CN112159168B

CN112159168B - 一种桥台用c35玄武岩纤维混凝土及其制备方法

Info

Publication number: CN112159168B
Application number: CN202010911918.7A
Authority: CN
Inventors: 文沛; 藕长洪; 吴冬冬; 付少英; 刘生奇; 江宏华; 毛勇; 董志成; 吴建平; 方俊; 李施展; 王海龙; 宋志强
Original assignee: 7th Engineering Co Ltd of MBEC
Current assignee: 7th Engineering Co Ltd of MBEC
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2022-08-30
Anticipated expiration: 2040-09-02
Also published as: CN112159168A

Abstract

本发明公开了一种桥台用C35玄武岩纤维混凝土及其制备方法，属于玄武岩纤维混凝土制备领域。该桥台用C35玄武岩纤维混凝土桥台用C35玄武岩纤维混凝土，其特征在于：按重量份计，包括430‑450份胶凝材料、4份玄武岩纤维、1790‑1800份集料、7‑8份减水剂、150‑170份水；其中，胶凝材料由280‑300份水泥、60‑70份粉煤灰以及70‑90份矿渣粉组成，集料由粗集料和细集料组成。本发明制备的桥台用C35玄武岩纤维混凝土28d抗压强度≥35.0MPa、28d抗折强度≥5.0MPa、28d劈裂强度≥3.0MPa、28d弹性模量≥30GPa、抗裂等级达到L‑Ⅲ级。

Description

一种桥台用C35玄武岩纤维混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及玄武岩纤维混凝土制备领域，特别涉及一种桥台用C35玄武岩纤维混凝土及其制备方法。

背景技术

桥台位于桥梁两端，是桥梁与路堤相衔接的构筑物，用于支承桥梁上部结构，除了承受桥梁上部结构施加的垂直荷载外，其还要抵挡背墙传递的推力。传统技术中常采用石砌或素混凝土结构桥台，近年来常用混凝土结构桥台，桥台混凝土主要材料是砂石、水泥及其他矿物掺合料组成，各组分材料性质差异化较大，在体积较大、内部应力、环境因素、施工因素等条件下桥台不可避免产生许多细微裂缝，这些裂缝的存在大大降低了桥台的使用寿命。

玄武岩纤维由玄武岩矿石在1500℃高温下熔融拉丝而成，将其掺入混凝土中具有较强的阻裂抗裂、增强增韧的作用，在混凝土养护早期，玄武岩纤维的加入可以增加混凝土的抗压强度，但养护完成后，其抗压强度较素混凝土强度低。

发明内容

本发明提供一种桥台用C35玄武岩纤维混凝土及其制备方法，以解决相关技术中细微裂缝导致桥台使用寿命降低的问题，以及玄武岩纤维混凝土后期强度低的问题。

本发明提供的桥台用C35玄武岩纤维混凝土，按重量份计，包括430-450份胶凝材料、4份玄武岩纤维、1790-1800份集料、7-8份减水剂、150-170份水；其中，胶凝材料由280-300份水泥、60-70份粉煤灰以及70-90份矿渣粉组成，集料由粗集料和细集料组成，砂率为43％。

作为上述技术方案的优选，胶凝材料与水的重量比为0.36。

作为上述技术方案的优选，水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，矿渣粉为S95级矿渣粉。

作为上述技术方案的优选，玄武岩纤维的长度为18±1.8mm，直径为15±1.5mm。

作为上述技术方案的优选，玄武岩纤维采用玄武岩水泥短切纤维，其单纤维拉伸强度为2.23×10³MPa，碱浸处理后单纤维拉伸强度为1.77×10³MPa，碱浸处理后单纤维拉伸强度保留率≥75％，浸胶纱拉伸强度≥1250MPa，浸胶纱拉伸弹性模量≥40GPa，浸胶纱拉伸断裂伸长率≤3.1％。

作为上述技术方案的优选，粗集料采用粒径5～31.5mm连续级配碎石，所述细集料采用细度模数为2.3～3.0mm的天然河砂。

作为上述技术方案的优选，减水剂采用聚羧酸系高性能减水剂，其减水率≥25％。

作为上述技术方案的优选，C35玄武岩纤维混凝土由290份水泥、70份粉煤灰、70份矿渣粉、771份天然河砂、1022份碎石、7.04份减水剂以及160份水组成。

本发明提供的制备上述桥台用C35玄武岩纤维混凝土的方法，包括以下步骤：

S1：将粗集料、胶凝材料、玄武岩纤维、细集料加入搅拌机，搅拌均匀，转到S2；

S2：将减水剂与水融合形成混合液加入搅拌机，转到S3；

S3：将胶凝材料、粗集料、细集料、玄武岩纤维、减水剂、水共同搅拌均匀，得到桥台用C35玄武岩纤维混凝土拌合物。

本发明的原理为：本发明制备混凝土时掺加了水泥、粉煤灰、矿渣粉和玄武岩纤维，水泥提供混凝土结构所要求的早期强度要求；粉煤灰主要提供混凝土结构后期强度，增加混凝土的密实度；矿渣粉主要改善混凝土的工作性，提供部分早期强度，增加混凝土的密实度；玄武岩纤维主要提供受力变形时的约束力，增加混凝土间的交接能力，进而提高混凝土的抗压，特别是抗剪强度。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

(1)本发明制备的桥台用C35玄武岩纤维混凝土28d抗压强度≥40.2MPa、56d抗压强度≥40.2MPa，解决了玄武岩纤维混凝土后期强度低的问题。

(2)本发明制备的桥台用C35玄武岩纤维混凝土28d劈裂强度≥3.0MPa、抗裂等级达到L-Ⅲ级，解决了细微裂缝导致桥台使用寿命降低的问题。

(3)本发明不仅在满足所需区域的强度及韧性，而且使用材料低廉，成本较低，便于广泛使用。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的数据，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

本发明提供的桥台用C35玄武岩纤维混凝土，能够有效防止桥台混凝土因温缩和干缩以及内外引力因素产生的裂纹，增加混凝土的致密性。

本发明提供的桥台用C35玄武岩纤维混凝土，按重量份计，包括420份胶凝材料、4份玄武岩纤维、1793份集料、7.04份减水剂、160份水，胶凝材料由水泥、粉煤灰、矿渣粉组成，水胶比为0.36。

本发明提供的桥台用C35玄武岩纤维混凝土采用的胶凝材料中，水泥采用42.5级硅酸盐水泥，粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰，矿渣粉采用S95级矿渣粉。

本发明提供的桥台用C35玄武岩纤维混凝土中，集料的砂率为43％，其中，粗集料采用粒径5～31.5mm连续级配碎石，细集料采用细度模数为2.3～3.0mm的天然河砂。

本发明提供的桥台用C35玄武岩纤维混凝土采用的胶凝材料中，减水剂采用聚羧酸系高性能减水剂，其减水率≥25％。

本发明提供的桥台用C35玄武岩纤维混凝土中，玄武岩纤维采用玄武岩水泥短切纤维。

本发明提供的桥台用C35玄武岩纤维混凝土中，拌合用水采用自来水。

实施例1～4

实施例1～4的胶凝材料中，水泥为山西吉港水泥P.O42.5普通硅酸盐水泥，粉煤灰为国电榆次热电公司Ⅰ级粉煤灰，矿渣粉为山西安泰集团公司S95级矿渣粉。

实施例1～4中集料的砂率为43％，按重量份计，每10份集料包括5.7份粗集料和4.3份细集料；粗集料采用山西泥屯碎石场粒径5～31.5mm连续级配碎石，细集料采用山西忻州采砂厂的天然河砂，细度模数为2.6。

实施例1～4中的减水剂为武汉三源特种建材有限责任公司ROCK-280型聚羧酸高性能减水剂，减水剂的减水率为29％，水采用自来水。

实施例1～4中的玄武岩纤维为山西晋投玄武岩开发有限公司玄武岩水泥短切纤维，其单纤维拉伸强度为2.23×10³MPa，碱浸处理后单纤维拉伸强度为1.77×10³MPa，碱浸处理后单纤维拉伸强度保留率≥75％，浸胶纱拉伸强度≥1250MPa，浸胶纱拉伸弹性模量≥40GPa，浸胶纱拉伸断裂伸长率≤3.1％。

实施例1～4制备桥台用C35玄武岩纤维混凝土的方法，包括以下步骤：

S1：将粗集料、胶凝材料、玄武岩纤维和细集料加入搅拌机，均匀搅拌30s；

S2：将减水剂与水融合形成混合液加入搅拌机；

S3：将胶凝材料、集料、玄武岩纤维、减水剂、水共同搅拌120s，得到塑性桥台用C35玄武岩纤维混凝土拌合物，其坍落度为160-200mm。

下面通过实施例1～4中各组分的配合比如表1所示。

表1混凝土的组分配合比(重量份)

取实施例1～4制备得到玄武岩纤维混凝土进行28d/56d抗压强度、28d/56d抗折强度、28d/56d劈裂强度、28d/56d弹性模量、抗裂等级测试，测试结果见表2。

抗压强度测试方法及仪器严格按照GB/T50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》执行。

抗折强度测试方法及仪器严格按照GB/T50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》执行。

劈裂强度测试方法及仪器严格按照GB/T50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》执行。

弹性模量测试方法及仪器严格按照GB/T50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》执行。

抗裂等级评定依据GB-50010-《混凝土结构设计规范》执行。

抗裂等级测试方法及仪器严格按照GB/T 50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》。

表2实施例1～4的测试结果

从上述结果看实施例1在28d抗压强度、28d抗折强度、28d劈裂强度及抗裂等级技术指标不满足要求。

从上述结果看实施例2～3在28d抗压强度、28d抗折强度、28d劈裂强度及抗裂等级技术指标不满足要求。

从上述结果看实施例4在28d劈裂强度技术指标不满足要求。

从上述结果可看出，仅实施例4抗裂等级要求，但28d劈裂强度不满足要求。

实施例5～8

实施例5～8针对实施例1～4存在的问题进一步改进：

实施例5～8提供的桥台用C35玄武岩纤维混凝土的水胶比为0.36。

按重量份计，实施例5～8中的胶凝材料为420-450份，其中，水泥280-300份，粉煤灰60-70份，矿渣粉70-90份。

实施例5～8中的胶凝材料中的水泥为山西吉港水泥P.O42.5普通硅酸盐水泥，粉煤灰为国电榆次热电公司Ⅰ级粉煤灰，矿渣粉为山西安泰集团公司S95级矿渣粉。

实施例5～8中减水剂为武汉三源特种建材有限责任公司ROCK-280型聚羧酸高性能减水剂，减水剂的减水率为29％，水采用自来水。

实施例5～8中玄武岩纤维为山西晋投玄武岩开发有限公司玄武岩水泥短切纤维，其单纤维拉伸强度为2.23×10³MPa，碱浸处理后单纤维拉伸强度为1.77×10³MPa，碱浸处理后单纤维拉伸强度保留率≥75％，浸胶纱拉伸强度≥1250MPa，浸胶纱拉伸弹性模量≥40GPa，浸胶纱拉伸断裂伸长率≤3.1％。

实施例5～8中的集料砂率为43％，按重量份计，每10份集料由5.7份粗集料和4.3份细集料组成；粗集料采用山西泥屯碎石场粒径5～31.5mm连续级配碎石，细集料采用山西忻州采砂厂的天然河砂，细集料采用细度模数为2.3～3.0mm的天然河砂。

实施例5～8中桥台用C35玄武岩纤维混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S2：将减水剂与水融合形成混合液加入搅拌机；

S3：将胶凝材料、集料、玄武岩纤维、减水剂、水共同搅拌120s，得到塑性桥台用C35玄武岩纤维混凝土拌合物，其坍落度为160～200mm。

表3混凝土中各组分的配合比(重量份)

取实施例5～8制备得到玄武岩纤维混凝土进行28d/56d抗压强度、28d/56d抗折强度、28d/56d劈裂强度、28d弹性模量、抗裂等级测试，测试结果见表4。

抗裂等级评定依据GB-50010-《混凝土结构设计规范》执行。

表4实施例5～8的测试结果

从上述结果看，实施例5在28d抗压强度、28d抗折强度、28d弹性模量及抗裂等级技术指标可满足要求，但28d劈裂强度不能满足要求，且实施例5在加入玄武岩纤维之后的58d抗压强度低于实施例1素混凝土的58d抗压强度，证实了玄武岩纤维的添加会降低混凝土的后期抗压强度。

从上述结果看，实施例6～8在28d抗压强度、28d抗折强度、28d劈裂强度、28d弹性模量及抗裂等级技术指标均可满足要求，但是实施例6的58d抗压强度明显高于实施例7和8的58d抗压强度，克服了玄武岩纤维混凝土后期强度低的缺陷。

实施例6～8提供的桥台用C35玄武岩纤维混凝土的28d抗压强度≥40.2MPa、28d抗折强度≥5.0MPa、28d劈裂强度≥3.0MPa、28d弹性模量≥30GPa、抗裂等级达到L-Ⅲ级，能够满足应用需求。

上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

Claims

1.一种桥台用C35玄武岩纤维混凝土，其特征在于：按重量份计，包括290份水泥、70份粉煤灰、70份矿渣粉、4份玄武岩纤维、1793份集料、7.04份减水剂、160份水；所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；

其中，所述集料由粗集料和细集料组成，所述集料的砂率为43%；按重量份计，每10份集料由5.7份粗集料和4.3份细集料组成；所述粗集料采用粒径5~31.5mm连续级配碎石，所述细集料采用细度模数为2.3~3.0的天然河砂；

所述玄武岩纤维采用玄武岩短切纤维，其单纤维拉伸强度为2.23×10³MPa，碱浸处理后单纤维拉伸强度为1.77×10³MPa，碱浸处理后单纤维拉伸强度保留率≥75%，浸胶纱拉伸强度≥1250MPa，浸胶纱拉伸弹性模量≥40GPa，浸胶纱拉伸断裂伸长率≤3.1%；所述玄武岩纤维的长度为18±1.8mm，直径为15±1.5μm。

2.根据权利要求1所述的桥台用C35玄武岩纤维混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，所述矿渣粉为S95级矿渣粉。

3.根据权利要求1所述的桥台用C35玄武岩纤维混凝土，其特征在于：所述减水剂采用聚羧酸系高性能减水剂，其减水率≥25%。