CN109626917A - 一种c70混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种C70混凝土及其制备方法，属于混凝土技术领域，其技术方案要点是一种C70混凝土，包括如下组分：水泥、粗骨料、细骨料、矿渣粉、微硅粉、增强纤维、减水剂以及水；所述增强纤维包含重量比为1:1的木质纤维素以及改性钢纤维；所述改性钢纤维采用钢纤维分别经过等离子体处理以及改性处理，得到改性钢纤维。本发明通过经过改性处理的改性钢纤维与木质纤维素配合，可以提高混凝土的和易性，提高其与水泥基体的粘结强度，改善混凝土的抗压强度以及抗折强度。

Description

一种C70混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，更具体的说，它涉及一种C70混凝土及其制备方法。
背景技术
普通混凝土指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子、化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。我国普通混凝土强度等级划分为14级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75及C80；一般把强度等级为C60及其以上的混凝土称为高强混凝土，高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。
为了改善混凝土抗拉性能差、延性差的缺点，可以在混凝土中掺加纤维以改善混凝土的性能，现有的研究较多的纤维材料有钢纤维、耐碱玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维以及尼龙纤维；其中钢纤维由于具有很好的抗拉强度，可以明显改善混凝土的抗拉强度以及抗压强度，因此钢纤维成为纤维混凝土中的主要纤维材料。用于制作钢纤维混凝土的钢纤维主要有四种制造方法：钢丝切断法、薄板剪切法、钢锭铣削法以及熔钢抽丝法，其中采用钢丝切断法制造的钢纤维的加工方法简单，抗拉强度高，因此被广泛应用于混凝土的增强中使用。
虽然用钢丝切断法制造的钢纤维的抗拉强度比较高，但是其加工方法会导致钢纤维的表面比较光滑，过于光滑的钢纤维与水泥基体的粘结强度比较小，为了提高钢纤维与水泥基体的粘结强度，通常通过生产异形钢纤维的办法进行解决，但是这会增加施工难度，并且异形钢纤维也会降低混凝土的和易性，因此现在用钢纤维增强混凝土还存在着出诸多缺陷。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种C70混凝土，其通过经过改性处理的改性钢纤维与木质纤维素配合，可以提高混凝土的和易性，提高其与水泥基体的粘结强度，改善混凝土的抗压强度以及抗折强度。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种C70混凝土，以重量份数计，包括如下组分：水泥330-350份、粗骨料480-500份、细骨料500-510份、矿渣粉180-190份、微硅粉60-70份、增强纤维5-10份、减水剂15-20份以及水150-160份；所述增强纤维包含重量比为1:1的木质纤维素以及改性钢纤维；
所述改性钢纤维采用如下方法制备：
①等离子体处理：将钢纤维置于惰性氛围、压力为20-30Pa、放电功率为40-50W的条件下进行等离子体处理，处理时间为15-20min；
②改性处理：将经过等离子体处理后的钢纤维浸入温度为60-80℃的改性剂中，保温浸泡1-2h，然后将钢纤维从改性剂中取出，在180-200℃的温度下干燥20-30min，得到改性钢纤维。
通过采用上述技术方案，木质纤维素具有优良的柔韧性和分散性，具有良好的保水性以及施工的和易性，将钢纤维经过改性处理之后，可以增加钢纤维表面的粗糙度，提高其与水泥基体的粘结强度，通过木质纤维素与改性钢纤维的配合，可以提高施工的和易性，从而提高混凝土的抗压强度以及抗折强度。
进一步地，以重量份数计，所述改性剂采用如下方法制备：取可再分散性乳胶粉10-15份、聚乙烯缩丁醛4-6份、聚乙烯醇3-5份、葡萄糖酸钠1-2份、木质素磺酸钠2-4份以及水20-30份，升温至90-95℃，搅拌均匀后加入30-40份水泥，以60-80r/min的速度搅拌30-40min，得到改性剂。
通过采用上述技术方案，经过等离子体处理之后的钢纤维，其表面会变得粗糙，从而可以提高其与水泥基体的粘结强度；然后将经过等离子体处理的钢纤维通过经过改性剂处理，其粗糙的表面会附着有一层具有防锈的涂层，该涂层不仅可以对钢纤维起到防护的作用，防止产生锈蚀而影响其使用寿命，并且经过处理后的钢纤维还能进一步提高其与水泥、骨料以及木质纤维素的粘结强度，从而提高混凝土的抗压强度以及抗拉强度。
进一步地，所述粗骨料为5-20mm连续级配的玄武岩碎石。
通过采用上述技术方案，玄武岩具有抗压性强、压碎值低、抗腐蚀性强以及吸水量低的优点，可以弥补再生粗骨料吸水量大以及抗压强度低的缺陷；采用连续级配的玄武岩碎石，可以堆积形成密实填充的搭接骨架，减少混凝土的孔隙率，提高混凝土的强度，从而提高混凝土的抗压强度。
进一步地，所述细骨料包含重量比为1:1的机制砂与天然河砂。
通过采用上述技术方案，细骨料中采用的机制砂可以实现资源的再利用，缓解天然河砂供应不足的问题，通过天然河砂与机制砂的复配能弥补机制砂的级配特征差，粒形缺陷的问题。
进一步地，所述机制砂的细度模数为2.8-3.0，其MB值<1.0％，石粉含量≤2％。
通过采用上述技术方案，机制砂的MB值是指机制砂中含泥量的大小，含泥量过大会影响混凝土的致密性以及力学强度，机制砂中适量的石粉可以填充至水泥颗粒之间的缝隙中，但是过多的石粉会增加用水量，因此合理控制机制砂的MB值以及石粉含量，有利于提高混凝土的致密性以及抗压强度。
进一步地，所述天然河砂为细度模数为2.8-3.0Ⅱ区中砂。
通过采用上述技术方案，Ⅱ区中砂具有较好的级配，其颗粒比较圆润、光滑、粒形良好，与混凝土拌合物有较好的和易性。
进一步地，所述矿渣粉为粒径为1-15μm的S105超细矿渣粉，其比表面积为600-650m2/kg。
通过采用上述技术方案，超细矿渣粉的加入可以减少用水量，减少水泥的用量，降低水泥的水化热；并且超细矿渣粉的粒径小，可以填充到混凝土中的水泥与骨料之间的缝隙中，提高混凝土的致密性，提高混凝土的抗压强度。
进一步地，所述微硅粉为SF96，粒度为1250目，密度为2.6-2.7g/cm3。
通过采用上述技术方案，微硅粉具有很强的活性，在水中能够形成胶体离子，能够填充至水泥颗粒之间的孔隙中，同时与水化产物生成凝胶体，可以显著提高混凝土的抗压强度、抗折强度、抗渗性能、抗冲击性能以及耐磨性能。
进一步地，所述减水剂为聚羧酸系减水剂。
通过采用上述技术方案，聚羧酸系减水剂可以降低用水量，减少水泥的用量，且对混凝土的其他性能影响小，具有吸附分散、润湿以及润滑的作用，可以改善混凝土的和易性。
本发明的目的之二在于提供一种C70混凝土的制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种C70混凝土的制备方法，包括如下步骤：
将减水剂15-20份以及水150-160份搅拌均匀，得到混合液；取水泥330-350份、粗骨料480-500份、细骨料500-510份、矿渣粉180-190份、微硅粉60-70份以及增强纤维5-10份搅拌均匀，向其中加入混合液，搅拌均匀，得到C70混凝土。
通过采用上述技术方案，将减水剂与水预先混合后再与其他原料进行混合，可以改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土的质量。
综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
1.木质纤维素具有优良的柔韧性和分散性，具有良好的保水性以及施工的和易性，将钢纤维经过改性处理之后，可以增加钢纤维表面的粗糙度，提高其与水泥基体的粘结强度，通过木质纤维素与改性钢纤维的配合，可以提高施工的和易性，从而提高混凝土的抗压强度以及抗折强度；
2.经过等离子体处理之后的钢纤维，其表面会变得粗糙，从而可以提高其与水泥基体的粘结强度；然后将经过等离子体处理的钢纤维通过经过改性剂处理，其粗糙的表面会附着有一层具有防锈的涂层，该涂层不仅可以对钢纤维起到防护的作用，防止其产生锈蚀而影响其使用寿命，还能进一步提高其与水泥、骨料以及木质纤维素的粘结强度，从而提高混凝土的抗压强度以及抗拉强度；
3.玄武岩具有抗压性强、压碎值低、抗腐蚀性强以及吸水量低的优点，可以弥补再生粗骨料吸水量大以及抗压强度低的缺陷；采用连续级配的玄武岩碎石，可以堆积形成密实填充的搭接骨架，减少混凝土的孔隙率，提高混凝土的强度，从而提高混凝土的抗压强度。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
一、改性钢纤维的制备例以下制备例中的钢纤维选自玉田县致泰钢纤维制造有限公司生产的钢丝切断型钢纤维。
制备例1：包括如下步骤：
①等离子体处理：将钢纤维置于惰性氛围、压力为20Pa、放电功率为40W的条件下进行等离子体处理，处理时间为15min；
②改性剂的制备：取可再分散性乳胶粉10kg、聚乙烯缩丁醛4kg、聚乙烯醇3kg、葡萄糖酸钠1kg、木质素磺酸钠2kg以及水20kg，升温至90℃，搅拌均匀后加入30kgP.O42.5普通硅酸盐水泥，以60r/min的速度搅拌30min，得到改性剂；
③改性处理：将经过等离子体处理后的钢纤维浸入温度为60℃的改性剂中，保温浸泡1h，然后将钢纤维从改性剂中取出，在180℃的温度下干燥20min，得到改性钢纤维。
制备例2：包括如下步骤：
①等离子体处理：将钢纤维置于惰性氛围、压力为25Pa、放电功率为45W的条件下进行等离子体处理，处理时间为17.5min；
②改性剂的制备：取可再分散性乳胶粉12.5kg、聚乙烯缩丁醛5kg、聚乙烯醇4kg、葡萄糖酸钠1.5kg、木质素磺酸钠3kg以及水25kg，升温至92.5℃，搅拌均匀后加入35kgP.O42.5普通硅酸盐水泥，以70r/min的速度搅拌35min，得到改性剂；
③改性处理：将经过等离子体处理后的钢纤维浸入温度为70℃的改性剂中，保温浸泡1.5h，然后将钢纤维从改性剂中取出，在190℃的温度下干燥25min，得到改性钢纤维。
制备例3：包括如下步骤：
①等离子体处理：将钢纤维置于惰性氛围、压力为30Pa、放电功率为50W的条件下进行等离子体处理，处理时间为20min；
②改性剂的制备：取可再分散性乳胶粉15kg、聚乙烯缩丁醛6kg、聚乙烯醇5kg、葡萄糖酸钠2kg、木质素磺酸钠4kg以及水30kg，升温至95℃，搅拌均匀后加入40kgP.O42.5普通硅酸盐水泥，以80r/min的速度搅拌40min，得到改性剂；
③改性处理：将经过等离子体处理后的钢纤维浸入温度为80℃的改性剂中，保温浸泡2h，然后将钢纤维从改性剂中取出，在200℃的温度下干燥30min，得到改性钢纤维。
制备例4：本制备例与制备例1的不同之处在于，钢纤维只经过步骤①的等离子体处理。
制备例5：本制备例与制备例1的不同之处在于，步骤②中的改性剂中不包含聚乙烯醇、葡萄糖酸钠以及木质磺酸钠。
二、实施例以下实施例中的木质纤维素选自玉田县致泰钢纤维制造有限公司生产的木质纤维素；矿渣粉选自武汉微神科技发展有限公司生产的型号为V800的超细矿渣粉；硅灰选自灵寿县海滨矿产品贸易有限公司生产的超细硅灰；聚羧酸减水剂选自衢州希维迈建材科技有限公司生产的XF-25型聚羧酸高效减水剂。
实施例1：一种C70混凝土采用如下方法制备而得：
将聚羧酸系减水剂15kg以及水150kg搅拌均匀，得到混合液；取P.O42.5普通硅酸盐水泥330kg、粗骨料480kg、机制砂250kg、天然河砂250kg、矿渣粉180kg、微硅粉60kg以及木质纤维素2.5kg、改性钢纤维2.5kg搅拌均匀，向其中加入混合液，搅拌均匀，得到C70混凝土；其中改性钢纤维选自制备例1制备的改性钢纤维；粗骨料为5-20mm连续级配的玄武岩碎石；机制砂的细度模数为2.8，其MB值<1.0％，石粉含量≤2％；天然河砂为细度模数为2.8的Ⅱ区中砂；矿渣粉为粒径为1-15μm的S105超细矿渣粉，其比表面积为600m2/kg；微硅粉为SF96，粒度为1250目，密度为2.6g/cm3。
实施例2：一种C70混凝土采用如下方法制备而得：
将聚羧酸系减水剂17.5kg以及水155kg搅拌均匀，得到混合液；取P.O42.5普通硅酸盐水泥340kg、粗骨料490kg、机制砂252.5kg、天然河砂252.5kg、矿渣粉185kg、微硅粉65kg以及木质纤维素3.75kg、改性钢纤维3.75kg搅拌均匀，向其中加入混合液，搅拌均匀，得到C70混凝土；其中改性钢纤维选自制备例2制备的改性钢纤维；粗骨料为5-20mm连续级配的玄武岩碎石；机制砂的细度模数为2.9，其MB值<1.0％，石粉含量≤2％；天然河砂为细度模数为2.9的Ⅱ区中砂；矿渣粉为粒径为1-15μm的S105超细矿渣粉，其比表面积为630m2/kg；微硅粉为SF96，粒度为1250目，密度为2.7g/cm3。
实施例3：一种C70混凝土采用如下方法制备而得：
将聚羧酸系减水剂20kg以及水160kg搅拌均匀，得到混合液；取P.O42.5普通硅酸盐水泥350kg、粗骨料500kg、机制砂255kg、天然河砂255kg、矿渣粉190kg、微硅粉70kg以及木质纤维素5kg、改性钢纤维5kg搅拌均匀，向其中加入混合液，搅拌均匀，得到C70混凝土；其中改性钢纤维选自制备例3制备的改性钢纤维；粗骨料为5-20mm连续级配的玄武岩碎石；机制砂的细度模数为3.0，其MB值<1.0％，石粉含量≤2％；天然河砂为细度模数为3.0的Ⅱ区中砂；矿渣粉为粒径为1-15μm的S105超细矿渣粉，其比表面积为650m2/kg；微硅粉为SF96，粒度为1250目，密度为2.7g/cm3。
三、对比例对比例1：本对比例与实施例1的不同之处在于，改性钢纤维用玉田县致泰钢纤维制造有限公司生产的钢丝切断型钢纤维代替。
对比例2：本对比例与实施例1的不同之处在于，改性钢纤维选自制备例4制备的改性钢纤维。
对比例3：本对比例与实施例1的不同之处在于，改性钢纤维选自制备例5制备的改性钢纤维。
四、性能测试抗压强度：按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护3d、7d以及28d的抗压强度。
劈裂抗拉强度：按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护3d、7d以及28d的劈裂抗拉强度。
早期抗裂性能：按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准试块，混凝土浇注24h后，测量得到单位面积的裂缝数目以及单位面积上的总开裂面积。
表1
由以上数据可以看出，本发明制备的混凝土具有优异的抗压强度、劈裂抗裂强度以及抗裂性能，满足C70强度等级的要求；并且其和易性好，施工性能优异。
对比例1中的改性钢纤维用普通钢纤维代替，相较于实施例1，混凝土的抗压强度有所下降，其劈裂抗拉强度以及早期抗裂性能明显下降，说明经过改性得到的改性钢纤维可以明显提高混凝土的抗压强度、抗劈裂抗拉强度以及早期抗裂性能。
对比例2中的改性钢纤维选自制备例4制备的改性钢纤维，该改性钢纤维只经过等离子体处理，相较于实施例1，混凝土的抗压强度有所下降，其劈裂抗拉强度以及早期抗裂性能明显下降，说明只经过等离子体处理得到的改性钢纤维对混凝土性能的提升效果低于本发明中改性钢纤维的提升效果。
对比例3改性钢纤维选自制备例5制备的改性钢纤维，改性剂中不包含聚乙烯醇、葡萄糖酸钠以及木质磺酸钠，相较于实施例1，混凝土的抗压强度有所下降，其劈裂抗拉强度以及早期抗裂性能明显下降，说明不包含聚乙烯醇、葡萄糖酸钠以及木质磺酸钠的改性剂处理得到的改性钢纤维对混凝土性能的提升效果低于本发明中改性钢纤维的提升效果。
本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 (10)

1.一种C70混凝土，其特征在于：以重量份数计，包括如下组分：
水泥330-350份、粗骨料480-500份、细骨料500-510份、矿渣粉180-190份、微硅粉60-70份、增强纤维5-10份、减水剂15-20份以及水150-160份；
所述增强纤维包含重量比为1:1的木质纤维素以及改性钢纤维；
所述改性钢纤维采用如下方法制备：
①等离子体处理：将钢纤维置于惰性氛围、压力为20-30Pa、放电功率为40-50W的条件下进行等离子体处理，处理时间为15-20min；
②改性处理：将经过等离子体处理后的钢纤维浸入温度为60-80℃的改性剂中，保温浸泡1-2h，然后将钢纤维从改性剂中取出，在180-200℃的温度下干燥20-30min，得到改性钢纤维。
2.根据权利要求1所述的一种C70混凝土，其特征在于：以重量份数计，所述改性剂采用如下方法制备：取可再分散性乳胶粉10-15份、聚乙烯缩丁醛4-6份、聚乙烯醇3-5份、葡萄糖酸钠1-2份、木质素磺酸钠2-4份以及水20-30份，升温至90-95℃，搅拌均匀后加入30-40份水泥，以60-80r/min的速度搅拌30-40min，得到改性剂。
3.根据权利要求1所述的一种C70混凝土，其特征在于：所述粗骨料为5-20mm连续级配的玄武岩碎石。
4.根据权利要求1所述的一种C70混凝土，其特征在于：所述细骨料包含重量比为1:1的机制砂与天然河砂。
5.根据权利要求4所述的一种C70混凝土，其特征在于：所述机制砂的细度模数为2.8-3.0，其MB值<1.0%，石粉含量≤2%。
6.根据权利要求4所述的一种C70混凝土，其特征在于：所述天然河砂为细度模数为2.8-3.0Ⅱ区中砂。
7.根据权利要求1所述的一种C70混凝土，其特征在于：所述矿渣粉为粒径为1-15μm的S105超细矿渣粉，其比表面积为600-650m2/kg。
8.根据权利要求1所述的一种C70混凝土，其特征在于：所述微硅粉为SF96，粒度为1250目，密度为2.6-2.7g/cm3。
9.根据权利要求1所述的一种C70混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸系减水剂。
10.一种C70混凝土的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将减水剂15-20份以及水150-160份搅拌均匀，得到混合液；取水泥330-350份、粗骨料480-500份、细骨料500-510份、矿渣粉180-190份、微硅粉60-70份以及增强纤维5-10份搅拌均匀，向其中加入混合液，搅拌均匀，得到C70混凝土。
CN201910130978.2A 2019-02-20 2019-02-20 一种c70混凝土及其制备方法 Withdrawn CN109626917A (zh)

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