CN115259800B - 一种低团聚钢纤维混凝土的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低团聚钢纤维混凝土的制备方法，属于钢纤维混凝土制备技术领域。本发明通过钢纤维在冰块中均匀分布控制钢纤维之间的分散性，避免钢纤维常见的搅拌团聚现象，且冰块融化后，内部水分储存实现内养护效果，该方法可有效控制钢纤维混凝土中钢纤维分布密度，且通过内养护实现长期的水化反应，对于钢纤维在大体积混凝土中的应用具有重要的现实意义。本发明基于内养护及控制钢纤维分布来实现高强钢纤维混凝土的制备，具有简单、通用的特点。

Description

一种低团聚钢纤维混凝土的制备方法
技术领域
本发明涉及钢纤维混凝土制备技术领域，尤其涉及一种低团聚钢纤维混凝土的制备方法。
背景技术
二十世纪以来，钢纤维混凝土因具有优越的力学性能和变形性能被广泛关注，逐渐应用到土木水利工程中。相较于普通混凝土，钢纤维的加入可以明显提高混凝土材料的抗拉能力，保证了混凝土的延伸、抗裂性以及抗冲刷能力，克服了传统混凝土材料的延伸强度弱、变形能力差等缺点。
在理论研究中，目前对于纤维混凝土性能影响较大的因素包括：钢纤维混凝土组分，其中包括钢纤维加工工艺与外形特征、钢纤维长径比与体积掺量；粗骨料的类型及形态；拌合物的流动性，其中包括屈服应力与塑性粘度；施工工艺的方式，其中包括振捣、浇筑等步骤；构建形状，包括梁、板及其他构件形状。以上因素对于纤维混凝土的流动性、力学性能以及耐久性能的影响较大，因此在实际的过程中比较关注这些参数的选取。
目前，在实际施工中，钢纤维混凝土会存在钢纤维团聚的现象。主要是因为钢纤维存在“临界纤维掺量”，高于该纤维掺量时拌合物无法流动，钢纤维也容易发生“结团”。当结团以后，会影响钢纤维内部的密实度，因此会导致混凝土内部出现初始的缺陷，进而影响混凝土的力学性能。此外，在振捣环节如果操作不当，钢纤维混凝土会出现沉底的现象，导致钢纤维均沉到混凝土的底部，进而造成材料分布不均匀而导致力学性能下降。
目前，可以通过内养护方式在混凝土内部促进水化作用。目前的常规方式是生产过程中掺入饱水轻骨料或具有超强吸水能力的吸水剂，在混凝土内部起到蓄水池的作用，当混凝土在水化过程中出现水分不足时，饱水轻骨料或超强吸水剂中的水分向硬化水泥浆体中迁移，形成内养护环境，使胶凝材料的水化反应继续进行，这种养护方式称为内养护。
然而，目前的钢纤维制备与浇筑工艺不能有效地减少钢纤维的“团聚”现象，且内养护多采用轻骨料，一般在拌合前，单独先对骨料进行饱水，且轻骨料多孔兼脆性加速了混凝土抗压强度的劣化，不能有效地利用内养护的方式来提高钢纤维混凝土的抗压强度。因此，有必要开发一种既能够减少钢纤维的“团聚”现象，又能通过混凝土的内养护来提升性能的一体化制备工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低团聚钢纤维混凝土的制备方法，能够在减少钢纤维团聚的基础上通过内养护提高混凝土的强度。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种低团聚钢纤维混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将钢纤维和水混合于试件盒，在旋转条件下进行冷冻，得到分布钢纤维的立方体冰块；
将所述立方体冰块、粗骨料、细骨料、水泥和水搅拌混合，得到钢纤维混凝土拌合物；
将所述钢纤维混凝土拌合物在加热条件下进行振动，抹面整平后，得到低团聚钢纤维混凝土。
优选的，所述试件盒内分布有多个相同尺寸的正方形格子；相邻正方形格子通过格挡相隔；所述格挡的厚度为1mm；所述正方形格子的边长为40mm。
优选的，所述旋转的速率为30～50r/min。
优选的，所述钢纤维的长度为20～30mm，直径为0.3～0.4mm，其中，长度为20～25mm、直径为0.3～0.4mm的钢纤维占比50wt％；长度为25～30mm、直径为0.3～0.4mm的钢纤维占比50wt％。
优选的，所述冷冻的温度为-20℃，时间为24h。
优选的，所述立方体冰块中钢纤维和水的质量比为(40～160):(30～50)。
优选的，所述立方体冰块中钢纤维、水泥、细骨料、粗骨料和水的质量比为(40～160):(380～420):(550～650):(1000～1300):(170～230)。
优选的，所述搅拌混合的温度为5～10℃，时间≤5.5min。
优选的，所述加热条件的温度为30～45℃，所述振动的时间为5min。
优选的，所述立方体冰块中钢纤维总体积为混凝土试件体积的0.5～1.5％。
本发明提供了一种低团聚钢纤维混凝土的制备方法，本发明将钢纤维固定在冰块中，通过钢纤维在冰块中的均匀分布控制钢纤维之间的分散性，避免钢纤维常见的搅拌团聚现象，且冰块融化后，钢纤维在混凝土中均匀排布，冰块融化所产生的内部水分能够实现内养护效果，该方法可有效控制钢纤维混凝土中钢纤维分布密度，且通过内养护实现长期的水化反应，对于钢纤维在大体积混凝土中的应用具有重要的现实意义。
本发明一方面通过旋转产生的离心作用提高钢纤维在冰块中的空间分散性和均匀性；另一方面将分布钢纤维的立方体冰块通过搅拌均匀混入混凝土拌合物中，在加热条件下进行振动，使得钢纤维逐渐向混凝土中移动，提高了钢纤维在混凝土中的空间异向分布，极大地减少了钢纤维的团聚现象和沉底现象。
本发明将分布钢纤维的立方体冰块混在混凝土内部，冰块在融化过程中，使骨料周围的水分增多，骨料吸水至饱和，在发生水化反应的过程中，混凝土内部湿度降低，饱水骨料释放水分并向硬化水泥浆体中迁移，不断补充养护期间混凝土水化反应所需的水分，使湿度达到平衡，可以增加混凝土的长期水化反应，在混凝土内部起到内养护的作用。
本发明制作分布钢纤维的立方体冰块，立方体形状确保钢纤维在冰块中的均匀异向分布，在加热振动过程中，冰块融化周围吸收热量，使得试件在成型时温度较低，降低大体积混凝土的内外温度差，从而减少大体积混凝土的温度应力，适用于高温地区的混凝土拌制。
钢纤维在混凝土中的乱向分布阻碍了混凝土内部微裂缝的扩展和宏观裂缝的发生和发展，本发明的方法能够提高钢纤维在混凝土中的空间分散性和均匀性，使得钢纤维和混凝土的整体性更好，共同承担外力；当混凝土产生裂缝时，通过与钢纤维的界面粘结将外力传递给钢纤维，极大的提高了混凝土的抗压强度。
本发明基于内养护及控制钢纤维分布来实现高强钢纤维混凝土的制备，方法简单，设计合理，便于操作，通用性强，符合节能减排的要求，适用于快速连续浇筑混凝土工程，可广泛应用于建筑结构、水利工程、桥梁工程、铁路隧道、地下工程及军事工程等领域。
附图说明
图1为试件盒俯视图；
图2为试件盒正视图；
图3为旋转装置结构示意图；
图4为分布有钢纤维的立方体冰块示意图；
图5为试件模具及填料示意图；
图6为环境试验箱中试件加热与振动示意图；
图7为本发明低团聚钢纤维混凝土的制备方法流程图；
其中，1-含钢纤维的立方体冰块，2-铜制试件盒，3-钢纤维，4-混凝土拌合物，5-转盘，6-试件模具；7-环境试验箱，8-转速控制系统，9-电机，10-电机电源线，11-环境箱控制系统，12-环境箱开关。
具体实施方式
本发明提供了一种低团聚钢纤维混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将钢纤维和水混合于试件盒，在旋转条件下进行冷冻，得到分布钢纤维的立方体冰块；
将所述立方体冰块、粗骨料、细骨料、水泥和水搅拌混合，得到钢纤维混凝土拌合物；
将所述钢纤维混凝土拌合物在加热条件下进行振动，抹面整平后，得到低团聚钢纤维混凝土。
在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明将钢纤维和水混合于试件盒，在旋转条件下进行冷冻，得到分布钢纤维的立方体冰块。
在本发明中，所述钢纤维的长度优选为20～30mm，直径优选为0.3～0.4mm，其中，长度为20～25mm、直径为0.3～0.4mm的钢纤维优选占比50wt％；长度为25～30mm、直径为0.3～0.4mm的钢纤维优选占比50wt％。本发明对所述长度为25mm的钢纤维分配占比没有特殊的限定，任意分配均可。
在本发明中，如图1～2所示，图1为试件盒俯视图，图2为试件盒正视图；其中，1-含钢纤维的立方体冰块，2-铜制试件盒，3-钢纤维。
在本发明中，所述试件盒内优选分布有多个相同尺寸的正方形格子；相邻正方形格子通过格挡相隔；所述格挡的厚度优选为1mm；所述正方形格子的边长优选为40mm。本发明利用正方形格子制作立方体冰块，能够确保钢纤维在冰块中的均匀异向分布。
在本发明中，所述试件盒优选为尺寸247mm×247mm×41mm的铜制盒，本发明对所述试件盒的具体制作过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的方式制作即可。
在本发明中，所述旋转条件优选由旋转装置提供，所述旋转装置结构如图3所示，其中，2-铜制试件盒，5-转盘，6-钢纤维混凝土试件模具，7-环境试验箱，8-转速控制系统，9-电机，10-电机电源线，11-环境箱控制系统，12-环境箱开关。本发明对所述旋转装置各个部件的结构和来源没有特殊的限定，本领域熟知的能够实现该功能的对应设备部件均可。
本发明优选打开铜制试件盒2的盖子，在铜制试件盒2中装满水，在每一个小格子加入等量的钢纤维，关闭试件盒盖；将试件盒置于旋转装置，放入环境箱，设置冷冻温度，打开电机开关，控制转盘转速。关闭环境箱箱门，在旋转条件下冷冻后，取出试件盒中的冰块，人工剔除钢纤维聚集在一起的冰块，将剩余钢纤维空间分布良好的冰块收集备用。本发明对所述钢纤维空间分布良好的具体标准没有特殊的限定，根据实际经验判定均匀分布且无团聚现象即可。
在所述旋转过程中，钢纤维受到离心作用和水的作用，能够保持钢纤维在空间中的分布基本不变。
在本发明中，所述旋转的速率优选为30～50r/min，更优选为40r/min；所述冷冻的温度优选为-20℃，时间优选为24h。
在本发明中，分布有钢纤维的立方体冰块示意图如图4所示，其中，1-含钢纤维的立方体冰块，3-钢纤维；如图4所示，钢纤维异向均匀分布于冰块中。
在本发明中，所述立方体冰块中钢纤维和水的质量比优选为(40～160):(30～50)，更优选为(44.5～133.5):(40～50)，进一步优选为(50～89):(45～50)。本发明优选根据骨料的吸水率调整立方体冰块中水的用量，冰块融化的水作为内养护用水，满足实际需求即可。
得到分布钢纤维的立方体冰块后，本发明将所述立方体冰块、粗骨料、细骨料、水泥和水搅拌混合，得到钢纤维混凝土拌合物。
本发明对所述粗骨料、细骨料、水泥和水没有特殊的限定，本领域熟知的市售商品均可；所述粗骨料优选为碎石；所述细骨料优选为河砂；在本发明的实施例中，水泥为陕西秦岭牌P.O42.5R普通硅酸盐水泥；细集料采用过筛并洗净的天然河砂，细度模数为2.68；粗骨料采用级配良好的碎石，粒径为5～20mm；钢纤维采用上海贝卡尔特有限公司生产的普通镀铜钢纤维，直径为0.3～0.4mm，密度为8.9g/cm3。
本发明中混凝土拌合物原料中的水仅为实际水胶比中的水，冰块引入的水是为了使混凝土中的骨料达到饱和。
在本发明中，所述立方体冰块中钢纤维、水泥、细骨料、粗骨料和水的质量比优选为(40～160):(380～420):(550～650):(1000～1300):(170～230)，进一步优选为(44.5～133.5):(380～400):(550～600):(1000～1250):(170～200)，进一步优选为(50～89):(380～390):(580～600):(1170～1200):(170～180)。
在本发明中，所述立方体冰块、粗骨料、细骨料、水泥和水搅拌混合的过程优选为在搅拌机内加入粗骨料、细骨料和水泥，控制搅拌机转速为40r/min，搅拌0.5～2min后，加入水，控制搅拌机转速为25r/min，继续搅拌1～1.5min；加入分布有钢纤维的立方体冰块，控制搅拌的速率25r/min，搅拌1～2min，避免转速过快造成机械温度升高从而使融化冰块；所述水优选平均分为两次加入，每次加入后优选搅拌1min。
在本发明中，所述搅拌混合的温度优选为5～10℃，更优选为7℃；时间优选≤5.5min；本发明优选通过空调控制搅拌温度为5～10℃，保证在搅拌过程中冰块没有融化。
得到钢纤维混凝土拌合物后，本发明将所述钢纤维混凝土拌合物在加热条件下进行振动，抹面整平后，得到低团聚钢纤维混凝土。
在本发明中，所述钢纤维混凝土拌合物在加热条件下进行振动的过程优选包括：将振动台和试件模具置于环境试验箱中，快速将钢纤维混凝土拌合物铲入钢制模具中，将试件模具置于振动台，设置环境试验箱温度为20℃，振捣1.5min后，进行振动。
在所述振动过程中，钢纤维冰块逐渐融化，且钢纤维会逐渐融入到混凝土中，且由于冰块的束缚，极大的减慢了钢纤维下沉速度。冰块融化后，钢纤维在混凝土中的存在方式取决于钢纤维在冰块中的排布方式，但与冰块中的排布有些许不同。
在本发明中，如图5试件模具及填料示意图所示，1-含钢纤维的立方体冰块，3-钢纤维，4-混凝土拌合物，6-试件模具；所述试件模具优选为钢制试件模具；所述试件模具的尺寸优选为150mm×150mm×150mm，保证拌合物呈山峰状超出试件模具盒上沿的1/5，以保证冰块融化过程中，钢纤维混凝土拌合物填满试件盒。
在本发明中，所述加热条件优选由环境试验箱提供，所述加热条件的温度优选为30～45℃，更优选为37℃，所述振动的时间优选为5min，保证试件内部的冰块融化。
图6为环境试验箱中试件加热与振动示意图，其中，6-钢纤维混凝土试件模具，7-环境箱，11-环境箱控制系统，12-环境箱开关，13-振动台，14-振动台电源线。
完成所述振动后，本发明优选取出试件模具进行抹面整平，直至混凝土试件的表面偏差≤3mm。本发明对所述抹面整平的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程达到上述表面偏差要求即可。
完成所述抹面整平后，本发明优选成型24h后，拆模，养护，得到低团聚钢纤维混凝土。在本发明中，所述成型优选在静置条件下进行。
在本发明中，所述立方体冰块中钢纤维总体积优选为混凝土试件体积的0.5～1.5％，更优选为1％。
图7为本发明低团聚钢纤维混凝土的制备方法流程图，以粗骨料为石子，细骨料为砂子为例，如图7所示，使用钢纤维和自来水制作含钢纤维的冰块，将水泥、砂子、石子和自来水搅拌混合形成钢纤维混凝土拌合物，装入试件模具，在20℃环境中振动台振动1.5min，然后在环境箱中加热振动5min，模具抹平，成型后拆模，养护，得到低团聚钢纤维混凝土。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
实施例1
水泥：采用陕西秦岭牌P.O42.5R普通硅酸盐水泥；细集料：采用过筛并洗净的天然河砂，细度模数为2.68；粗骨料：采用级配良好的碎石，粒径为5～20mm；水：自来水；钢纤维：采用上海贝卡尔特有限公司生产的普通镀铜钢纤维，直径为0.3～0.4mm，密度为8.9g/cm3；
制作均匀分布钢纤维的立方体冰块；准备立方体铜制试件盒2，尺寸为247mm×247mm×41mm，铜制试件盒2中格挡厚度为1mm，铜制试件盒2中每个冰块试件(正方形格子)为边长为40mm的正方体，将试件盒2置于电机转盘5上，转速控制系统8与电机9连接，制作含钢纤维的立方体冰块1；
将电机9、转速控制系统8和铜制试件盒2放入环境箱7中，电源线10从环境箱7侧壁引出，插上电机9电源；打开铜制试件盒2的盖子，在铜制试件盒2中装满水，并均匀地加入钢纤维3，关闭盒盖，打开电机9开关，通过转速控制系统8将电机9转速控制在40r/min，待铜制试件盒2稳定后，关闭环境箱7箱门，打开环境箱开关12，设定环境箱内的温度为-20℃，进行冷冻24h后，关闭电机9和环境箱12，打开环境箱箱门取出铜制试件盒2中的立方体冰块1，冰块中水的用量为30份，每个小格子中加入18根长度为20～25mm的钢纤维和18根长度为25～30mm的钢纤维，钢纤维总份数为44.5份；钢纤维总体积掺量为混凝土试件体积的0.5％，人工剔除超过6根钢纤维聚集在一起的冰块，将剩余钢纤维空间分布良好的立方体冰块1收集好备用；
空调控温为5℃，在搅拌机内依次加入河砂600份、碎石1250份和水泥380份，打开搅拌机开关，保持搅拌机转速为40r/min，搅拌2min，使各材料混合均匀，关闭搅拌机；然后将170份自来水分两次加入搅拌机中，打开搅拌机开关，控制搅拌机转速为25r/min，加入一半的水，搅拌1min形成混合物，再加入剩余的水，搅拌1min；将制备好的立方体冰块1匀速加入搅拌机中，搅拌1.5min后，关闭搅拌机电源，得到钢纤维混凝土拌合物；
将振动台13搬入环境箱7内，将振动台电源线14引出，快速将钢纤维混凝土拌合物铲入尺寸为150mm×150mm×150mm的钢制试件模具6，用捣棒稍加振捣，将试件模具6搬上混凝土振动台13，打开振动台13开关，关闭箱门，打开环境箱开关12，设置环境箱7温度为20℃，振动1.5min后，关闭环境箱开关12，打开箱门，使得拌合物呈山峰状超出模具6上沿，超出高度为模具6的1/5；设置环境箱7温度在30℃内，边加热边振动，持续5min，关闭环境箱开关12，打开箱门，关闭振动台13开关，用抹具将试件抹平，振动至表面平整，表面偏差不超过3mm，24h后拆模，取出150mm立方体混凝土试件，在标准养护箱养护28天后，检测钢纤维混凝土的抗压强度。
实施例2
水泥：采用陕西秦岭牌P.O42.5R普通硅酸盐水泥；细集料：采用过筛并洗净的天然河砂，细度模数为2.68；粗骨料：采用级配良好的碎石，粒径为5～20mm；水：自来水；钢纤维：采用上海贝卡尔特有限公司生产的普通镀铜钢纤维，密度为8.9g/cm3；
制作均匀分布钢纤维的立方体冰块；准备立方体铜制试件盒2，尺寸为247mm×247mm×41mm，铜制试件盒2中格挡厚度为1mm，铜制试件盒2中每个冰块试件(正方形格子)尺寸为边长为40mm的正方体，将试件盒2置于电机转盘5上，转速控制系统8与电机9连接，制作含钢纤维的立方体冰块1；
将电机9、转速控制系统8和铜制试件盒2放入环境箱7中，电源线10从环境箱7侧壁引出，插上电机9电源；打开铜制试件盒2的盖子，在铜制试件盒2中装满水，并均匀地加入钢纤维3，关闭盒盖，打开电机9开关，通过转速控制系统8将电机9转速控制在40r/min，待铜制试件盒2稳定后，关闭环境箱7箱门，打开环境箱开关12，设定环境箱内的温度为-20℃，进行冷冻24h后，关闭电机9和环境箱12，打开环境箱箱门取出铜制试件盒2中的立方体冰块1，冰块中水的用量为40份，每个小格子中加入28根长度为20～25mm的钢纤维和28根长度为25～30mm的钢纤维，钢纤维总份数为89份；钢纤维总体积掺量为混凝土试件体积的1％，人工剔除超过10根钢纤维聚集在一起的冰块，将剩余钢纤维空间分布良好的立方体冰块1收集好备用；
空调控温为7℃，在搅拌机内依次加入河砂600份、碎石1200份和水泥400份，打开搅拌机开关，保持搅拌机转速为40r/min，搅拌2min，使各材料混合均匀，关闭搅拌机；然后将200份自来水分两次加入搅拌机中，打开搅拌机开关，控制搅拌机转速为25r/min，加入一半的水，搅拌1min形成混合物，再加入剩余的水，搅拌1min；将制备好的立方体冰块1匀速加入搅拌机中，搅拌1.5min后，关闭搅拌机电源，得到钢纤维混凝土拌合物；
将振动台13搬入环境箱7内，将振动台电源线14引出，快速将钢纤维混凝土拌合物铲入尺寸为150mm×150mm×150mm的钢制试件模具6，用捣棒稍加振捣，将试件模具6搬上混凝土振动台13，打开振动台13开关，关闭箱门，打开环境箱开关12，设置环境箱7温度为20℃，振动1.5min后，关闭环境箱开关12，打开箱门，使得拌合物呈山峰状超出模具6上沿，超出高度为模具6的1/5；设置环境箱7温度在37℃内，边加热边振动，持续5min，关闭环境箱开关12，打开箱门，关闭振动台13开关，用抹具将试件抹平，振动至表面平整，表面偏差不超过3mm，24h后拆模，取出150mm立方体混凝土试件，在标准养护箱养护28天后，检测钢纤维混凝土的抗压强度。
实施例3
水泥：采用陕西秦岭牌P.O42.5R普通硅酸盐水泥；细集料：采用过筛并洗净的天然河砂，细度模数为2.68；粗骨料：采用级配良好的碎石，粒径为5～20mm；水：自来水；钢纤维：采用上海贝卡尔特有限公司生产的普通镀铜钢纤维，密度为8.9g/cm3；
制作均匀分布钢纤维的立方体冰块；准备立方体铜制试件盒2，尺寸为247mm×247mm×41mm，铜制试件盒2中格挡厚度为1mm，铜制试件盒2中每个冰块试件(正方形格子)尺寸为边长为40mm的正方体，将试件盒2置于电机转盘5上，转速控制系统8与电机9连接，制作含钢纤维的立方体冰块1；
将电机9、转速控制系统8和铜制试件盒2放入环境箱7中，电源线10从环境箱7侧壁引出，插上电机9电源；打开铜制试件盒2的盖子，在铜制试件盒2中装满水，并均匀地加入钢纤维3，关闭盒盖，打开电机9开关，通过转速控制系统8将电机9转速控制在40r/min，待铜制试件盒2稳定后，关闭环境箱7箱门，打开环境箱开关12，设定环境箱内的温度为-20℃，进行冷冻24h后，关闭电机9和环境箱12，打开环境箱箱门取出铜制试件盒2中的立方体冰块1，冰块中水的用量为50份，每个小格子中加入33根长度为20～25mm的钢纤维和33根长度为25～30mm的钢纤维，钢纤维总份数为133.5份；钢纤维总体积掺量为混凝土试件体积的1.5％，人工剔除超过12根钢纤维聚集在一起的冰块，将剩余钢纤维空间分布良好的立方体冰块1收集好备用；
空调控温为10℃，在搅拌机内依次加入河砂580份、碎石1170份和水泥420份，打开搅拌机开关，保持搅拌机转速为40r/min，搅拌2min，使各材料混合均匀，关闭搅拌机；然后将230份自来水分两次加入搅拌机中，打开搅拌机开关，控制搅拌机转速为25r/min，加入一半的水，搅拌1min形成混合物，再加入剩余的水，搅拌1min；将制备好的立方体冰块1匀速加入搅拌机中，搅拌1.5min后，关闭搅拌机电源，得到钢纤维混凝土拌合物；
将振动台13搬入环境箱7内，将振动台电源线14引出，快速将钢纤维混凝土拌合物铲入尺寸为150mm×150mm×150mm的钢制试件模具6，用捣棒稍加振捣，将试件模具6搬上混凝土振动台13，打开振动台13开关，关闭箱门，打开环境箱开关12，设置环境箱7温度为20℃，振动1.5min后，关闭环境箱开关12，打开箱门，使得拌合物呈山峰状超出模具6上沿，超出高度为模具6的1/5；设置环境箱7温度在45℃内，边加热边振动，持续5min，关闭环境箱开关12，打开箱门，关闭振动台13开关，用抹具将试件抹平，振动至表面平整，表面偏差不超过3mm，24h后拆模，取出150mm立方体混凝土试件，在标准养护箱养护28天后，检测钢纤维混凝土的抗压强度。
对比例1
水泥：采用陕西秦岭牌P.O42.5R普通硅酸盐水泥；细集料：采用过筛并洗净的天然河砂，细度模数为2.68；粗骨料：采用级配良好的碎石，粒径为5～20mm；水：自来水；钢纤维：采用上海贝卡尔特有限公司生产的普通镀铜钢纤维，密度为8.9g/cm3；
在搅拌机内依次加入水泥380份、河砂600份和碎石1250份，打开搅拌机开关，保持搅拌机转速为40r/min，搅拌两分钟，使各材料混合均匀，关闭搅拌机；然后将170份自来水分两次加入搅拌机中，打开搅拌机开关，控制搅拌机转速为25r/min，加入一半的水，搅拌1min形成混合物，再加入剩余的水，搅拌1min；将钢纤维(钢纤维总体积掺量占混凝土试件体积的0.5％)匀速加入搅拌机中，搅拌1.5min后，关闭搅拌机电源，得到钢纤维混凝土拌合物；
将钢纤维混凝土拌合物铲入150mm立方体模具，24h以后拆模取出150mm立方体混凝土试件，在标准养护箱养护28天后，检测钢纤维混凝土的抗压强度。
性能测试
1)将对比例1、实施例1～3制备的钢纤维混凝土按照SL352-2020《水工混凝土试验规程》的相关规定进行抗压强度试验，结果见表1。
表1对比例1和实施例1～3制备的钢纤维混凝土的抗压强度
试验对象 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3
抗压强度(Mpa) 34.1 45.8 50.1 48.7
由表1可知，与对比例1相比，采用本发明制备工艺制成的钢纤维混凝土抗压强度明显增强。
2)对实施例1～3和对比例1制备的混凝土试件进行钻芯取样，通过CT装置检测钢纤维分布状态，测试结果见表2：
表2实施例1～3和对比例1的混凝土钢纤维分布结果
试验对象 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3
试件顶部钢纤维(根) 4 8 6 8
试件中部钢纤维(根) 8 9 10 12
试件底部钢纤维(根) 20 10 9 12
由表2可知，对比例1中钢纤维的下沉比较明显，试件下部数量明显高于中上部。但是实施例1～3中，试件上、中、下部钢纤维数量较为均匀，出现团聚的可能性降低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种低团聚钢纤维混凝土的制备方法，其特征在于，为以下步骤：
将钢纤维和水混合于试件盒，在旋转条件下进行冷冻，得到分布钢纤维的立方体冰块；所述钢纤维的长度为20～30mm，直径为0.3～0.4mm，其中，长度为20～25mm、直径为0.3～0.4mm的钢纤维占比50wt％；长度为25～30mm、直径为0.3～0.4mm的钢纤维占比50wt％；所述立方体冰块中钢纤维和水的质量比为(40～160):(30～50)；根据骨料的吸水率调整立方体冰块中水的用量，冰块融化的水作为内养护用水；
将所述立方体冰块、粗骨料、细骨料、水泥和水搅拌混合，得到钢纤维混凝土拌合物，所述搅拌混合的温度为5～10℃；所述立方体冰块中钢纤维、水泥、细骨料、粗骨料和水的质量比为(40～160):(380～420):(550～650):(1000～1300):(170～230)；
将所述钢纤维混凝土拌合物在加热条件下进行振动，抹面整平后，得到低团聚钢纤维混凝土，所述加热条件的温度为30～45℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述试件盒内分布有多个相同尺寸的正方形格子；相邻正方形格子通过格挡相隔；所述格挡的厚度为1mm；所述正方形格子的边长为40mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述旋转的速率为30～50r/min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷冻的温度为-20℃，时间为24h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌混合的时间≤5.5min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述振动的时间为5min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述立方体冰块中钢纤维总体积为混凝土试件体积的0.5～1.5％。
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