CN114773002B - 一种具备抗冲击性能的免蒸压改性橡胶混凝土制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具备抗冲击性能的免蒸压管桩混凝土及其制备方法，所述混凝土的原材料包括胶凝材料、砂石、橡胶纤维、减水剂和水，将橡胶纤维等体积替换砂石加入混凝土中，可以提高混凝土韧性，尤其是橡胶纤维经浅层碳化，可以获得更好的混凝土的强度保持和良好的韧性，本发明配比保证预应力高强管桩混凝土强度等级的基础上改善免蒸压混凝土的脆性，增强其极限变形能力，提高其抗冲击性能。

Description

一种具备抗冲击性能的免蒸压改性橡胶混凝土制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种具备抗冲击性能的免蒸压改性橡胶混凝土制备方法。
背景技术
国家经济的发展促进了建筑工程和基础设施的建设，与之密切相关的预制混凝土管桩产业也得到充分的发展。据不完全统计，国内目前从事预制混凝土管桩生产的企业已超过500家，年总产量已增长到突破3亿米，并以10％左右年增幅率增长。
目前预制混凝土管桩的养护技术主要有两种，一种为高压釜蒸压养护(蒸压养护)，另一种为常压蒸汽养护(免蒸压养护)。由于免蒸压养护不仅可以减少生产工序，节约固定资产成本，而且能大量减少不可能源如煤、石油等消耗，实现节能减排，故越来越受到关注。
但实际工程中管桩主要通过低成本污染小的锤击施工为主，高强混凝土具有脆性指数高的固有属性，抗冲击性能弱，在液压振动锤的反复冲击作用下，免蒸压混凝土管桩容易出现损伤甚至开裂，造成内部钢筋裸露在空气中，易受到腐蚀，严重影响管桩的力学性能及使用寿命。提高免蒸压混凝土的抗冲击性能不仅可提高构件的安全性，还可为免蒸压养护工艺的普及起到促进作用，实现节能减排。
针对该问题，本课题组为了实现免蒸压管桩混凝土的早强特性，尝试加入许多掺合物，如矿渣粉，硅粉，微珠，减水剂等，这些掺合物能够改善管桩混凝土的和易性、提高混凝土的耐久性等优点，但若是直接投入生产，成本往往非常巨大。每年全球产生大量的废轮胎，废轮胎的回收利用成为研究热点，废轮胎改性硅酸盐水泥混凝土越来越受到重视，将部分骨料替换为废轮胎橡胶使得混凝土具有非常高的韧性，本课题组也进行不同掺杂量及粒径的橡胶粒对混凝土的静态抗压强度的影响及力学性能，加入橡胶颗粒能够提高混凝土韧性，却以降低混凝土强度为代价。
针对现有技术不足，提供一种具备抗冲击性能的免蒸压高强混凝土管桩材料及制备方法以克服现有技术不足甚为必要。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具备抗冲击性能的免蒸压管桩混凝土及其制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种具备抗冲击性能的免蒸压管桩混凝土，所述混凝土的原材料包括胶凝材料、砂石、橡胶纤维、减水剂和水。
所述胶凝材料为水泥和掺合料，胶凝材料在混凝土中的用量为400-500kg/m3，优选为470kg/m3，水胶比为0.19～0.22；
所述掺合料为矿渣粉和硅粉，优选为S95级矿渣粉和进口98硅粉，矿渣粉比表面积为400-450m2/kg，优选为412m2/kg，用量为胶凝材料总质量的25-40％，优选为30％，硅粉比表面积为15-30m2/kg，优选为21m2/kg，用量为胶凝材料总质量的5-10％，优选为10％；
所述砂石在混凝土中的用量为1784kg/m3～1925kg/m3，其中砂石的含砂率为31.6％～36.6％；
所述减水剂用量为胶凝材料总质量的1.0-1.5％，优选为1.2％；
所述橡胶纤维来自废旧橡胶轮胎的机械切割得到，橡胶纤维的长径比为2-10，直径为2mm-10mm，抗拉强度为20-25MPa，优选长径比为5，以内掺法等体积替换骨料中的砂石，替换率为5-20％，优选为10％。
优选的，橡胶纤维经过特定碳化改性，所述特定碳化改性是将橡胶纤维在惰性气氛下，无氧高温处理10-30min，使得橡胶纤维仅表面浅层碳化，使得橡胶纤维能够加强在混凝土中的结合程度，减少因加入弹性橡胶后，混凝土强度降低程度。所述浅层碳化，是指碳化深度以橡胶纤维表面向中心半径的1/6-1/5。
上述方法中，水泥为华润水泥有限公司生产的P.II 42.5R硅酸盐水泥；减水剂为江门强力建材科技有限公司生产的QL-PC5型聚羧酸高效减水剂，固含量40％；砂石为细度模数2.8的二区中砂。
上述方法中，所述具备抗冲击性能免蒸压混凝土带模养护时间为12～13小时；所述混凝土带模养护包括静停段、升温段和恒温段，其中静停段的时间不低于5h；升温段时间不低于2h；恒温段的恒温温度为85℃～90℃，时间不低于10h。
优选的，制备方法包括以下步骤：
(1)对砂石进行晾晒，使砂石的含水率低于2％；
(2)按照原料的份数分别对砂石、硅酸盐水泥、矿渣粉、硅粉、橡胶纤维、减水剂和水进行重量的称重；
(3)将骨料混合物即砂石、水泥、矿渣粉、硅粉、橡胶纤维放入搅拌机中进行搅拌均匀，搅拌时间为60～90s，这一步主要将橡胶纤维搅拌均匀，避免遇水成团的的情况出现；
(4)骨料搅拌均匀后加入称号的减水剂与水，继续搅拌，搅拌时间为120～150s；
(5)获得混凝土装入铁制模具中，并在阴凉处静置5～8小时；
(6)将步骤(5)的混凝土放入初始温度约50℃的蒸汽池中，随后升温并保持12小时的恒温环境；
(7)待蒸汽池温度降下来后即可开池取出免蒸压混凝土。
优选的，橡胶纤维的改性包括以下步骤：称取一定量的橡胶纤维，放置于反应器，通入氮气置换空气，快速升温至300-400℃，保温10-30min，冷却，收集获得。
本发明还公开了如下技术方案：
一种具备抗冲击性能的免蒸压管桩混凝土，其特征在于：所述混凝土的原材料包括胶凝材料、砂石、橡胶纤维、减水剂和水；
所述胶凝材料为水泥和掺合料，胶凝材料在混凝土中的用量为400-500kg/m3，所述掺合料为矿渣粉和硅粉，矿渣粉用量为胶凝材料总质量的25-40％，硅粉用量为胶凝材料总质量的5-10％；
所述砂石在混凝土中的用量为1784kg/m3～1925kg/m3，其中砂石的含砂率为31.6％～36.6％；
所述减水剂用量为胶凝材料总质量的1.0-1.5％；
所述橡胶纤维，来自废旧橡胶轮胎的机械切割得到，以内掺法等体积替换骨料中的砂石，替换率为5-20％；
水胶比为0.19～0.22。
所述减水剂为聚羧酸缓释型减水剂，用量为胶凝材料总质量的1.2％；
矿渣粉为S95级，矿渣粉比表面积为400-450m2/kg，用量为胶凝材料总质量30％；
硅粉为98硅粉，硅粉比表面积为15-30m2/kg，用量为胶凝材料总质量的10％；
优选矿渣粉比表面积为412m2/kg，硅粉比表面积21m2/kg。
所述橡胶纤维的长径比为2-10，直径为2mm-10mm，抗拉强度为20-25MPa。
橡胶纤维以内掺法等体积替换骨料中的砂石，替换率为10％。
所述橡胶纤维的长径比为5，直径为10mm。
所述橡胶纤维经过特定碳化改性，所述特定碳化改性是将橡胶纤维在惰性气氛下，无氧高温处理10-30min，使得橡胶纤维经表面浅层碳化。
所述特定碳化改性包括以下步骤：称取一定量的橡胶纤维，放置于反应器，通入氮气置换空气，无氧条件下，快速升温至300-400℃，保温10-30min，冷却，收集获得；所述浅层碳化，是指碳化深度以橡胶纤维表面向中心半径的1/6-1/5。
所述水泥为P.II 42.5R硅酸盐水泥，胶凝材料在混凝土中的用量为470kg/m3。
一种具备抗冲击性能的免蒸压管桩混凝土的制备方法，其特征在于：
制备方法包括以下步骤：
(1)对砂石进行晾晒，使砂石的含水率低于2％；
(2)按照原料的份数分别对砂石、硅酸盐水泥、矿渣粉、硅粉、橡胶纤维、减水剂和水进行重量的称重；
(3)将骨料混合物即砂石、水泥、矿渣粉、硅粉、橡胶纤维放入搅拌机中进行搅拌均匀，搅拌时间为60～90s；
(4)骨料搅拌均匀后加入称号的减水剂与水，继续搅拌，搅拌时间为120～150s；
(5)获得混凝土装入铁制模具中，并在阴凉处静置5～8小时；
(6)将步骤(5)的混凝土放入初始温度50℃的蒸汽池中，随后升温并保持12小时的恒温环境；
(7)待蒸汽池温度降下来后即可开池取出免蒸压混凝土。
具备抗冲击性能的免蒸压管桩混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)将步骤(5)的混凝土放入初始温度50℃的蒸汽池中，经过2小时升温后，池内温度达到85℃～90℃，保持此温度12小时。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)采用本发明所用的配比所制备得到的产品，可在保证预应力高强管桩混凝土强度等级的基础上改善免蒸压混凝土的脆性，增强其极限变形能力，提高其抗冲击性能。
(2)将橡胶纤维等体积替换砂石加入混凝土中，不仅减轻了废旧轮胎对环境的污染，还节约砂子的使用，具有节能环保重要意义，橡胶纤维相对于常用的橡胶颗粒，能够获得在提高混凝土的韧性前体下，还保证所得混凝土的强度，尤其是橡胶纤维经浅层碳化，可以获得更好的强度保持和良好的韧性。橡胶纤维可以提高混凝土的极限变形能力，降低脆性指数，提高混凝凝土韧性，抑制裂纹扩展，可以吸收更多的冲击能量，而不容易开裂损坏，具有优秀的抗冲击性能，且橡胶掺量越大，抗冲击性能越好，此外橡胶纤维还有抗冻和抗爆裂的优点；不过橡胶纤维会降低混凝土的强度，其中一个很重要的原因是橡胶材料具有疏水性，纤维与水泥的粘结不好，甚至出现微裂纹，橡胶与水泥的过渡区界面性能减弱，导致混凝土的强度减弱，而橡胶纤维的浅层碳化处理手段目的在于改造橡胶纤维的表面结构，提高与水泥的粘结性能，进而减小橡胶纤维的强度弱化负面影响，提高掺入橡胶后混凝土的强度。
附图说明
图1分别为对比例1、实施例1、实施例2、实施例8、实施例3的准静态试样破坏模态；
图2分别为实施例1、实施例2、实施例8、实施例3、实施例6的动态压缩试样破坏模态；
图3分别为对比例1、实施例1、实施例8、实施例3的动态劈裂试样破坏模态。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
对比例1
一种免蒸压管桩混凝土，以每立方米计，含有如下重量的原料：
胶凝材料：470kg，胶凝材料由硅酸盐水泥、矿渣粉和硅粉组成，所述硅酸盐水泥为华润P II 42.5R硅酸盐水泥，占胶凝材料总质量的60％；所述矿渣粉为比表面积412m2/kg的S95级矿渣微粉，所述矿渣粉可改进免蒸压混凝土的后期强度，质量占胶凝材料总质量的30％；所述硅粉为比表面积21m2/kg的进口98硅粉，所述硅粉可提高水化反应活性，提高早期强度，未掺加硅粉时免蒸压混凝土脱模强度为82.6MPa，掺加硅粉后脱模强度为91.7MPa，提升了11％，所述98硅粉质量占胶凝材料总质量的10％。
砂石：1925kg，砂石的含砂率为36.6％。
橡胶粉：目数为120目，体积为骨料体积的5％，骨料由砂石和橡胶粉组成。
减水剂：5.64kg，所述减水剂为QL-PC5型聚羧酸高效减水剂，固含量40％，减水剂重量为胶凝材料总质量的1.2％。
水：100kg。
制备方法包括以下步骤：
(1)对砂石进行晾晒，使砂石的含水率低于2％。
(2)按照原料的份数分别对砂石、硅酸盐水泥、矿渣粉、硅粉、橡胶粉、减水剂和水进行重量的称量。
(3)将步骤(2)称得的砂石、硅酸盐水泥、矿渣粉、硅粉、橡胶粉、减水剂和水依次倒入搅拌机内搅拌，搅拌时间为150s。
(4)搅拌后测量其塌落度，为12mm。
(5)将获得的免蒸压管桩混凝土拌合物倒入准备好的铁质磨具中并在阴凉处静置5小时。
(6)将步骤(5)的混凝土放入蒸汽池内，蒸汽池初始温度约为50℃。
(7)盖上池盖，通入蒸汽，经过2小时升温后，池内温度达到85℃～90℃，保持此温度12小时。
(8)待池内温度降回50℃，开盖取出混凝土。
对比例2
一种免蒸压管桩混凝土，以每立方米计，含有如下重量的原料：
胶凝材料：与对比例1相同。
砂石：与对比例1相同。
橡胶粉：与对比例1相同。
减水剂：与对比例1相同。
水：与对比例1相同。
制备方法包括以下步骤：
(2)对砂石进行晾晒，使砂石的含水率低于2％。
(2)按照原料的份数分别对砂石、硅酸盐水泥、矿渣粉、硅粉、橡胶粉、减水剂和水进行重量的称量。
(3)将步骤(2)称得的砂石、硅酸盐水泥、矿渣粉、硅粉、橡胶粉、减水剂和水依次倒入搅拌机内搅拌，搅拌时间为150s。
(4)搅拌后测量其塌落度，为12mm。
(5)将获得的免蒸压管桩混凝土拌合物倒入准备好的铁质磨具中并在阴凉处静置2小时。
(6)将步骤(5)的混凝土放入蒸汽池内，蒸汽池初始温度约为50℃。
(7)盖上池盖，通入蒸汽，经过2小时升温后，池内温度达到85℃～90℃，保持此温度12小时。
(8)待池内温度降回50℃，开盖取出混凝土。
实施例1
一种橡胶改性免蒸压管桩混凝土，以每立方米计，含有如下重量的原料：
胶凝材料和砂石：与对比例1相同。
采用橡胶纤维替代橡胶粉，橡胶纤维长50mm，直径为10mm，质量9.04kg体积为骨料体积的5％，骨料由砂石和橡胶纤维组成。
减水剂：与对比例1相同。
水：与对比例1相同。
制备方法包括以下步骤：
(1)对砂石进行晾晒，使砂石的含水率低于2％。
(2)按照原料的份数分别对砂石、硅酸盐水泥、矿渣粉、硅粉、橡胶纤维、减水剂和水进行重量的称量。
(3)将步骤(2)称得的砂石、硅酸盐水泥、矿渣粉、硅粉、橡胶纤维依次倒入搅拌机内搅拌，搅拌时间为90s，此步骤将橡胶纤维提前搅拌均匀，改善橡胶纤维遇水后的成团现象。
(4)倒入减水剂和水，继续搅拌，搅拌时间为150s。
(5)搅拌后测量其塌落度，为13mm。
(6)将获得的免蒸压管桩混凝土拌合物倒入准备好的铁质磨具中并在阴凉处静置5小时。
(7)将步骤(6)的混凝土放入蒸汽池内，蒸汽池初始温度约为50℃。
(8)盖上池盖，通入蒸汽，经过2小时升温后，池内温度达到85℃～90℃，保持此温度12小时。
(9)待池内温度降回50℃，开盖取出混凝土。
本发明制备出的橡胶改性免蒸压混凝土，脱模强度满足预应力高强管桩混凝土强度要求，见表1。
实施例2
一种橡胶改性免蒸压管桩混凝土，以每立方米计，含有如下重量的原料：
胶凝材料、减水剂和水：与实施例1相同。
砂石：1854.5kg，含砂率为34.2％，
橡胶纤维：纤维长50mm，直径为10mm，体积为骨料体积的10％，质量18.08kg骨料由砂石和橡胶纤维组成。
制备方法与实施例1相同，其中步骤(5)搅拌后测量其塌落度，为15mm。脱模强度见表1。
实施例3
一种橡胶改性免蒸压管桩混凝土，以每立方米计，含有如下重量的原料：
胶凝材料、减水剂、砂石和水：与实施例2相同。
橡胶纤维尺寸和体积用量与实施例2相同，但橡胶纤维经浅层碳化改性获得，质量为16.9kg，其中浅层碳化改性方法包括以下步骤：
称取橡胶纤维，放置于反应器，通入氮气置换空气，快速升温至350℃，保温20min，冷却，收集获得，经检测，碳化层仅在距离表面向中心的半径1/6-1/5之处。
混凝土制备方法与实施例2相同，其中步骤(5)搅拌后测量其塌落度，为16mm。脱模强度见表1。
实施例4
一种橡胶改性免蒸压管桩混凝土，以每立方米计，含有如下重量的原料：
胶凝材料、减水剂、砂石和水：与实施例2相同。
橡胶纤维：纤维长50mm，直径为5mm，体积为骨料体积的10％，质量18.08kg骨料由砂石和橡胶纤维组成。
制备方法与实施例2相同，其中步骤(5)搅拌后测量其塌落度，为14mm。脱模强度见表1。
实施例5
一种橡胶改性免蒸压管桩混凝土，以每立方米计，含有如下重量的原料：
胶凝材料、减水剂、砂石和水：与实施例2相同。
橡胶纤维：纤维长40mm，直径为10mm，体积为骨料体积的10％，质量18.08kg骨料由砂石和橡胶纤维组成。
制备方法与实施例2相同，其中步骤(5)搅拌后测量其塌落度，为14mm。脱模强度见表1。
实施例6
一种橡胶改性免蒸压管桩混凝土，以每立方米计，含有如下重量的原料：
胶凝材料、减水剂、砂石和水：与实施例3相同。
橡胶纤维：纤维长50mm，直径为10mm，体积为骨料体积的15％，骨料由砂石和橡胶纤维组成，质量27.12kg。
其中浅层碳化改性方法包括以下步骤：
称取橡胶纤维，放置于反应器，通入氮气置换空气，快速升温至350℃，保温30min，冷却，收集获得，经检测，碳化层仅在距离表面向中心的半径1/6-1/5之处。
混凝土制备方法与实施例3相同，其中步骤(5)搅拌后测量其塌落度，为13mm。脱模强度见表1。
实施例7
一种橡胶改性免蒸压管桩混凝土，以每立方米计，含有如下重量的原料：
胶凝材料、减水剂、砂石和水：与实施例3相同。
橡胶纤维：纤维长50mm，直径为10mm，体积为骨料体积的5％，质量9.04kg骨料由砂石和橡胶纤维组成。
其中浅层碳化改性方法包括以下步骤：
称取橡胶纤维，放置于反应器，通入氮气置换空气，快速升温至350℃，保温10min，冷却，收集获得，经检测，碳化层仅在距离表面向中心的半径1/6-1/5之处。
混凝土制备方法与实施例3相同，其中步骤(5)搅拌后测量其塌落度，为14mm。脱模强度见表1。
实施例8
一种橡胶改性免蒸压管桩混凝土，以每立方米计，含有如下重量的原料：
胶凝材料、减水剂、砂石和水：与实施例3相同。
橡胶纤维：纤维长50mm，直径为5mm，体积为骨料体积的10％，骨料由砂石和橡胶纤维组成，质量18.08kg。
其中浅层碳化改性方法包括以下步骤：
称取橡胶纤维，放置于反应器，通入氮气置换空气，快速升温至300℃，保温10min，冷却，收集获得，经检测，碳化层仅在距离表面向中心的半径1/6-1/5之处。
混凝土制备方法与实施例3相同，其中步骤(5)搅拌后测量其塌落度，为12mm。脱模强度见表1。
对比例1和实施例1-8所得免蒸压管桩混凝土拉压比、冲击韧性、劈裂拉伸性能测试结果，如表1所示。
表1
Figure GDA0003696767580000111
Figure GDA0003696767580000121
表明加入橡胶纤维相比常规橡胶粉，混凝土具有更好的韧性，但是强度有所降低，并且随着橡胶纤维的加入量的增加，混凝土强度相应降低，韧性一定增加，但橡胶纤维经浅层碳化改性后，可以提高所得混凝土的强度，韧性也能保持，原因可能在于纤维表面的碳化层加强了与混凝土的结合，由此获得合适的强度及韧性性能，但是过多的橡胶纤维的使用，仍然会降低混凝土的强度，综合来看，橡胶纤维尺寸为长50mm，直径为10mm，加入量为骨料体积10％，经浅层碳化时，所得到的混凝土性能最为合适，GB 13476-2009《先张法预应力混凝土管桩》规定预应力高强混凝土管桩材料强度等级≥C80，实施例1-8所得混凝土符合预应力高强混凝土管桩材料强度要求。
通过图1可以清楚发现，当橡胶掺量为5％时，混凝土表现出较强的脆性，破坏主要为沙漏状的崩坏为主，对比图1(a)与图1(b)发现将橡胶颗粒换为橡胶纤维后，破裂面减小，试样完整性提高，说明橡胶纤维对混凝土脆性的提高效果比橡胶颗粒更好；当橡胶纤维掺量提高为10％时，试样表现为斜劈破坏，只有一条主裂缝及若干伴生裂缝，试样完整性高，此时脆性改善效果更好，对比图1(c)、图1(d)、图1(e)，可发现对橡胶进行浅层碳化预处理后，混凝土的脆性进一步改善，试件只出现了微裂纹，部分表层剥落；而φ10×50mm橡胶纤维对脆性改善效果比φ5×50mm橡胶纤维更佳，表面看不到明显裂缝，只在试件加载端有数条微裂纹。由此可知，提高橡胶掺量、橡胶纤维取代橡胶颗粒、浅层碳化预处理，皆可改善混凝土脆性免蒸压混凝土脆性，三者结合可极大降低混凝土脆性，提高橡胶改性免蒸压混凝土的抗裂性能。
通过图2(a)、图2(b)可以清楚发现，动态压缩试验中，橡胶掺量增加，混凝土破坏后大粒径颗粒的质量占比增加，当橡胶颗粒改为橡胶纤维后，部分颗粒依然粘连，大粒径占比进一步增加；对比图2(b)、图2(d)可知碳化处理后，大颗粒粒径占比增加；对比图2(c)、图2(d)可知掺入10％的φ10×50mm橡胶纤维后，时间破裂时大颗粒粒径占比增加；对比图2(d)、图(e)可发现，掺量进一步增加后，大颗粒粒径占比继续提升，不过提升幅度较小，两者破坏模态极为接近。破坏后颗粒的粒径分布一定程度可表征混凝土的吸能能力，大粒径占比越多表明吸能能力越好。由此可知提高橡胶掺量、进行浅层碳化预处理后，混凝土吸能能力提高，当掺入10％的φ10×50mm的浅层碳化橡胶纤维时，吸能效果最佳。
通过图3可以清楚发现，动态劈裂过程中，橡胶掺量为5％时，试件出现多条劈裂裂缝，两个加载端出现明显的三角破坏区，试件中心处出现粉碎，这是因为此产量下混凝土韧性及吸能能力较弱，需要产生更多、更大的裂缝及破碎区消耗多余的能量。随着橡胶掺量增加，试件裂缝数目及开度减少，破碎区也明显减少；掺量为10％时，试件只有一条贯穿裂缝，破碎区主要在加载端。橡胶纤维与橡胶颗粒相比，对提高韧性更具效果，加载端破碎区减小，而掺加φ10×50mm橡胶纤维时不再出现破碎区，主裂缝开度最小。表明掺入10％、尺寸φ10×50mm的橡胶纤维对提高混凝土吸能能力及韧性有较好的效果。
综上所述，选择橡胶纤维、对橡胶纤维进行浅层碳化预处理、提高橡胶掺量可提高混凝土的抗裂、吸能能力，增强混凝土韧性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，橡胶掺量对抗冲击性能影响最大，故以此作为主要实施例，但尽管参照较佳实施例对本发明做了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方法的实质和范围。

Claims (8)

1.一种具备抗冲击性能的免蒸压管桩混凝土，其特征在于：所述混凝土的原材料包括胶凝材料、砂石、橡胶纤维、减水剂和水；
所述胶凝材料为水泥和掺合料，胶凝材料在混凝土中的用量为400-500kg/m3，所述掺合料为矿渣粉和硅粉，矿渣粉用量为胶凝材料总质量的25-40％，硅粉用量为胶凝材料总质量的5-10％；
所述砂石在混凝土中的用量为1784kg/m3～1925kg/m3，其中砂石的含砂率为31.6％～36.6％；
所述减水剂用量为胶凝材料总质量的1.0-1.5％；
所述橡胶纤维，来自废旧橡胶轮胎的机械切割得到，以内掺法等体积替换骨料中的砂石，替换率为5-20％；所述橡胶纤维经过特定碳化改性，所述特定碳化改性是将橡胶纤维在惰性气氛下，无氧高温处理10-30min，使得橡胶纤维经表面浅层碳化；所述浅层碳化，是指碳化深度以橡胶纤维表面向中心半径的1/6-1/5；
水胶比为0.19～0.22；
所述特定碳化改性包括以下步骤：称取一定量的橡胶纤维，放置于反应器，通入氮气置换空气，无氧条件下，快速升温至300-400℃，保温10-30min，冷却，收集获得。
2.根据权利要求1所述一种具备抗冲击性能的免蒸压管桩混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸缓释型减水剂，用量为胶凝材料总质量的1.2％；
矿渣粉为S95级，矿渣粉比表面积为400-450m2/kg，用量为胶凝材料总质量30％；
硅粉为98硅粉，硅粉比表面积为15-30m2/kg，用量为胶凝材料总质量的10％。
3.根据权利要求2所述一种具备抗冲击性能的免蒸压管桩混凝土，其特征在于：矿渣粉比表面积为412m2/kg，硅粉比表面积21m2/kg。
4.根据权利要求1所述一种具备抗冲击性能的免蒸压管桩混凝土，其特征在于：所述橡胶纤维的长径比为2-10，直径为2mm-10mm，抗拉强度为20-25MPa。
5.根据权利要求1所述一种具备抗冲击性能的免蒸压管桩混凝土，其特征在于：橡胶纤维以内掺法等体积替换骨料中的砂石，替换率为10％。
6.根据权利要求4所述一种具备抗冲击性能的免蒸压管桩混凝土，其特征在于：所述橡胶纤维的长径比为5，直径为10mm。
7.根据权利要求1所述一种具备抗冲击性能的免蒸压管桩混凝土，其特征在于：所述水泥为P.II 42.5R硅酸盐水泥，胶凝材料在混凝土中的用量为470kg/m3。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的具备抗冲击性能的免蒸压管桩混凝土的制备方法，其特征在于：
制备方法包括以下步骤：
(1)对砂石进行晾晒，使砂石的含水率低于2％；
(2)按照原料的配比分别对砂石、硅酸盐水泥、矿渣粉、硅粉、橡胶纤维、减水剂和水进行重量的称重；
(3)将步骤（2）称量的砂石、硅酸盐水泥、矿渣粉、硅粉、橡胶纤维放入搅拌机中进行搅拌均匀，搅拌时间为60～90s；
(4)加入称量好的减水剂与水，继续搅拌，搅拌时间为120～150s；
(5)获得混凝土装入铁制模具中，并在阴凉处静置5～8小时；
(6)将步骤(5)的混凝土放入初始温度50℃的蒸汽池中，随后升温并保持12小时的恒温环境；
(7)待蒸汽池温度降下来后即可开池取出免蒸压混凝土；
所述步骤(6)将步骤(5)的混凝土放入初始温度50℃的蒸汽池中，经过2小时升温后，池内温度达到85℃～90℃，保持此温度12小时。
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