CN114195446A - 一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土及其制备方法 - Google Patents
一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114195446A CN114195446A CN202111405872.2A CN202111405872A CN114195446A CN 114195446 A CN114195446 A CN 114195446A CN 202111405872 A CN202111405872 A CN 202111405872A CN 114195446 A CN114195446 A CN 114195446A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon black
- fiber
- white carbon
- concrete
- strength anti
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 95
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 61
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000005336 cracking Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 83
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 43
- 244000198134 Agave sisalana Species 0.000 claims abstract description 41
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 10
- 235000011624 Agave sisalana Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 25
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 24
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 claims description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 29
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 18
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 229940085805 fiberall Drugs 0.000 description 1
- NVVZQXQBYZPMLJ-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;naphthalene-1-sulfonic acid Chemical compound O=C.C1=CC=C2C(S(=O)(=O)O)=CC=CC2=C1 NVVZQXQBYZPMLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011372 high-strength concrete Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical group 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/04—Portland cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/06—Quartz; Sand
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
Abstract
本发明属于混凝土制备技术领域，具体涉及一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土及其制备方法。按照重量份，混凝土包括以下各组分：水泥：粗骨料：细骨料：粉煤灰：剑麻纤维：耐碱玻璃纤维：白炭黑：水：高效减水剂的质量比为268.7：1234：635.7：89.6：0～2.5：0～2.5：1～3：172：3.9，水胶比为0.48，砂率为34％，纤维体积掺量的范围为0.06％～0.1％，白炭黑体积掺量范围为0.04％～0.12％，剑麻与耐碱玻璃纤维的重量比为1：1。本发明提高了混凝土的各项性能。
Description
技术领域
本发明属于混凝土制备技术领域，具体涉及一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土及其制备方法。
背景技术
纤维混凝土是一种以砂浆、水泥浆或混凝土为基体，以非连续的短纤维或连续的长纤维作增强材料所形成的水泥基复合材料。纤维作为一种具有一定长径比的细丝状材料，其被应用于混凝土中可明显起到防裂、增强和增韧的有益效果，因此较普通混凝土而言，纤维混凝土的工程应用领域更为广泛。
目前，用于制备纤维混凝土的常用纤维主要包括聚丙烯纤维、碳纤维与钢纤维等几种。但从总体来讲，这些纤维生产成本较高，会致使所制备的纤维混凝土造价会明显提高，故将其作为混凝土的增强材料进行使用不是最合适的经济选择。为了降低纤维混凝土的制造成本，植物纤维作为来源广泛、价格低廉的天然材料在高强度混凝土制备与研究中受到关注。剑麻纤维作为一种植物纤维，除了价格低廉的成本优势外，其韧性高、弹性模量高、抗拉强度高及抗腐蚀性好等特性，受到材料相关领域研究学者的大量关注。
大量国内外学者研究发现，由于植物纤维与混凝土之间的粘结力较差，导致其无法获得类似于钢纤维、碳纤维等纤维对混凝土性能的提升作用，因此只考虑掺入剑麻纤维对混凝土性能进行优化，但在改善混凝土抗压性能方面仍存在一定的局限性。
于是考虑将白炭黑加入混凝土中，白炭黑具备颗粒尺寸小、较强的活性、填充作用等特点，能减小混凝土微小缺陷和孔洞，显著增强基体密实度，且能有效提高混凝土早期抗压强度。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土及其制备方法。
本发明所提供的技术方案如下：
一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土，其特征在于，按照重量份，包括以下各组分：水泥：粗骨料：细骨料：粉煤灰：剑麻纤维：耐碱玻璃纤维：白炭黑：水：高效减水剂的质量比为268.7：1234：635.7：89.6：0～2.5：0～2.5：1～3：172：3.9，水胶比为0.48，砂率为34％，纤维体积掺量的范围为0.06％～0.1％，白炭黑体积掺量范围为0.04％～0.12％，剑麻与耐碱玻璃纤维的重量比为1：1，且用量均不为零。
耐碱玻璃纤维具备较强的刚度、抗弯强度、抗冲击性、抗裂性以及抗拉强度。耐碱玻璃纤维添加后，与整个混凝土内部形成一个黏合性较高的一个整体，很好地约束混凝土构件，使其微裂缝的开展很大程度上受到限制，并在混凝土开裂时能吸收更多能量，承受更高的拉力。而剑麻纤维属于柔性材料，其良好的延性能提高混凝土的韧性。两者进一步优化了纤维支撑网络结构，对混凝土劈裂抗拉强度、抗折有很好的提高效果。白炭黑加入后，填充了混凝土内部孔隙，同时改善水泥石－集料之间的界面结构，提高了试件的早期强度。又因其可更快地与水泥水化产物Ca(OH)2发生反应，生成性能较优的低碱度C-S-H凝胶，进而显著提高了混凝土的抗压强度。而这是耐碱玻璃纤维、剑麻纤维、白炭黑单独添加时所不曾表现出的性能。
具体的，所述的水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。
具体的，所述的粗骨料为天然碎石，粒径为5～20mm，含泥量0～0.1％。
具体的，所述的细骨料为天然河砂，级配为Ⅱ区中砂，堆积密度为1480kg/m3，表观密度为2559kg/m3，细度模数为2.62，含泥量为0.5％。其级配如表1所示。
表1天然碎石粗骨料级配
| 粒径，mm | 2.36mm | 4.75mm | 9.50mm | 16.0mm | 19.0mm |
| 通过率，wt％ | 0.03 | 14.50 | 45.71 | 19.41 | 19.11 |
具体的，所述的减水剂为FDN高效减水剂，其固含量不小于40％，减水率不小于25％。
具体的，所述的粉煤灰为I级粉煤灰，细度为4.5％，烧失量为1.9％，含水量0.2％，密度为2.38g/cm3。
具体的，剑麻纤维是经过质量分数为1％NaOH溶液浸泡30min后通过清水冲洗、晾晒干燥等过程制成，其纤维长度不小于10mm，单丝直径不小于304μm，拉伸强度为514MPa，拉伸弹性模量为9.4～22.0GPa，密度为1.5g/cm3。
具体的，耐碱玻璃纤维为短切耐碱玻璃纤维，单丝直径不小于30μm，纤维长度不小于10mm，拉伸强度为2482MPa，拉伸弹性模量为80GPa，密度为2.7g/m3。
具体的，白炭黑中SiO2含量为99.8％，非晶态物质，比表面积为520m2/g。
本发明还提供了上述白炭黑与纤维复合掺杂混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照相应配合比，定量地称取所需要原料，同时将高效减水剂溶于水中，配制减水剂溶液；
S2、将水泥、粉煤灰、粗骨料、细骨料倒入旋转式混合搅拌机中搅拌30～40s；
S3、将剑麻纤维加入混合料中，利用旋转式混合搅拌机搅拌60～70s；
S4、将称好的白炭黑缓慢加入步骤S1配置的减水剂溶液中，均匀搅拌180s，使白炭黑得到较好的分散，再将混合溶液缓慢加入到步骤S3的混合料中，利用旋转式混合搅拌机进行湿拌150s；
S5、向步骤S4混合浆体中加入耐碱玻璃纤维，通过旋转式混合搅拌机采用先正向转动30～40s，再反向转动30～40s后，连续正向搅拌90～120s的方式进行混合，形成剑麻与耐碱玻璃纤维混凝土拌合物，最后，进行养护，获得所述剑麻与耐碱玻璃纤维复合掺杂混凝土。
具体的，步骤S5中，转子逆时针旋转速度为120～180r/min，混合容器顺时针旋转速度为20～50r/min，转子与混合容器旋转方向相反。
本发明的设计原理及有益效果为：
1)本发明的设计原理是利用具有刚性特质的耐碱玻璃纤维削弱柔性特质的剑麻纤维在混凝土制备过程中易团聚的问题，优化纤维分散体的无序排列网络支撑结构，以达到对混凝土性能有效互补增强的作用。
2)本发明的有益效果之一是耐碱玻璃纤维具有提高混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的能力，而剑麻纤维则具有较大的韧性与延性，能有效约束混凝土受压裂缝的发展。
3)本发明的有益效果之二是综合使用剑麻纤维和耐碱玻璃纤维制备纤维混凝土，其不仅制备过程简单、材料成本相对较低，而且所获混凝土能够满足一般工程应用要求。
4)本发明的有益效果之三是利用白炭黑特有的小尺寸效应和表面效应，填充混凝土内部孔隙，提高混凝土内部密实度，水泥浆和骨料的界面强度，从而最终提高了混凝土早期的抗压和抗折强度。
附图说明
附图1为高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土的28d抗压强度示意图；
附图2为高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土的28d劈裂抗拉强度示意图；
附图3为高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土的28d抗折强度示意图。
各附图中的各柱图中，从左到右均依次为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、实施例7、实施例8、对比例1。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明在实施例中采用的水泥为选自武汉华新水泥有限公司生产的42.5级普通硅酸盐水泥；天然细骨料为采用郧县砂厂生产的Ⅱ区中砂，粒径为2～19mm；天然粗骨料采用郧阳区碎石场生产的，5～10mm碎石掺量为20％，10～20mm碎石掺量为80％；粉煤灰选用湖北阳逻电厂生产的I级粉煤灰；所述的FDN高效减水剂选自万山集团减水剂，主要成分为萘磺酸甲醛缩聚物钠盐，固含量不小于40％，减水率不小于25％；剑麻纤维采用广西剑麻集团生产的剑麻纤维，直径不小于304μm，长度不小于10mm，为了清除剑麻纤维上的杂质，将剑麻纤维放入含1％NaOH溶液中浸泡30min，然后用清水洗净、晾晒；耐碱玻璃纤维采用长沙建材有限公司生产的短切耐碱玻璃纤维，直径不小于30μm，长度不小于12mm；白炭黑选用秀山龙飞新材料有限公司生产的白炭黑，SiO2含量为99.8％，非晶态物质，比表面积为520m2/g。
所述掺入高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土的水胶比为0.48。
实施例1
S1、首先将5.64kg水泥、25.91kg粗骨料、13.35kg细骨料、1.88kg粉煤灰、3.61kg水等主要组分倒入旋转式混合搅拌机中进行搅拌35s，得到均匀混合料；
S2、将0.08kg的FDN高效减水剂和水混合搅拌得到的水溶剂缓慢加入上述混合物中，调节旋转式混合搅拌机的工作参数进行混合，得到均匀混合浆体；
S3、向上述混合浆体中加入掺量为2.0kg/m3的耐碱玻璃纤维，然后再次调节旋转式混合搅拌机的工作参数进行混合，先正向转动30s，再反向转动30s后，连续正向搅拌90～120s形成耐碱玻璃纤维混凝土拌合物。
性能测试：根据《GB/T 50081-2019混凝土物理力学性能试验方法标准》中相关要求制备试件，通过浇筑与28d标准养护等过程，得到进行抗压、劈裂抗拉、抗折性能测试的标准混凝土试件。经测试，本实例制备的混凝土28d抗压强度为43.49MPa，28d劈裂抗拉强度为3.16MPa，28d抗折强度为7.06MPa，相较于对比例1，三个强度分别提升了9.14％、4.57％和2.33％。这说明耐碱玻璃纤维对混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度与抗折强度均有提高的作用，其中对抗压强度的提升效果较好。
实施例2
S1、首先将5.64kg水泥、25.91kg粗骨料、13.35kg细骨料、1.88kg粉煤灰，3.61kg水等主要组分倒入旋转式混合搅拌机中进行搅拌35s，得到均匀混合料；
S2、向上述混合浆体中加入掺量为1.5kg/m3的剑麻纤维，继续搅拌60～70s；
S3、将0.08kg的FDN高效减水剂和水混合搅拌得到的水溶剂缓慢加入上述混合物中，调节旋转式混合搅拌机的工作参数进行混合，得到剑麻纤维混凝土拌合物。
性能测试：所需试件制作步骤与实施例1一致。经测试，本实例制备的混凝土28d抗压强度为42.80MPa，28d劈裂抗拉强度为3.49MPa，28d抗折强度为7.29MPa，相较于对比例1，三个强度分别提升了7.40％、15.74％和5.65％，三种强度提升效果均较明显，这说明在此掺量下，剑麻纤维能有效地提升混凝土的相关性能，其中劈裂抗拉强度和抗折强度的提升效果较好。
实施例3
该纤维混凝土在制备过程中除剑麻纤维掺量选定为2.0kg/m3外，其他步骤与实施例2步骤一致。
性能测试：所需试件制作步骤与实施例1一致。经测试，本实例制备的混凝土28d抗压强度为43.73MPa，28d劈裂抗拉强度为3.17MPa，28d抗折强度为7.04MPa，相较于对比例，三个强度分别提升了9.74％、4.87％和2.09％，这说明此例中剑麻纤维的掺量能更好地提升混凝土的抗压强度，而对于另外两种强度的提升效果较差。
实施例4
S1、首先将5.64kg水泥、25.91kg粗骨料、13.35kg细骨料、1.88kg粉煤灰，3.61kg水等主要组分倒入旋转式混合搅拌机中进行搅拌35s，得到均匀混合料；
S2、向上述混合浆体中加入掺量为1.5kg/m3的剑麻纤维，继续搅拌60～70s；
S3、将0.08kg的FDN高效减水剂和水混合搅拌得到的水溶剂缓慢加入上述混合物中，调节旋转式混合搅拌机的工作参数进行混合，得到均匀混合浆体；
S4、向上述混合浆体中加入掺量为1.5kg/m3的耐碱玻璃纤维，然后再次调节旋转式混合搅拌机的工作参数进行混合，先正向转动30s，再反向转动30s后，连续正向搅拌90～120s形成耐碱玻璃纤维混凝土拌合物。
性能测试：所需试件制作时步骤与实施例1一致。经测试，本实例制备的混凝土28d抗压强度为40.05MPa，28d劈裂抗拉强度为3.66MPa，28d抗折强度为7.47MPa，相较于空白对照组，三个强度分别提升了0.51％、21.31％和8.33％，其中对抗压强度提升效果不明显，劈裂抗拉强度和抗折强度的提升效果较好，而且提升幅度明显优于单掺剑麻纤维和单掺耐碱玻璃纤维，这说明剑麻-耐碱玻璃混杂纤维的掺入在混凝土内起着单掺纤维所没有的优势互补作用，且当纤维的掺量合适时，混凝土的劈裂抗拉强度和抗折强度才能最大程度地得到提升。
实施例5
该纤维混凝土在制备过程中除耐碱玻璃纤维掺量选定为2.0kg/m3，剑麻纤维掺量选定为2.0kg/m3外，其他步骤与实施例4步骤一致。
性能测试：所需试件制作时步骤与实施例1一致。经测试，本实例制备的混凝土28d抗压强度为43.75MPa，28d劈裂抗拉强度为3.24MPa，28d抗折强度为7.02MPa，相较于空白对照组，三个强度分别提升了9.79％、7.39％和1.74％，其中对抗压强度的提升效果较好，结果表明，当纤维掺量合适时，混杂纤维比单一纤维能更好地提升纤维混凝土的抗压强度。
实施例6
S1、首先将5.64kg水泥、25.91kg粗骨料、13.35kg细骨料、1.88kg粉煤灰，3.61kg水等主要组分倒入旋转式混合搅拌机中进行搅拌35s，得到均匀混合料；
S2、向上述混合浆体中加入掺量为1.5kg/m3的剑麻纤维，继续搅拌60～70s；
S3、将0.08kg的FDN高效减水剂、掺量为1.0kg/m3的白炭黑和水混合搅拌得到的水溶剂缓慢加入上述混合物中，调节旋转式混合搅拌机的工作参数进行混合，得到均匀混合浆体；
S4、向上述混合浆体中加入掺量为1.5kg/m3的耐碱玻璃纤维，然后再次调节旋转式混合搅拌机的工作参数进行混合，先正向转动30s，再反向转动30s后，连续正向搅拌90～120s形成耐碱玻璃纤维混凝土拌合物。
性能测试：所需试件制作时步骤与实施例1一致。经测试，本实例制备的混凝土28d抗压强度为46.03MPa，28d劈裂抗拉强度为4.00MPa，28d抗折强度为7.41MPa，相较于空白对照组，三个强度分别提升了15.50％、32.57％和7.41％，其中劈裂抗拉强度有了很好的提升效果，抗压强度和抗折强度的提升幅度明显优于单掺剑麻纤维、单掺耐碱玻璃纤维和剑麻-耐碱玻璃混杂纤维，这说明白炭黑所有的填充混凝土内部孔隙的作用使混凝土的抗压和抗折强度有了进一步的提高。
实施例7
该纤维混凝土在制备过程中除白炭黑掺量选定为1.5kg/m3，其他步骤与实施例6步骤一致。
性能测试：所需试件制作时步骤与实施例1一致。经测试，本实例制备的混凝土28d抗压强度为48.82MPa，28d劈裂抗拉强度为3.82MPa，28d抗折强度为7.37MPa，相较于空白对照组，三个强度分别提升了22.50％、26.41％和6.83％，对比于实例6，对抗压强度的提升效果有所提升。结果表明，当白炭黑掺量合适时，其能更好地提升纤维混凝土的抗压强度。
实施例8
该纤维混凝土在制备过程中除白炭黑掺量选定为3.0kg/m3，其他步骤与实施例6步骤一致。
性能测试：所需试件制作时步骤与实施例1一致。经测试，本实例制备的混凝土28d抗压强度为47.62MPa，28d劈裂抗拉强度为3.67MPa，28d抗折强度为7.20MPa，相较于空白对照组，三个强度分别提升了19.50％、21.60％和4.36％，对比于实例7，对抗压强度的提升效果有了进一步提升，其他两种强度提升效果有所下降。
对比例1：
S1、首先将5.64kg水泥、25.91kg粗骨料、13.35kg细骨料、1.88kg粉煤灰，3.61kg水等主要组分倒入旋转式混合搅拌机中进行搅拌35s，得到均匀混合料；
S2、将0.08kg的FDN高效减水剂和水混合搅拌得到的水溶剂缓慢加入上述混合物中，调节旋转式混合搅拌机的工作参数进行混合，得到均匀混合浆体。
性能测试：所需试件制作步骤除省去与纤维相关操作外与实施例1一致。经测试，本实例制备的混凝土28d抗压强度为39.85MPa，28d劈裂抗拉强度为3.02MPa，28d抗折强度为6.90MPa。
为进一步说明实施例1～8与对比例1之间的区别，其配合比列于表1。
表1实施例1～8与对比例1的配合比汇总：
| 组分/(kg/m<sup>3</sup>) | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 对比例1 |
| 砂 | 635.7 | 635.7 | 635.7 | 635.7 | 635.7 | 635.7 | 635.7 | 635.7 | 635.7 |
| 碎石 | 1234 | 1234 | 1234 | 1234 | 1234 | 1234 | 1234 | 1234 | 1234 |
| 水泥 | 268.7 | 268.7 | 268.7 | 268.7 | 268.7 | 268.7 | 268.7 | 268.7 | 268.7 |
| 粉煤灰 | 89.6 | 89.6 | 89.6 | 89.6 | 89.6 | 89.6 | 89.6 | 89.6 | 89.6 |
| 水 | 172 | 172 | 172 | 172 | 172 | 172 | 172 | 172 | 172 |
| 减水剂 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.9 |
| 剑麻纤维 | 0 | 1.5 | 2 | 1.5 | 2.0 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 0 |
| 耐碱玻璃纤维 | 2 | 0 | 0 | 1.5 | 2.0 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 0 |
| 白炭黑 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1.5 | 3.0 | 0 |
通过对实施例1～8与对比例1进行比较，无论是耐碱玻璃纤维、剑麻纤维还是白炭黑与纤维，当其单一或配合使用以制备纤维混凝土时，均能够在一定程度上提高混凝土的抗压、抗折和劈裂抗拉强度。从结果来看，当耐碱玻璃纤维、剑麻纤维掺量、白炭黑掺量均为1.5kg/cm3(实施例7)，纤维混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度与抗折强度分别为48.82MPa、3.82MPa与7.37MPa，表明耐碱玻璃纤维、剑麻纤维和白炭黑的协同作用能较为有效地提升混凝土的抗压、抗折、抗裂能力。
进一步的，单独加入耐碱玻璃纤维，通常性能在抗压强度方面提升。单掺剑麻纤维，劈裂抗拉强度提升较为明显。从实施例4的抗压强度数据可以看出，在混掺剑麻纤维和耐碱玻璃纤维时，抗压强度的提升效果明显好于单掺两种纤维。但从实施例7来看，在加入适量的白炭黑后，除了抗压强度提升效果最好外，劈裂抗拉强度和抗折的方面也取得了较好提升，这是单独添加剑麻纤维、耐碱玻璃纤维或者混掺剑麻-耐碱玻璃纤维都不具有的性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土，其特征在于，按照重量份，包括以下各组分：水泥：粗骨料：细骨料：粉煤灰：剑麻纤维：耐碱玻璃纤维：白炭黑：水：高效减水剂的质量比为268.7：1234：635.7：89.6：0～2.5：0～2.5：1～3：172：3.9，水胶比为0.48，砂率为34％，纤维体积掺量的范围为0.06％～0.1％，白炭黑体积掺量范围为0.04％～0.12％，剑麻与耐碱玻璃纤维的重量比为1：1。
2.根据权利要求1所述的高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土，其特征在于：所述的水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土，其特征在于：所述的粗骨料为天然碎石，粒径为5～20mm，含泥量0～0.1％。
4.根据权利要求1所述的高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土，其特征在于：所述的细骨料为天然河砂，级配为Ⅱ区中砂，堆积密度为1480kg/m3，表观密度为2559kg/m3，细度模数为2.62，含泥量为0.5％。
5.根据权利要求1所述的高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土，其特征在于：所述的减水剂为FDN高效减水剂，其固含量不小于40％，减水率不小于25％。
6.根据权利要求1所述的高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土，其特征在于：所述的粉煤灰为I级粉煤灰，细度为4.5％，烧失量为1.9％，含水量0.2％，密度为2.38g/cm3。
7.根据权利要求1所述的高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土，其特征在于：所述的剑麻纤维直径不小于304μm，长度不小于10mm，拉伸强度为514MPa，拉伸弹性模量为9.4～22.0GPa，密度为1.5g/cm3。
8.根据权利要求1所述的高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土，其特征在于：所述的耐碱玻璃纤维直径不小于30μm，长度不小于12mm，拉伸强度为2482MPa，拉伸弹性模量为80GPa，密度为2.7g/m3。
9.根据权利要求1所述的高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土，其特征在于：所述白炭黑中SiO2含量为99.8％，非晶态物质，比表面积为520m2/g。
10.一种根据权利要求1至9任一所述的高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照相应配合比，定量地称取所需要原料，同时将高效减水剂溶于水中，配制减水剂溶液；
S2、将水泥、粉煤灰、粗骨料、细骨料倒入旋转式混合搅拌机中搅拌30～40s；
S3、将剑麻纤维加入混合料中，利用旋转式混合搅拌机搅拌60～70s；
S4、将称好的白炭黑缓慢加入步骤S1配置的减水剂溶液中，均匀搅拌180s，使白炭黑得到较好的分散，再将混合溶液缓慢加入到步骤S3的混合料中，利用旋转式混合搅拌机进行湿拌150s；
S5、向步骤S4混合浆体中加入耐碱玻璃纤维，通过旋转式混合搅拌机采用先正向转动30～40s，再反向转动30～40s后，连续正向搅拌90～120s的方式进行混合，形成白炭黑与纤维混凝土拌合物，最后，进行养护，获得所述高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111405872.2A CN114195446A (zh) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | 一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111405872.2A CN114195446A (zh) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | 一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114195446A true CN114195446A (zh) | 2022-03-18 |
Family
ID=80648789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111405872.2A Pending CN114195446A (zh) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | 一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114195446A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115010427A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-09-06 | 中德新亚建筑材料有限公司 | 一种用于水工混凝土加固的丙乳砂浆及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105622000A (zh) * | 2014-10-28 | 2016-06-01 | 贵州中建建筑科研设计院有限公司 | 一种掺白炭黑高性能混凝土的制备方法 |
| WO2020102882A1 (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-28 | Shawcor Ltd. | Concrete for pipe coating |
| CN113024142A (zh) * | 2020-09-23 | 2021-06-25 | 西安建筑科技大学 | 高韧高粘结性c210超高强混杂纤维混凝土及制备方法 |
| CN113429170A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-09-24 | 奥王建筑材料科技有限公司 | 一种抗裂型建筑垃圾再生混凝土墙板 |
-
2021
- 2021-11-24 CN CN202111405872.2A patent/CN114195446A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105622000A (zh) * | 2014-10-28 | 2016-06-01 | 贵州中建建筑科研设计院有限公司 | 一种掺白炭黑高性能混凝土的制备方法 |
| WO2020102882A1 (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-28 | Shawcor Ltd. | Concrete for pipe coating |
| CN113024142A (zh) * | 2020-09-23 | 2021-06-25 | 西安建筑科技大学 | 高韧高粘结性c210超高强混杂纤维混凝土及制备方法 |
| CN113429170A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-09-24 | 奥王建筑材料科技有限公司 | 一种抗裂型建筑垃圾再生混凝土墙板 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 王一登: "《白炭黑与聚羧酸减水剂相互改性及其对水泥基材料性能影响》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 (基础科学辑)》 * |
| 董健苗等: "单掺与混掺纤维增强自密实轻骨料混凝土力学性能试验研究", 《广西科技大学学报》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115010427A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-09-06 | 中德新亚建筑材料有限公司 | 一种用于水工混凝土加固的丙乳砂浆及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fu et al. | Cellulose nanomaterials as additives for cementitious materials | |
| CN104030634B (zh) | 一种掺碳纳米管的高强高韧活性粉末混凝土及其制备方法 | |
| CN108069669B (zh) | 一种利用废混凝土制备而成的玻璃纤维增强水泥材料 | |
| CN105130335A (zh) | 一种基于内养护、补偿收缩与增韧的低收缩抗裂c60级自密实桥塔混凝土及其制备方法 | |
| CN107473658A (zh) | 一种含粗骨料超高性能混凝土材料及其制备方法 | |
| CN103373840A (zh) | 多尺度纤维增强的高性能水泥基复合材料及其制备方法 | |
| CN114656206B (zh) | 一种纳米二氧化硅与玄武岩纤维协同增强的再生混凝土及其制备方法 | |
| CN111517714B (zh) | 一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土及其制备方法 | |
| CN112745085A (zh) | 可喷射pva-ecc高延性水泥基复合材料及制备方法 | |
| CN108285307B (zh) | 一种混杂纤维增强超高强度混凝土及其制备方法 | |
| CN103508713A (zh) | 一种玄武岩纤维增强活性粉末混凝土及其制备方法 | |
| CN110981400A (zh) | 一种低收缩免蒸养自密实的c140uhpc及其制备方法 | |
| CN110256013A (zh) | 一种混杂纤维增强应变硬化水泥基复合材料及其制备方法 | |
| CN105060791A (zh) | 一种适于钢锚梁索塔锚固结构的c60自密实补偿收缩抗裂混凝土及其制备方法 | |
| CN114195446A (zh) | 一种高强抗裂的白炭黑与纤维混杂型混凝土及其制备方法 | |
| CN111333377A (zh) | 一种高抗拉强度混凝土及其制备方法 | |
| CN110937868A (zh) | 一种混杂纤维自密实混凝土及其制备方法 | |
| CN111253130A (zh) | 一种高强耐热自修复混凝土及其制备方法 | |
| CN110204287A (zh) | 一种高强度速凝混凝土及其制备方法 | |
| CN113548841A (zh) | 一种路面基层加固用复合地聚合物砂浆注浆料及其制备方法 | |
| CN104591664A (zh) | 用于钢-混组合梁负弯矩区的长寿命混凝土及其制备方法 | |
| CN111675527B (zh) | 一种碱式硫酸镁纤维混凝土及其制备方法 | |
| CN108585671B (zh) | 一种工程水泥基复合材料及其制备方法 | |
| CN114671655A (zh) | 一种碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土及其制备方法 | |
| CN113443874A (zh) | 一种纳米碳酸钙与聚丙烯纤维协同增强的再生混凝土及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220318 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |