CN113896477A - 一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土，超高性能混凝土中掺加有铣削型钢纤维和微丝钢纤维，其中，铣削型钢纤维体积掺量为1～6％，微丝钢纤维体积掺量为1～4％。通过在超高性能混凝土中复合掺入铣削型钢纤维和微丝钢纤维，提高了超高性能混凝土的抗冲磨性能。本发明还涉及一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土的应用，将含铣削型钢纤维的超高性能混凝土用作面层以提高抗冲磨性能。本发明有效利用了铣削型钢纤维表面粗糙、与基体粘结力好的优点，克服了其抗拉强度较低的缺点，达到了合理利用材料、提高复合材料性能的目的。

Description

一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土及其应用
技术领域
本发明涉及抗冲磨建筑材料领域，特别是涉及一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土及其应用。
背景技术
超高性能混凝土(UHPC)是一种基于骨料和胶凝材料紧密堆积、低水胶比、钢纤维增强的水泥基材料，具有超高强度、高韧性和优异耐久性，近年来在多个工程领域逐步开展工程应用。其最大骨料粒径小于8mm，通常骨料粒径小于2.36mm，其水胶比低于0.24，抗压强度不小于120MPa。超高性能混凝土的抗冲磨性能明显优于普通钢纤维混凝土，是一种新型的抗冲磨材料，适用于高速含砂水流作用下的水利工程等工程领域。
超高性能混凝土中通常采用微丝钢纤维，其纤维截面为圆形，直径为0.1～0.3mm，长度为5～25mm，平直型或端勾型，抗拉强度≥2000MPa；由于微丝钢纤维表面光滑，其与超高性能混凝土界面的粘结强度较弱，在高速含砂水流冲击下，微丝钢纤维容易和基体发生分离，影响其抗冲磨性能的充分发挥。
因此，有必要研发一种能够进一步提高超高性能混凝土抗冲磨性能的方法。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一在于：提供一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土，能够进一步提高超高性能混凝土的抗冲磨性能。
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二在于：提供一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土的应用。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土，超高性能混凝土中掺加有铣削型钢纤维和微丝钢纤维，其中，铣削型钢纤维体积掺量为1～6％，微丝钢纤维体积掺量为1～4％。
进一步，铣削型钢纤维体积掺量为2～5％，微丝钢纤维体积掺量为1～3％。
进一步，铣削型钢纤维的纤维截面为圆弧形，内弧面粗糙，外弧面光滑，带有端钩，长度为30～34mm，截面宽度为1.4～3.8mm，截面厚度为0.1～0.4mm，抗拉强度为600～1000MPa。
进一步，微丝钢纤维的纤维截面为圆形，直径为0.1～0.3mm，长度为5～25mm，平直型或端勾型，抗拉强度≥2000MPa。
进一步，超高性能混凝土标准养护28天抗压强度不小于120MPa。
一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土的应用，将含铣削型钢纤维的超高性能混凝土用做面层以提高抗冲磨性能。
进一步，超高性能混凝土面层厚度不小于100mm。
总的说来，本发明具有如下优点：
(1)通过在超高性能混凝土中掺入表面粗糙的铣削型钢纤维和表面光滑的微丝钢纤维进行复合，增加了纤维与超高性能混凝土基体的粘结，从而进一步提高了超高性能混凝土的抗冲磨性能。
(2)本发明将含铣削型钢纤维的超高性能混凝土应用于工程中的抗冲磨面层，有效利用了铣削型钢纤维表面粗糙、与基体粘结力好的优点，克服了其抗拉强度较低的缺点，达到了合理利用材料、提高复合材料性能的目的。
具体实施方式
现有技术中，由于微丝钢纤维表面光滑，其与超高性能混凝土界面的粘结强度较弱，在高速含砂水流冲击下，微丝钢纤维容易和基体发生分离，影响其抗冲磨性能的充分发挥。
另外，铣削型钢纤维虽然与普通混凝土的粘结强度较高，但在超高性能混凝土中的实验表明，铣削型钢纤维存在抗拉强度过低的缺点，在超高性能混凝土破坏时为纤维拉断，难以发挥其优异的粘结性能，故未在超高性能混凝土中得到应用。
本发明人独特地发现，将微丝钢纤维和表面粗糙的铣削型钢纤维进行复合并掺加到超高性能混凝土后，能够充分发挥微丝钢纤维高强度、高韧性的优点以及铣削型钢纤维与混凝土具有良好粘接力的优点，提高了超高性能混凝土的抗冲磨性能，使得含铣削型钢纤维的超高性能混凝土能够应用于具有抗冲磨性能要求的工程中。
下面来对本发明做进一步详细的说明。
一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土，对比例和实施例采用同样的超高性能混凝土原材料，仅钢纤维品种不同。
超高性能混凝土基体采用52.5R硅酸盐水泥，最大粒径为1.18mm的石英砂，硅灰为原状灰，S95级粒化高炉矿渣粉，聚羧酸减水剂，自来水。
微丝钢纤维的纤维截面为圆形，直径为0.2mm，长度为13mm，平直型，抗拉强度≥2000MPa。
铣削型钢纤维为上海哈瑞克斯钢纤维科技有限公司产，长度32mm，宽度2.6mm,抗拉强度为600～1000MPa。
对比例1为未掺加钢纤维的超高性能混凝土基体。
对比例2为仅掺加3％体积掺量微丝钢纤维的超高性能混凝土。
对比例3为仅掺加3％体积掺量铣削型钢纤维的超高性能混凝土。
实施例为混合掺入2％体积掺量铣削型钢纤维和1％微丝钢纤维的超高性能混凝土。
超高性能混凝土配比见表1。
表1超高性能混凝土配比
编号 水泥 矿渣 硅灰 砂 减水剂 水 铣削型钢纤维 微丝钢纤维
对比例1 720 100 180 1095 40 157 0 0
对比例2 720 100 180 1015 40 157 0 236
对比例3 720 100 180 1015 40 157 236 0
实施例 720 100 180 1015 40 157 157 79
各组超高性能混凝土抗冲磨性能和抗压强度见表2。
表2超高性能混凝土抗冲磨性能和抗压强度
编号 冲磨强度h/cm 抗压强度MPa
对比例1 0.38 120.2
对比例2 0.44 158.9
对比例3 0.61 150.4
实施例 0.69 155.4
由上述四组超高性能混凝土的性能数据中可见，由于铣削型钢纤维粘结性能优异、但抗拉强度较低，因此掺加铣削型钢纤维能够有效提高超高性能混凝土的冲磨强度，而对抗压强度的提升有限。
实施例的复掺铣削型钢纤维和微丝钢纤维的超高性能混凝土抗冲磨强度最高，最适合用作抗冲磨面层。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土，其特征在于：超高性能混凝土中掺加有铣削型钢纤维和微丝钢纤维，其中，铣削型钢纤维体积掺量为1～6％，微丝钢纤维体积掺量为1～4％。
2.按照权利要求1所述的一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土，其特征在于：铣削型钢纤维体积掺量为2～5％，微丝钢纤维体积掺量为1～3％。
3.按照权利要求1所述的一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土，其特征在于：铣削型钢纤维的纤维截面为圆弧形，内弧面粗糙，外弧面光滑，带有端钩，长度为30～34mm，截面宽度为1.4～3.8mm，截面厚度为0.1～0.4mm，抗拉强度为600～1000MPa。
4.按照权利要求1所述的一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土，其特征在于：微丝钢纤维的纤维截面为圆形，直径为0.1～0.3mm，长度为5～25mm，平直型或端勾型，抗拉强度≥2000MPa。
5.按照权利要求1所述的一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土，其特征在于：超高性能混凝土标准养护28天抗压强度不小于120MPa。
6.权利要求1-5任一项所述的一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土的应用，其特征在于：将含铣削型钢纤维的超高性能混凝土用作面层以提高抗冲磨性能。
7.按照权利要求6所述的一种含铣削型钢纤维的超高性能混凝土的应用，其特征在于：超高性能混凝土面层厚度不小于100mm。
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