CN109369116B - 一种自密实混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种自密实混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料的技术领域，尤其涉及一种自密实混凝土及其制备方法。本发明提供的一种自密实混凝土，包括水泥、砂、石子、粉煤灰、硅灰、水、减水剂和碳纤维。本发明提供的混凝土的碳纤维协助传递拉应力，提高混凝土的抗折强度、韧性和冲击力。本发明公开的自密实混凝土能应用于工业与民用建筑及其他工程，能有效解决自密实混凝土抗拉强度低，蜂窝麻面和干缩等问题，适用于桥梁预制结构的接缝和振捣困难的结构中。

Description

一种自密实混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料的技术领域，尤其涉及一种自密实混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土，是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。混凝土结构，如建筑物、桥梁和大坝，不可避免地承受着动态荷载。现有技术中混凝土的制备只是通过将水泥、沙子、石子、水和减水剂混合制备而成，这样的混凝土的优点是抗压强度高、取材容易、易成型、价格低廉、可与钢材结合制成各种承重构件，但是其致命弱点为抗拉强度低、脆性大、易开裂、韧性差，从而降低混凝土结构的承载能力，缩短使用寿命，成为各种灾难事故的隐患。特别是其抗冲击性能差，在冲击荷载作用下易于脆性断裂和脱落。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种自密实混凝土，用于提高混凝土的承担拉应力、传递拉应力，阻止宏观裂缝的扩展，增强现有混凝土的抗压强度和抗拉强度。
本发明提供了一种自密实混凝土，包括：水泥、砂、石子、粉煤灰、硅灰、水、减水剂和碳纤维。
作为优选，所述碳纤维为废弃的碳纤维。
需要说明的是，废弃的碳纤维可以从市面上回收得到。
作为优选，所述碳纤维包括长碳纤维和短碳纤维；所述长碳纤维和所述短碳纤维的质量比为2：1。
作为优选，所述长碳纤维的长度为2～4厘米。
作为优选，所述短碳纤维的长度为1～2厘米。
需要说明的是，所述长碳纤维为：长度为2-4厘米的碳纤维混合而成；所述短碳纤维的为：长度为1-2厘米的碳纤维混合而成。
作为优选，所述砂的细度模数为2.5～2.9。
需要说明的是，所述砂为细度模数为2.5～2.9的砂混合而成。
作为优选，所述石子的粒径为5～15mm。
需要说明的是，所述石子为：粒径为5～15mm的石子混合而成。
作为优选，所述水泥为强度等级为42.5或者52.5的硅酸盐水泥。
作为优选，按照重量份计算，包括：
Figure BDA0001912842240000021
本发明公开了一种自密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将水泥、粉煤灰、硅灰和砂混合，得到混合物1；
步骤2、再将所述混合物1、水和减水剂混合，得到混合物2；
步骤3、再将所述混合物2、碳纤维与石子混合，得到自密实混凝土。
本发明公开一种自密实混凝土在工业与民用建筑及建筑工程中的应用。
由于现有的混凝土抗拉性能很低，材料呈脆性，易产生裂缝，往往引起脆性断裂。本发明提供了一种自密实混凝土，通过在水泥中加入少量碳纤维，碳纤维在其中杂乱无章分布，协助混凝土承担拉应力、传递拉应力，阻止宏观裂缝的扩展，从而提高混凝土韧性、抗拉裂性、抗折性和冲击力。本发明的自密实混凝土的碳纤维能协助混凝土承担拉应力、传递拉应力，阻止宏观裂缝的扩展，从而提高混凝土韧性、抗拉裂性、抗折性和冲击力，能有效解决自密实混凝土抗拉强度低，蜂窝麻面和干缩等问题。
综上所述，本发明的有益效果在于：1、本发明的碳纤维可以为废弃的碳纤维，也可以为新制备的碳纤维，本发明可以将废弃的碳纤维回收再利用，防止环境污染，符合国家能源发展战略；2、本发明可大大降低了水泥用量，节约了能耗，大幅降低混凝土制作成本。
具体实施方式
本发明提供了一种自密实混凝土，用于解决现有技术的混凝土抗压强度和抗拉强度低的技术缺陷。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
其中，以下实施例所用原料均为市售或自制。
实施例1
本实施例提供第一种自密实混凝土，其步骤如下：
按下述质量份向搅拌机内加入42.5强度的硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰和砂，搅拌30秒，再将下述质量份的水和减水剂加入此搅拌机中，搅拌60秒，再往搅拌机中加入下述质量份的废弃的碳纤维，搅拌60秒，最后加入石子，搅拌120秒，得到自密实混凝土；其中，本实施例中各组质量份如下：42.5强度的硅酸盐水泥389份，砂592份，石子590份，粉煤灰171份，硅灰62份，水166份，减水剂16份，废弃的碳纤维39份，其中，减水剂为本领域技术人员常用的减水剂，本实施例的石子的粒径为5～15mm。
其中，砂的细度模数为2.9，碳纤维包括长碳纤维和短碳纤维，碳纤维为长碳纤维和短碳纤维按照质量比为2：1混合制成，长碳纤维的长度为2～4厘米，短碳纤维的长度为1～2厘米。
将本实施例的混凝土养护28天，检测本实施例的自密实混凝土的抗压强度和抗拉强度，结果如表1所示。
实施例2
本实施例提供第二种自密实混凝土，其步骤如下：
按下述质量份向搅拌机内加入42.5强度的硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰和砂，搅拌30秒，再将下述质量份的水和减水剂加入此搅拌机中，搅拌60秒，再往搅拌机中加入下述质量份的废弃的碳纤维，搅拌60秒，最后加入石子，搅拌120秒，得到自密实混凝土；其中，本实施例中各组质量份如下：42.5强度的硅酸盐水泥389份，砂592份，石子590份，粉煤灰171份，硅灰62份，水166份，减水剂16份，废弃的碳纤维156份，其中，减水剂为本领域技术人员常用的减水剂，本实施例的石子的粒径为5～15mm。
其中，砂的细度模数为2.9，碳纤维包括长碳纤维和短碳纤维，碳纤维为长碳纤维和短碳纤维按照质量比为2：1混合制成，长碳纤维的长度为2～4厘米，短碳纤维的长度为1～2厘米。
将本实施例的混凝土养护28天，检测本实施例的自密实混凝土的抗压强度和抗拉强度，结果如表1所示。
实施例3
本实施例提供第三种自密实混凝土，其步骤如下：
按下述质量份向搅拌机内加入52.5强度的硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰和砂，搅拌30秒，再将下述质量份的水和减水剂加入此搅拌机中，搅拌60秒，再往搅拌机中加入下述质量份的废弃的碳纤维，搅拌60秒，最后加入石子，搅拌120秒，得到自密实混凝土；其中，本实施例中各组质量份如下：52.5强度的硅酸盐水泥420份，砂555份，石子576份，粉煤灰185份，硅灰67份，水170份，减水剂25份，废弃的碳纤维39份，其中，减水剂为本领域技术人员常用的减水剂，本实施例的石子的粒径为5～15mm。
其中，砂的细度模数为2.5，碳纤维包括长碳纤维和短碳纤维，碳纤维为长碳纤维和短碳纤维按照质量比为2：1混合制成，长碳纤维的长度为2～4厘米，短碳纤维的长度为1～2厘米。
将本实施例的混凝土养护28天，检测本实施例的自密实混凝土的抗压强度和抗拉强度，结果如表1所示。
实施例4
本实施例提供第四种自密实混凝土，其步骤如下：
按下述质量份向搅拌机内加入52.5强度的硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰和砂，搅拌30秒，再将下述质量份的水和减水剂加入此搅拌机中，搅拌60秒，再往搅拌机中加入下述质量份的废弃的碳纤维，搅拌60秒，最后加入石子，搅拌120秒，得到自密实混凝土；其中，本实施例中各组质量份如下：52.5强度的硅酸盐水泥420份，砂555份，石子576份，粉煤灰185份，硅灰67份，水170份，减水剂25份，废弃的碳纤维156份，其中，减水剂为本领域技术人员常用的减水剂，本实施例的石子的粒径为5～15mm。
其中，砂的细度模数为2.5，碳纤维包括长碳纤维和短碳纤维，碳纤维为长碳纤维和短碳纤维按照质量比为2：1混合制成，长碳纤维的长度为2～4厘米，短碳纤维的长度为1～2厘米。
将本实施例的混凝土养护28天，检测本实施例的自密实混凝土的抗压强度和抗拉强度，结果如表1所示。
对比例1
本对比例提供第一种混凝土，其步骤如下：
按下述质量份向搅拌机内加入42.5强度的硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰和砂，搅拌30秒，再将下述质量份的水和减水剂加入此搅拌机中，搅拌60秒，最后加入石子，搅拌120秒，得到混凝土；其中，本实施例中各组质量份如下：42.5强度的硅酸盐水泥389份，砂592份，石子590份，粉煤灰171份，硅灰62份，水166份，减水剂16份，不加入废弃的碳纤维，其中，减水剂为本领域技术人员常用的减水剂，本实施例的石子的粒径为5～15mm。砂的细度模数为2.9。
将本对比例的混凝土养护28天，检测本对比例的混凝土的抗压强度和抗拉强度，结果如表1所示。
对比例2
本对比例提供第二种混凝土，其步骤如下：
按下述质量份向搅拌机内加入52.5强度的硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰和砂，搅拌30秒，再将下述质量份的水和减水剂加入此搅拌机中，搅拌60秒，最后加入石子，搅拌120秒，得到混凝土；其中，本实施例中各组质量份如下：52.5强度的硅酸盐水泥420份，砂555份，石子576份，粉煤灰185份，硅灰67份，水170份，减水剂25份，不加入废弃的碳纤维，其中，减水剂为本领域技术人员常用的减水剂，本实施例的石子的粒径为5～15mm。砂的细度模数为2.5。
将本对比例的混凝土养护28天，检测本对比例的混凝土的抗压强度和抗拉强度，结果如表1所示。
下表1为实施例1-4和对比例1-2在养护28天后的实验检测结果。
表1
检测项目 实施例1 实施例2 对比例1 实施例3 实施例4 对比例2
抗压强度/MPa 59.8 62.0 60.0 91.3 93.2 92.1
抗拉强度/MPa 5.7 6.1 5.1 5.0 5.9 4.1
从表1可知，掺入碳纤维的自密实混凝土的抗压强度变化不大，但是很大程度上提高了抗拉强度，改善了自密实混凝土的韧性和抗拉裂性。
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 (3)

1.一种自密实混凝土，其特征在于，包括：水泥、砂、石子、粉煤灰、硅灰、水、减水剂和碳纤维；
所述碳纤维包括长碳纤维和短碳纤维；
所述长碳纤维和所述短碳纤维的质量比为2：1；所述长碳纤维的长度为2～4厘米；所述短碳纤维的长度为1～2厘米；
按照重量份计算，包括：
Figure FDA0003054277800000011
所述砂的细度模数为2.5～2.9；
所述石子的粒径为5～15mm；
所述水泥为强度等级为42.5或者52.5的硅酸盐水泥。
2.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于，所述碳纤维为废弃的碳纤维。
3.权利要求1或2所述的自密实混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将水泥、粉煤灰、硅灰和砂混合，得到混合物1；
步骤2、再将所述混合物1、水和减水剂混合，得到混合物2；
步骤3、再将所述混合物2、碳纤维与石子混合，得到自密实混凝土；
其中，所述碳纤维包括长碳纤维和短碳纤维；
所述长碳纤维和所述短碳纤维的质量比为2：1；所述长碳纤维的长度为2～4厘米；所述短碳纤维的长度为1～2厘米；
按照重量份计算，包括：
Figure FDA0003054277800000012
Figure FDA0003054277800000021
所述砂的细度模数为2.5～2.9；
所述石子的粒径为5～15mm；
所述水泥为强度等级为42.5或者52.5的硅酸盐水泥。
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