CN108911639A - 一种c55聚丙烯纤维混凝土及其应用、u型梁的制备方法 - Google Patents

一种c55聚丙烯纤维混凝土及其应用、u型梁的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种C55聚丙烯纤维混凝土，涉及混凝土领域。本发明提供的C55聚丙烯纤维混凝土扩展度达到了550mm，3d、7d和28d抗压强度分别达到了49.1、56.7和72.4MPa，弹性模量达到了4.35MPa，且使用本发明提供的C55聚丙烯纤维混凝土制备的U型梁在设计荷载作用下的挠度测试值范围在0.51～0.78之间，且挠度极值＜L/600，应变校准系数小于1，与试验荷载存在较好的线性关系，卸载后结构各测试面形变恢复较好，残余变形小，U型梁在荷载加载方向产生的应变满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》和《公路桥梁承载能力检测评定规程》的要求，梁体弹性工作性能良好，且有一定富余值。

Description

一种C55聚丙烯纤维混凝土及其应用、U型梁的制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种C55聚丙烯纤维混凝土及其应用、U型梁的制备方法。
背景技术
经济的不断发展带动了建筑业飞速发展，而混凝土作为现代建筑工程用量最大的建筑材料之一，其在各类建筑中的需求量突飞猛进的增长。
但是，现有的城市轨道交通建设过程中，存在混凝土在短期内抗压强度不够，对结构的承载能力、裂缝以及耐久性等诸多方面产生不利影响，后期预应力不能达到施工要求的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种C55聚丙烯纤维混凝土及其应用、U型梁的制备方法。本发明提供的C55聚丙烯纤维混凝土3d抗压强度达到85％，弹性模量性能优异。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种C55聚丙烯纤维混凝土，包括水泥、C55聚丙烯纤维、矿粉、粉煤灰、粗集料、细集料、聚羧酸减水剂和水，所述水泥、矿粉、粉煤灰、细集料、粗集料和聚羧酸减水剂的质量比为1:(0.11～0.21):(0.15～0.25):(1.45～1.65):(2.3～2.5):(0.025～0.035)，水灰比为0.22～0.32，所述C55聚丙烯纤维的参合量为0.9kg/m3。
优选地，所述水泥、矿粉、粉煤灰、细集料、粗集料和聚羧酸减水剂的质量比为1:0.16:0.20:1.55:2.4:0.03。
优选地，1m3所述C55聚丙烯纤维混凝土包括以下质量的组分：
水泥408kg、C55聚丙烯纤维0.9kg、矿粉46kg、粉煤灰56kg、粗集料1061kg、细集料679kg、聚羧酸减水剂6.9kg和水145kg。
优选地，所述水泥的细度为350～400m3/kg。
优选地，所述粗骨料包括碎石，所述碎石的粒径为5～20mm。
优选地，所述C55聚丙烯纤维的长度为10～15mm。
本发明还提供了上述技术方案所述的C55聚丙烯纤维混凝土在轨道交通中的应用。
本发明还提供了一种U型梁的制备方法，采用上述技术方案所述的C55聚丙烯纤维混凝土，包括以下步骤：
将所述C55聚丙烯纤维混凝土浇筑到所述U型梁的钢制模板中，得到U型梁预制体；
将所述U型梁预制体依次进行蒸汽养护和自然养护，得到U型梁。
优选地，所述蒸汽养护依次包括静停、升温、恒温和降温。
优选地，所述恒温的温度为55±5℃，恒温的时间为24±3h。
本发明提供了一种C55聚丙烯纤维混凝土，包括水泥、C55聚丙烯纤维、矿粉、粉煤灰、粗集料、细集料、聚羧酸减水剂和水，所述水泥、矿粉、粉煤灰、细集料、粗集料和聚羧酸减水剂的质量比为1:(0.11～0.21):(0.15～0.25):(1.45～1.65):(2.3～2.5):(0.025～0.035)，水灰比为0.22～0.32，所述C55聚丙烯纤维的参合量为0.9kg/m3。本发明中，水泥能够达到达到早强、控制混凝土收缩裂缝的目的，粗集料和细集料主要起到骨架和支撑的作用，是混凝土成型、可塑的重要来源，矿粉可等量取代水泥，节约成本，还可降低水泥的水化热，增加混凝土和易性和后期强度，粉煤灰可改善混凝土的和易性，使混凝土易于泵送减少坍损，降低水化热减少温升，可达到较少裂缝的目的，聚羧酸减水剂可改善混凝土性能，降低水灰比，减小混凝土单方用水量，还可明显改善混凝土的和易性减少用水量，避免多余水分挥发后留下孔隙，增加混凝土密实度，还可以减缓温升减少裂缝。本发明提供的C55聚丙烯纤维混凝土扩展度达到了550mm，3d、7d和28d抗压强度分别达到了49.1、56.7和72.4MPa，弹性模量达到了4.35MPa，且使用本发明提供的C55聚丙烯纤维混凝土制备的U型梁在设计荷载作用下的挠度测试值范围在0.51～0.78之间，且挠度极值＜L/600，应变校准系数小于1，与试验荷载存在较好的线性关系，卸载后结构各测试面形变恢复较好，残余变形小，U型梁在荷载加载方向产生的应变满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》和《公路桥梁承载能力检测评定规程》的要求，梁体弹性工作性能良好，且有一定富余值。
附图说明
图1为实施例1制得的U型梁的结构示意图；
图2为经过四次插入式振动器后钢制模板中C55聚丙烯纤维混凝土浇筑结果示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种C55聚丙烯纤维混凝土，包括水泥、C55聚丙烯纤维、矿粉、粉煤灰、粗集料、细集料、聚羧酸减水剂和水，所述水泥、矿粉、粉煤灰、细集料、粗集料和聚羧酸减水剂的质量比为1:(0.11～0.21):(0.15～0.25):(1.45～1.65):(2.3～2.5):(0.025～0.035)，水灰比为0.22～0.32，所述C55聚丙烯纤维的参合量为0.9kg/m3。
在本发明中，所述水泥、矿粉、粉煤灰、细集料、粗集料和聚羧酸减水剂的质量比优选为1:0.16:0.20:1.55:2.4:0.03。
在本发明中，1m3所述C55聚丙烯纤维混凝土优选包括以下质量的组分：
水泥408kg、C55聚丙烯纤维0.9kg、矿粉46kg、粉煤灰56kg、粗集料1061kg、细集料679kg、聚羧酸减水剂6.9kg和水145kg。
在本发明中，所述水泥的细度优选为350～400m3/kg。本发明对所述水泥的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可，具体的，如山东山水水泥集团有限公司青岛分公司的P.O52.5水泥即可。在本发明中，所述水泥的3d抗压强度优选为32.5MPa，28d抗压强度优选为56.8MPa。
在本发明中，所述粗骨料优选包括碎石，所述碎石的粒径优选为5～20mm。
在本发明中，所述碎石优选包括粒径为5～10mm和10～20mm两种规格，所述粒径为5～10mm和10～20mm的碎石的压碎值分别优选为5.8和5.3，含泥量分别优选为0.7％和0.6％，泥块含量分别优选为0.2％和0.3％。在本发明中，所述碎石优选为来自墨大信碎石场。在本发明中，所述粒径为5～10mm和10～20mm的碎石的质量比为1:3。
在本发明中，所述细集料优选莱西产河砂的II区中砂，所述II区中砂的含泥量优选为0.7％，泥块含量优选为0.8％。
本发明中，所述粗集料和细集料中含泥量过大会降低混凝土和易性、抗冻性、抗渗性，增加干缩，而且混凝土的抗压、抗拉、抗折、轴压、弹性模量、收缩、抗渗、抗冻等性能均有较大影响；泥块含量过大对混凝土的各项性能均会产生不利的影响，可降低混凝土拌合物的和易性和抗压强度；对混凝土的抗渗性、收缩及抗压强度影响更大，且混凝土的强度越高，影响越明显。
在本发明中，所述矿粉优选为青岛中矿宏远工贸有限公司市售的S95矿粉，所述矿粉的7d活性优选为78％，28d活性优选为102％。
在本发明中，所述粉煤灰优选为华电莱州发电有限公司市售的的F类I级粉煤灰。
在本发明中，所述C55聚丙烯纤维的长度优选为10～15mm，更优选为12mm。在本发明中，所述C55聚丙烯纤维优选为泰安市源顺建材有限公司市售的C55聚丙烯纤维。
在本发明中，所述聚羧酸减水剂优选为江苏苏博特新材料股份有限公司市售的PCA-I聚羧酸高性能减水剂。
在本发明中，所述水优选为取自拌合站的地下水。
本发明对所述C55聚丙烯纤维混凝土的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的组合物的制备方法即可。
本发明还提供了上述技术方案所述的C55聚丙烯纤维混凝土在轨道交通中的应用。
本发明还提供了一种U型梁的制备方法，采用上述技术方案所述的C55聚丙烯纤维混凝土，包括以下步骤：
将所述C55聚丙烯纤维混凝土浇筑到所述U型梁的钢制模板中，得到U型梁预制体；
将所述U型梁预制体依次进行蒸汽养护和自然养护，得到U型梁。
本发明将所述C55聚丙烯纤维混凝土浇筑到所述U型梁的钢制模板中，得到U型梁预制体。
图1为本发明U型梁的结构示意图，所述U型梁的腹板厚优选为400mm，宽优选为4520mm，梁壁厚优选为301mm。
在本发明中，所述钢制模板有足够的强度和刚度，能够满足施工周转次数的要求；所述钢制模板板面平整光滑、不变形、不翘曲、脱模容易；所述钢制模板底模、外模、内模、端模相互之间的安装拼缝严密，不漏浆；
在本发明中，所述钢制模板浇筑混凝土之前，优选涂刷脱模剂，外露面混凝土模板的脱模剂应采用同一品种，且不使用有色或污染混凝土表面的脱模剂。
在本发明中，所述浇筑优选下料均匀，腹板混凝土每层的灌注厚度优选不大于500mm。
在本发明中，所述浇筑过程中优选采用插入式振动器，同时为确保混凝土的振捣密实附以附着式侧振工艺，使用所述插入式振动器后钢制模板中C55聚丙烯纤维混凝土的位置如图2所示，图2为经过四次插入式振动器后钢制模板中C55聚丙烯纤维混凝土浇筑结果示意图。
本发明在所述浇筑过程中优选使用辅助震动器合理控制混凝土的坍落度。在本发明中，所述浇筑到钢制模板的上半部分后，底部不宜再使用震动器，否则会导致产生的气泡无法排出。
本发明优选控制浇筑的顺序和两层之间的间隔时间，防止因凝结时间差造成的色差。
得到U型梁预制体后，本发明将所述U型梁预制体依次进行蒸汽养护和自然养护，得到U型梁。在本发明中，所述蒸汽养护优选覆盖蒸养罩。
在本发明中，所述蒸汽养护优选依次包括静停、升温、恒温和降温。
在本发明中，所述静停的温度优选为常温，所述静停的时间优选为6～12h。
在本发明中，所述升温的速率优选为不得大于20℃/h。在本发明中，所述升温的终温优选为恒温的温度。在本发明中，当室外平均温度低于10℃时，所述升温的初始升温速率应控制在6℃/h以内，直至达到10℃，并适当提高蒸汽养护温度或延长养护时间。
在本发明中，所述恒温的温度优选为55±5℃，恒温的时间优选为24±3h。
在本发明中，所述降温的速度优选不大于30℃/h。
在本发明中，所述蒸汽养护完成后，优选包括拆模，所述拆模时梁体表面温度与自然环境温度差应不大于15℃，否则优选让梁体带模延时降温。
在本发明中，所述蒸汽养护时进汽管安装在两侧外模及内模内侧框架上，进汽管的喷气孔朝向U型梁槽内，避免蒸汽直接喷向混凝土，同时有利于蒸汽在蒸养空间内循环。
在本发明中，所述蒸汽养护时测温仪表在U型梁槽内及两侧分别设置，当蒸汽养护温度低于设定温度3℃时，应加大蒸汽供给量，高于设定温度3℃时，应减少或关闭蒸汽供给。
在本发明中，所述自然养护优选为在堆场中进行7d洒水自然养护。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的C55聚丙烯纤维混凝土及其应用、U型梁的制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1:
C55聚丙烯纤维混凝土每立方米包含：水泥(山东山水水泥集团有限公司青岛分公司的P.O52.5水泥，水泥的细度为350m3/kg，3d抗压强度为32.5MPa，28d抗压强度为56.8MPa)408kg、C55聚丙烯纤维(12mm，泰安市源顺建材有限公司)0.9kg、矿粉(矿青岛中矿宏远工贸有限公司市售的S95矿粉，7d活性为78％，28d活性为102％)46kg、粉煤灰(华电莱州发电有限公司市售的的F类I级粉煤灰)56kg、粗集料(碎石粒径为5～10mm和10～20mm两种规格，粒径为5～10mm和10～20mm的碎石的压碎值分别为5.8和5.3，含泥量分别为0.7％和0.6％，泥块含量分别为0.2％和0.3％，墨大信碎石场，粒径为5～10mm和10～20mm的碎石的比例分别为255he 75％)1061kg、细集料(莱西产河砂的II区中砂，含泥量为0.7％，泥块含量为0.8％)679kg、聚羧酸减水剂(江苏苏博特新材料股份有限公司市售的PCA-I聚羧酸高性能减水剂)6.9kg和水(拌合站地下水)145kg。
取各原料混合，制得C55聚丙烯纤维混凝土，水胶比为0.28，砂率为39％，试配强度为64.9MPa。
C55聚丙烯纤维混凝土性能按《普通混凝土性能试验方法标准》(GB/T50080-2016)进行测试。
基本力学性能按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)进行测试。混凝土试件尺寸为150mm×150mm×150mm，标准养护条件下进行3d、7d和28d抗压强度试验，表观密度为2400kg/m3，坍落度为200mm含气量为3.2％，初凝时间为8h10min，终凝时间为9h55min。
对本实施例制得的C55聚丙烯纤维混凝土的性能进行测试，结果如表1所示，由表1可知，本实施例制得的C55聚丙烯纤维混凝土满足混凝土工作性能、强度和耐久性的要求，而且具有较小的收缩、徐变以及较好的表观。
表1实施例1制得的C55聚丙烯纤维混凝土的性能测试结果
采用本实施例制得的C55聚丙烯纤维混凝土用于制备U型梁，U型梁的结构示意图如图1所示，U型梁的腹板厚为400mm，宽为4520mm，梁壁厚为301mm。
在钢制模板涂刷脱模剂后中浇筑混凝土，浇筑下料均匀，腹板混凝土每层的灌注厚度为100mm，浇筑过程中采用插入式振动器，同时为确保混凝土的振捣密实附以附着式侧振工艺，使用所述插入式振动器后钢制模板中C55聚丙烯纤维混凝土的位置如图2所示，图2为经过四次插入式振动器后钢制模板中C55聚丙烯纤维混凝土浇筑结果示意图，在所述浇筑过程中使用辅助震动器合理控制混凝土的坍落度，当浇筑到钢制模板的上半部分后，底部不宜再使用震动器，否则会导致产生的气泡无法排出。
得到U型梁预制体后，将所述U型梁预制体依次进行覆盖蒸养罩蒸汽养护和自然养护，得到U型梁。蒸汽养护依次包括静停(室温，6h)、升温(速率为20℃/h，当室外平均温度低于10℃时，升温的初始升温速率为6℃/h)、恒温(55℃，24h)和降温(速度为30℃/h)，蒸汽养护完成后，拆模，所述拆模时梁体表面温度与自然环境温度差应不大于15℃，否则优选让梁体带模延时降温，蒸汽养护时进汽管安装在两侧外模及内模内侧框架上，进汽管的喷气孔朝向U型梁槽内，避免蒸汽直接喷向混凝土，同时有利于蒸汽在蒸养空间内循环，蒸汽养护时测温仪表在U型梁槽内及两侧分别设置，当蒸汽养护温度低于设定温度3℃时，应加大蒸汽供给量，高于设定温度3℃时，应减少或关闭蒸汽供给，蒸汽养护完成后，在堆场中进行7d洒水自然养护，得到U型梁。
U型梁在设计荷载作用下预制梁的挠度测试值范围在0.51～0.78之间，且挠度极值＜L/600，应变校准系数小于1，与试验荷载存在较好的线性关系。U型梁卸载后结构各测试面形变恢复较好，残余变形小，U型梁在荷载加载方向产生的应变满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》和《公路桥梁承载能力检测评定规程》的要求，梁体弹性工作性能良好，且有一定富余值，经过养护后，U型梁的3d、7d和28d抗压强度分别达到了54.5、60.1和70.7MPa，3d、7d和28d弹性模量达到了3.82×104、4.12×104和4.45×104MPa，总碱含量为2.18kg/m3，氯离子含量为0.02％，三氧化硫含量为1.75％。
实施例2:
与实施例1相同，区别仅在于C55聚丙烯纤维混凝土中水泥、矿粉、粉煤灰、细集料、粗集料和聚羧酸减水剂的质量比为1:0.16:0.20:1.55:2.4:0.017，水灰比为0.22，C55聚丙烯纤维的参合量为0.9kg/m3。
对实施例2制得的制得的C55聚丙烯纤维混凝土的性能进行测试，C55聚丙烯纤维混凝土的扩展度为510mm，其他性能与实施例1相似。
取实施例2的C55聚丙烯纤维混凝土制备U型梁，制备方法与实施例1相同，区别仅在于蒸汽养护依次包括静停(室温，12h)、升温(速率为15℃/h，当室外平均温度低于10℃时，升温的初始升温速率为5℃/h)、恒温(50℃，21h)和降温(速度为25℃/h)，对实施例2制得的U型梁进行性能测试，结果与实施例1类似。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种C55聚丙烯纤维混凝土，包括水泥、C55聚丙烯纤维、矿粉、粉煤灰、粗集料、细集料、聚羧酸减水剂和水，所述水泥、矿粉、粉煤灰、细集料、粗集料和聚羧酸减水剂的质量比为1:(0.11～0.21):(0.15～0.25):(1.45～1.65):(2.3～2.5):(0.025～0.035)，水灰比为0.22～0.32，所述C55聚丙烯纤维的参合量为0.9kg/m3。
2.根据权利要求1所述的C55聚丙烯纤维混凝土，其特征在于，所述水泥、矿粉、粉煤灰、细集料、粗集料和聚羧酸减水剂的质量比为1:0.16:0.20:1.55:2.4:0.03。
3.根据权利要求1所述的C55聚丙烯纤维混凝土，其特征在于，1m3所述C55聚丙烯纤维混凝土包括以下质量的组分：
水泥408kg、C55聚丙烯纤维0.9kg、矿粉46kg、粉煤灰56kg、粗集料1061kg、细集料679kg、聚羧酸减水剂6.9kg和水145kg。
4.根据权利要求1或2或3所述的C55聚丙烯纤维混凝土，其特征在于，所述水泥的细度为350～400m3/kg。
5.根据权利要求1或2或3所述的C55聚丙烯纤维混凝土，其特征在于，所述粗骨料包括碎石，所述碎石的粒径为5～20mm。
6.根据权利要求1或2或3所述的C55聚丙烯纤维混凝土，其特征在于，所述C55聚丙烯纤维的长度为10～15mm。
7.权利要求1～6任意一项所述的C55聚丙烯纤维混凝土在轨道交通中的应用。
8.一种U型梁的制备方法，采用权利要求1～6任意一项所述的C55聚丙烯纤维混凝土，包括以下步骤：
将所述C55聚丙烯纤维混凝土浇筑到所述U型梁的钢制模板中，得到U型梁预制体；
将所述U型梁预制体依次进行蒸汽养护和自然养护，得到U型梁。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述蒸汽养护依次包括静停、升温、恒温和降温。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述恒温的温度为55±5℃，恒温的时间为24±3h。
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