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸均对Ca²⁺、Mg²⁺等金属离子具有络合性。在混凝土发生水化反应的过程中，这些物质能与金属离子络合，使水化产物迅速分散，促进水化反应的进行，增加水化产物的生成量，提高了混凝土的水化反应程度，从而增强了混凝土的强度，减少后期倒缩。A组分分子较小，B组分分子较大，两者混配能够对各种水化产物进行络合，对混凝土强度的提升效果更明显。同时，聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸还具有减少钢纤维与其他混凝土组分剥离的作用，利于提高混凝土强度。

进一步地，所述外加剂中包括如下组分，按质量百分数含量计为，聚羧酸系减水剂68%、聚乙烯醇3%、葡萄糖酸钠2%、硫酸钠2.5%、碳酸锂1%、聚硅氧烷0.35%、羟乙基纤维素0.5%、水性环氧树脂3%。

通过采用上述技术方案，外加剂中聚羧酸减水剂与作为早强组分的硫酸钠、缓凝组分的葡萄糖酸钠协同作用，可以减缓混凝土的坍落度损失、提高早期强度，同时使得混凝土拌和物的使用时间延长，更利于施工；碳酸锂具有一定的提升混凝土早期强度的作用。碳酸锂、硫酸钠还可以与激发剂协同作用，促进水化反应的进行；聚乙烯醇、羟乙基纤维素、水性环氧树脂具有调节混凝土粘稠度的作用，且聚乙烯醇和水性环氧树脂的分子长链能在混凝土内形成交错的立体网络，利于提高混凝土各组分之间的粘聚性和稳定性，对混凝土的强度，尤其是后期强度的提高具有积极作用；水性环氧树脂吸水性好，利于减缓混凝土水分的蒸发，利于水化反应的进行，起到了降低混凝土孔隙率、提高抗压强度和弹性模量的作用。

进一步地，按质量百分数含量计，所述外加剂中还包括1.5%的氟硅酸钠。

通过采用上述技术方案，氟硅酸钠具有防止钢纤维腐蚀的作用，利于较长时间保持钢纤维的增强效果，提升混凝土的耐久性。

进一步地，按质量百分数含量计，所述外加剂中还包括1%的聚苯乙烯磺酸钠。

通过采用上述技术方案，聚苯乙烯磺酸钠水溶性好，具有一定的分散性，能使外加剂保持稳定的状态。

进一步地，所述钢纤维的直径小于0.2mm，长度小于20mm。

通过采用上述技术方案，钢纤维过粗、过长均不利于钢纤维在混凝土中均匀分散。直径小于0.2mm，长度小于20mm的钢纤维能在混凝土中充分分散均匀，形成均匀的加强筋结构，对混凝土的强度的提升均一。

进一步地，所述钢纤维的表面涂覆有聚酰胺树脂层。

通过采用上述技术方案，在钢纤维的表面涂覆聚酰胺树脂层利于增大钢纤维与其他混凝土组分之间的粘结性，减少钢纤维的剥离，利于减少混凝土开裂和提升混凝土的强度、耐久性。

进一步地，还包括10-20份有机合成纤维。

通过采用上述技术方案，有机合成纤维强度高，且具有良好的耐化学腐蚀性和耐生物腐蚀性，与钢纤维混配，能进一步提升混凝土的强度和耐久性。

进一步地，所述有机合成纤维为聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维的混合物。

通过采用上述技术方案，聚乙烯醇纤维亲水性较其他有机合成纤维好，聚丙烯纤维性能稳定、耐腐蚀，两者混配后与钢纤维共同配合，能有效提高混凝土的强度，提升抗压、抗裂性能。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、作为激发剂的水玻璃能增加混凝土中的水化活性物质，增强剂具有促进水化反应进行的作用，两者协同作用能有效提升掺加再生微粉的混凝土的强度；

2、外加剂具有能减缓混凝土坍落度损失、提高早期强度等作用，同时外加剂中的水性环氧树脂组分具有促进水化反应进行的作用，利于提高混凝土的强度和耐久性；

3、聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维的混合物，与钢纤维混配，能在混凝土内形成均匀分散的加强筋，利于提高混凝土的抗压强度、减少裂缝的生成；

4、在钢纤维表面涂覆聚酰胺树脂层在减缓钢纤维锈蚀的同时，具有增强钢纤维与混凝土其他组分之间的粘结性的作用，利于防止钢纤维从混凝土中剥离，提高了混凝土的强度；氟硅酸钠的掺加进一步地提升了钢纤维的耐腐蚀性能，利于提高混凝土的耐久性。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种含再生微粉的钢纤维混凝土，各组分的重量份配比如下：

水泥600份，硅灰25份，粉煤灰25份，再生微粉50份，钢纤维100份，河砂800份，水180份，外加剂15份，水玻璃10份，增强剂5份。所用水泥为强度等级为42.5R普通硅酸盐水泥，增强剂为氨基三乙酸钠和聚丙烯酸的混合物。所用钢纤维的直径不超过0.2mm，长度不超过20mm，且钢纤维表面涂覆有聚酰胺树脂层。所用粉煤灰为球形度好，粒径在1μm左右的粉煤灰。

外加剂在拌制混凝土时加入，且外加剂中各组分的质量百分数含量为：聚羧酸系减水剂68%、聚乙烯醇3%、葡萄糖酸钠2%、硫酸钠2.5%、碳酸锂1%、聚硅氧烷0.36%、羟乙基纤维素0.5%、水性环氧树脂3%，余量为水。

实施例2

一种含再生微粉的钢纤维混凝土，各组分的重量份配比如下：

水泥620份，硅灰30份，粉煤灰30份，再生微粉60份，钢纤维120份，河砂880份，水200份，外加剂18份，水玻璃12份，增强剂6份。所用水泥为强度等级为42.5R普通硅酸盐水泥，增强剂为氨基三乙酸钠和聚甲基丙烯酸的混合物。所用钢纤维的直径不超过0.2mm，长度不超过20mm，且钢纤维表面涂覆有聚酰胺树脂层。所用粉煤灰为球形度好，粒径在1μm左右的粉煤灰。

外加剂在拌制混凝土时加入，且外加剂中各组分的质量百分数含量为：聚羧酸系减水剂68%、聚乙烯醇3%、葡萄糖酸钠2%、硫酸钠2.5%、碳酸锂1%、聚硅氧烷0.36%、羟乙基纤维素0.5%、水性环氧树脂3%，余量为水。

实施例3

一种含再生微粉的钢纤维混凝土，各组分的重量份配比如下：

水泥640份，硅灰35份，粉煤灰35份，再生微粉70份，钢纤维140份，河砂960份，水220份，外加剂21份，水玻璃14份，增强剂5份，有机合成纤维10份。所用水泥为强度等级为42.5R普通硅酸盐水泥，增强剂为乙二胺四乙酸钠和聚丙烯酸的混合物。所用钢纤维的直径不超过0.2mm，长度不超过20mm，且钢纤维表面涂覆有聚酰胺树脂层。所述有机合成纤维为聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维的混合物。所用粉煤灰为球形度好，粒径在1μm左右的粉煤灰。

外加剂在拌制混凝土时加入，且外加剂中各组分的质量百分数含量为：聚羧酸系减水剂68%、聚乙烯醇3%、葡萄糖酸钠2%、硫酸钠2.5%、碳酸锂1%、聚硅氧烷0.36%、羟乙基纤维素0.5%、水性环氧树脂3%、聚苯乙烯磺酸钠1.5%，余量为水。

实施例4

一种含再生微粉的钢纤维混凝土，各组分的重量份配比如下：

水泥660份，硅灰40份，粉煤灰40份，再生微粉80份，钢纤维160份，河砂1040份，水240份，外加剂24份，水玻璃16份，增强剂8份，有机合成纤维14份。所用水泥为强度等级为42.5R普通硅酸盐水泥，增强剂为乙二胺四乙酸钠和聚甲基丙烯酸的混合物。所用钢纤维的直径不超过0.2mm，长度不超过20mm，且钢纤维表面涂覆有聚酰胺树脂层。所述有机合成纤维为聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维的混合物。所用粉煤灰为球形度好，粒径在1μm左右的粉煤灰。

外加剂在拌制混凝土时加入，且外加剂中各组分的质量百分数含量为：聚羧酸系减水剂68%、聚乙烯醇3%、葡萄糖酸钠2%、硫酸钠2.5%、碳酸锂1%、聚硅氧烷0.36%、羟乙基纤维素0.5%、水性环氧树脂3%、氟硅酸钠1%，余量为水。

实施例5

一种含再生微粉的钢纤维混凝土，各组分的重量份配比如下：

水泥680份，硅灰45份，粉煤灰45份，再生微粉90份，钢纤维180份，河砂1120份，水260份，外加剂27份，水玻璃18份，增强剂9份，有机合成纤维17份。所用水泥为强度等级为42.5R普通硅酸盐水泥，增强剂为乙二胺四乙酸钠和聚丙烯酸的混合物。所用钢纤维的直径不超过0.2mm，长度不超过20mm，且钢纤维表面涂覆有聚酰胺树脂层。所述有机合成纤维为聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维的混合物。所用粉煤灰为球形度好，粒径在1μm左右的粉煤灰。

外加剂在拌制混凝土时加入，且外加剂中各组分的质量百分数含量为：聚羧酸系减水剂68%、聚乙烯醇3%、葡萄糖酸钠2%、硫酸钠2.5%、碳酸锂1%、聚硅氧烷0.36%、羟乙基纤维素0.5%、水性环氧树脂3%、聚苯乙烯磺酸钠1.5%、氟硅酸钠1%，余量为水。

实施例6

一种含再生微粉的钢纤维混凝土，各组分的重量份配比如下：

水泥700份，硅灰50份，粉煤灰50份，再生微粉100份，钢纤维200份，河砂1200份，水280份，外加剂30份，水玻璃20份，增强剂10份，有机合成纤维20份。所用水泥为强度等级为42.5R普通硅酸盐水泥，增强剂为乙二胺四乙酸钠和聚甲基丙烯酸的混合物。所用钢纤维的直径不超过0.2mm，长度不超过20mm，且钢纤维表面涂覆有聚酰胺树脂层。所述有机合成纤维为聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维的混合物。所用粉煤灰为球形度好，粒径在1μm左右的粉煤灰。

外加剂在拌制混凝土时加入，且外加剂中各组分的质量百分数含量为：聚羧酸系减水剂68%、聚乙烯醇3%、葡萄糖酸钠2%、硫酸钠2.5%、碳酸锂1%、聚硅氧烷0.36%、羟乙基纤维素0.5%、水性环氧树脂3%、聚苯乙烯磺酸钠1.5%、氟硅酸钠1%，余量为水。

以实施例1-6为试验样1-6，以市面常见的再生微粉钢纤维混凝土为对照样。参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》、JG/T472-2015《钢纤维混凝土》，对试验样1-6以及对照样的抗压强度和抗折强度进行检测，试验结果如下表所示：

表1.试验样1-6及对照样的性能检测结果表

试样	抗压强度（28d）/MPa	抗折强度(28d)/MPa
			试验样1	105.5	12.0
试验样2	103.3	11.6
			试验样3	105.1	12.2
试验样4	109.4	15.8
			试验样5	110.2	16.5
试验样6	115.3	18.7
			对照样	90.7	10.4

由上表数据可知，试验样1-6的抗压强度和抗折强度均高于对照样，即本发明的含再生微粉的钢纤维混凝土，在充分利用再生微分的同时还具有较好的抗压强度和抗折强度。同时，上表数据显示，各试验样的性能测试结果浮动范围小，即本发明的含再生微粉的钢纤维混凝土稳定性好、可重现性高。

上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种含再生微粉的钢纤维混凝土，其特征在于：由按重量份计的如下组分组成，

水泥680-700份、

硅灰45-50份、

粉煤灰45-50份、

再生微粉90-100份、

钢纤维180-200份、

河砂1120-1200份、

水260-280份、

外加剂27-30份、

水玻璃18-20份、

增强剂9-10份；

按质量百分数含量计，所述外加剂中包括，

聚羧酸系减水剂68%、

聚乙烯醇3%、

葡萄糖酸钠2%、

硫酸钠2.5%、

碳酸锂1%、

聚硅氧烷0.36%、

羟乙基纤维素0.5%、

水性环氧树脂3%、

氟硅酸钠1%、

聚苯乙烯磺酸钠1.5%；

所述增强剂为A组分和B组分的混合物，所述A组分为氨基三乙酸钠或者乙二胺四乙酸钠，所述B组分为聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸。

2.根据权利要求1所述的一种含再生微粉的钢纤维混凝土，其特征在于：所述钢纤维的直径小于0.2mm，长度小于20mm。

3.根据权利要求2所述的一种含再生微粉的钢纤维混凝土，其特征在于：所述钢纤维的表面涂覆有聚酰胺树脂层。

4.根据权利要求1所述的一种含再生微粉的钢纤维混凝土，其特征在于：还包括10-20份有机合成纤维。

5.根据权利要求4所述的一种含再生微粉的钢纤维混凝土，其特征在于：所述有机合成纤维为聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维的混合物。