CN109180091A - 一种含钢纤维的机制砂混凝土 - Google Patents

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孙胜伟
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吴忠良
刘大伟
王丽君
郁慕贤
董轶
王建涛
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Abstract

本发明公开了一种含钢纤维的机制砂混凝土，包括常规配比的碎石、机制砂、水泥，所述机制砂为利用当地材料或生产粗骨料的剩余料，用专门的制砂机生产的机制砂并作为混凝土的细骨料，钢纤维为RPC钢纤维。以机制砂代替天然砂，丰富了砂的来源，变废为宝，降低生产成本；采用机制砂配制钢纤维的混凝土，在机制砂中加入钢纤维以保证机制砂混凝土的强度，使其能够应用于桥梁等高强度结构，既能有明显降低生产成本，又可充分利用机制砂的资源，保护环境。

Description

一种含钢纤维的机制砂混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土制备技术领域，尤其涉及一种机制砂钢纤维混凝土。
背景技术
目前在混凝土配制中，我国多数地区应用的是天然砂，而天然砂是一种地方性资源，短期内不可再生，也不利于长距离运输。随着我国基础设施建设的日益发展，我国很多地区天然砂资源品质下降，含泥量或级配等指标不符合工程需要，同时不少地区出现了天然砂资源匮乏，甚至出现无砂可用的状况，混凝土用砂供需矛盾尤为突出。
由于天然砂资源逐渐短缺、价格上涨，以及山区交通不便，公路运输困难，同时出于环境保护的需要，应用机制砂替代天然砂已是势在必行。
钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete,简写为SFRC)是在脆性易裂的混凝土基体中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型、多相、多组分的水泥基复合材料。它不仅能保持混凝土的自身优点,更重要的是因钢纤维的掺入,对混凝土基体产生了增强、增韧和阻裂效应,从而极其显著地提高了混凝土的抗拉、抗弯强度,阻裂、限缩能力,抗冲击、耐疲劳性能,大幅度提高了混凝土的韧性,改变了混凝土脆性易裂的破坏形态,在荷载、冻融等疲劳因素作用下,因其阻裂能力的提高,明显延长了使用寿命。
机制砂钢纤维混凝土是在机制砂混凝土中掺入适量短钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。它是近些年来发展起来的一种性能优良且应用广泛的复合材料。钢纤维的加入，可以弥补机制砂生产混凝土中抗压、抗拉、抗冲击韧性等诸多性质保证率较低，不能用于桥梁等重要结构的现状，可大大拓展机制砂的应用范围，解决天然砂品质下降、资源匮乏的紧迫情况。此种门式墩帽梁可应用于门式墩基础等帽梁部位，代替原有天然砂混凝土帽梁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含钢纤维的机制砂混凝土，以利用当地材料或生产粗骨料的剩余料，用专门的制砂机生产的机制砂，解决天然砂品质下降、资源匮乏的紧迫情况，制备能够代替天然砂混凝土帽梁的机制砂钢纤维混凝土帽梁；同时在混凝土中添加钢纤维，以弥补机制砂生产混凝土中抗压、抗拉、抗冲击韧性等诸多性质保证率较低，不能用于桥梁等重要结构的现状，可大大拓展机制砂的应用范围。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种含钢纤维的机制砂混凝土，包括常规配比的碎石、机制砂、水泥，所述机制砂为利用当地材料或生产粗骨料的剩余料，用专门的制砂机生产的机制砂并作为混凝土的细骨料，按重量份计，该混凝土的原料组成包括：水泥238-376份，机制砂731-822份，粒径为5-25mm的连续级配碎石1010-1135份，钢纤维31-118份，外加剂6-12份，水141-145份，硅灰18-97份，粉煤灰54-73份，所述机制砂细度模数为3.0-3.7，所述钢纤维为RPC专用钢纤维，公称尺寸L＝12-14mm，D＝0.18-0.23mm。
作为优选方案，按重量份计，该混凝土的原料组成包括：水141份，水泥376份，机制砂766份，碎石1058份，玻璃纤维55份，外加剂8.93份，硅灰23份，粉煤灰70份。
作为优选方案，所述外加剂为聚羧酸系高性能减水剂。
本发明的有益效果：
1.以机制砂代替天然砂，丰富了砂的来源，变废为宝，降低生产成本；
2.采用机制砂配制钢纤维的混凝土，在机制砂中加入钢纤维以保证机制砂混凝土的强度，使其能够应用于桥梁等高强度结构，既能有明显降低生产成本，又可充分利用机制砂的资源，保护环境；
3.钢纤维的加入很大程度上改善了机制砂混凝土的破坏形态，不仅提高了机制砂混凝土的抗拉强度，也改善了其脆性破坏的特性；针对机制砂自身构成的复杂性，探明了其各项技术指标中，影响混凝土工作性、力学和耐久性指标中最显著因素；揭示其与混凝土各组成材料交互作用对混凝土性能影响的本质，并有针对性地提出改善措施。系统剖析了钢纤维种类、长度、掺量以及长径比等参数对机制砂混凝土力学性能的影响规律，揭示钢纤维改善机制砂混凝土力学性能的本质。针对高强高韧高性能混凝土的技术要求，首先系统确定了不同等级的机制砂混凝土中石粉含量、颗粒级配以及MB值大小与纤维体积掺量、纤维长度和类型的最佳掺配比例。
附图说明
图1是本发明实施例的钢纤维机制砂混凝土制备过程示意图；
图2是本发明实施例的钢纤维机制砂混凝土的示意图；
图3是本发明实施例的钢纤维机制砂混凝土门式墩帽梁的示意图；
图中：1、机制砂钢纤维混凝土；2、机制砂；3、碎石；4、钢纤维。
具体实施方式
如图1所示为钢纤维机制砂混凝土制备过程示意图，制备机制砂与碎石，制备水泥、粉煤灰和硅粉，制备机制砂与碎石，以及水泥、粉煤灰和硅粉进行搅拌掺入钢纤维，再掺入减水剂和水。
将图2是本发明实施例的钢纤维机制砂混凝土的示意图；图3是本发明实施例的钢纤维机制砂混凝土门式墩帽梁的示意图。
实施例
一种含钢纤维的机制砂混凝土，原料含有如下重量分的下述组分：通过正交实验进行试验16组实验以确定出最有配比；
搅拌工艺采用：将纤维以外的材料预先混合均匀，随后加入纤维搅拌，随后加入水泥和水搅拌，搅拌示意图如图1所示，制备成的；
所制得的混凝土经检测，其坍落度和扩展度如表2所示。
表1每方混凝土材料用量表
表2实测坍落度和扩展度
所制得的混凝土经检测，其7天和28天的抗压、劈拉强度如表3所示。
表3实测7d、28d抗压及劈拉强度
结合表1-3可以看出：在考虑混凝土工作性能和力学性能情况下考虑到矿粉对混凝土的28d抗压强度影响较小，最优配合比组合与试验2配合比比较接近。从表3可以看出，试验2中，机制砂钢纤维混凝土7d抗压强度和28d抗压强度最大，机制砂钢纤维混凝土7d劈拉强度和28d劈拉强度大，从表2-3可以看出，机制砂钢纤维混凝土的工作性能较好，满足施工设计要求。综合试验和施工经验考虑，优选配合比方案：水：水泥：机制砂：石子：减水剂：钢纤维：硅灰：粉煤灰＝141：376：766：1058：8.93：55：23：70制备出的钢纤维机制砂混凝土可以有效解决机制砂应用于高强度混凝土结构中强度不稳定的难题，提高混凝土的抗拉和抗折强度、改善断裂韧性和抗冲击韧性，同时钢纤维的加入可有效地降低混凝土的体量，显著降低混凝土结构的截面尺寸，降低混凝土用量。更重要的是，钢纤维加入到机制砂混凝土中，可改善混凝土力学性能，从而延长结构的使用寿命，降低维修成本，因此所取得的综合经济效益,其潜在价值不可低估。
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (3)

1.一种含钢纤维的机制砂混凝土，其特征在于：包括常规配比的碎石、机制砂、水泥，所述机制砂为利用当地材料或生产粗骨料的剩余料，用专门的制砂机生产的机制砂并作为混凝土的细骨料，按重量份计，该混凝土的原料组成包括：水泥238-376份，机制砂731-822份，粒径为5-25mm的连续级配碎石1010-1135份，钢纤维31-118份，外加剂6-12份，水141-145份，硅灰18-97份，粉煤灰54-73份，所述机制砂细度模数为3.0-3.7，所述钢纤维为RPC专用钢纤维，公称尺寸L＝12-14mm，D＝0.18-0.23mm。
2.根据权利要求1所述的一种含钢纤维的机制砂混凝土，其特征在于：按重量份计，该混凝土的原料组成包括：水141份，水泥376份，机制砂766份，碎石1058份，玻璃纤维55份，外加剂8.93份，硅灰23份，粉煤灰70份。
3.根据权利要求1所述的一种含钢纤维的机制砂混凝土，其特征在于：所述外加剂为聚羧酸系高性能减水剂。
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