CN116177961A - 一种混杂纤维增强混凝土材料及制备方法 - Google Patents
一种混杂纤维增强混凝土材料及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116177961A CN116177961A CN202310207714.9A CN202310207714A CN116177961A CN 116177961 A CN116177961 A CN 116177961A CN 202310207714 A CN202310207714 A CN 202310207714A CN 116177961 A CN116177961 A CN 116177961A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- reinforced concrete
- concrete material
- fiber reinforced
- strength
- 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
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 239000011210 fiber-reinforced concrete Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims abstract description 24
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000013001 point bending Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 7
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 17
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 17
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 17
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 239000012615 aggregate Substances 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000004901 spalling Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
- B28C5/003—Methods for mixing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
- B28C5/08—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions using driven mechanical means affecting the mixing
-
- 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
- C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
- C04B14/46—Rock wool ; Ceramic or silicate fibres
- C04B14/4643—Silicates other than zircon
- C04B14/465—Ca-silicate, e.g. wollastonite
-
- 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
- C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
- C04B14/48—Metal
-
- 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
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
- C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
-
- 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
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
- C04B18/141—Slags
-
- 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
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
-
- 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
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00724—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 in mining operations, e.g. for backfilling; in making tunnels or galleries
-
- 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
-
- 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
- C04B2201/52—High compression strength concretes, i.e. with a compression strength higher than about 55 N/mm2, e.g. reactive powder concrete [RPC]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
本发明公开了一种混杂纤维增强混凝土材料及制备方法。本发明涉及建筑工程材料领域，各组分的配合比设计按质量份数为：水：139份，水泥：290份，砂：683份，石子：1034份，粉煤灰：65份，矿粉：65份，减水剂：4.2份，钢纤维：180份，玄武岩纤维：4.5份。通过本发明提供的配合比制作的混杂纤维混凝土材料具有抗剪强度、轴向抗拉强度、四点弯曲强度和劈裂抗拉强度高的优点，本发明制作的混杂纤维增强混凝土材料28d立方体抗压强度为75.4MPa，轴心抗压强度为51.0MPa，轴心抗拉强度为4.33MPa，劈裂抗拉强度为5.2MPa，抗剪切强度为11.9MPa，四点弯曲试验峰值强度为8.79MPa，都要高于素混凝土及作为对照的混杂纤维混凝土。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程材料技术领域，具体为一种混杂纤维增强混凝土材料及制备方法。
背景技术
混凝土是一种在土木工程中广泛应用的准脆性材料，其具有强度高、造价低廉等特点。然而混凝土材料较高的脆性使其在应用及后续的正常使用过程中具有一定的风险，如结构表面混凝土剥落、混凝土构件的脆性破坏等。因此提高混凝土材料的强度和韧性变得极其重要。
近些年来，在混凝土中添加各种纤维用来改善混凝土性能的纤维增强型混凝土越来越得到了人们的广泛关注。掺有具有较低弹性模量的聚丙烯或者聚乙烯醇纤维，通常会使得混凝土材料具有较低的抗压强度，较高的应变能力及较高的抵抗裂缝开展的能力。另一方面，掺有具有高弹性模量的钢纤维，纤维混凝土材料则表现出更高的极限强度，但是工作性能较差。玄武岩纤维属于一种硅酸盐，其主要来源于高性能的火山岩，且玄武岩纤维具有出色的物理性能，其极限抗拉强度可达到上千MPa。
因此，掺入不同种类纤维，将其优点结合起来的混杂纤维混凝土材料应用越来越广泛。与单掺纤维混凝土相比，混杂纤维混凝土材料可同时兼备较高的抗压强度、抗拉强度及更强的耗能能力，掺有不同纤维类型的混杂纤维混凝土材料其极限强度、应变能力和最终抵抗裂缝开展的能力均有提高。
所以，通过研发合适的混杂纤维掺量配合比，得到最好的纤维间协同工作效应，从而达到改善混凝土性能的目的，使其能够应用于技术复杂、设计及施工难度大、科技含量高的道桥隧工程尤其是长大沉管隧道工程中，提高其力学性能及结构的安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混杂纤维增强混凝土材料以及制备方法，以解决纤维种类与纤维体积掺量对混杂纤维混凝土材料力学性能影响的问题，使其在抗压强度、抗拉强度、抗剪强度及抗弯强度上单纤维混凝土材料具有较大的优势，能满足不同工程中的需要。
本发明通过以下技术方案实现：
一种混杂纤维增强混凝土材料，由以下质量份数的材料制成：
水：139份，水泥：290份，砂：683份，石子：1034份，粉煤灰：65份，矿粉：65份，减水剂：4.2份，钢纤维：180份，玄武岩纤维：4.5份。
进一步地，所述水泥为强度等级为42.5MPa的水泥。
进一步地，所述砂为干燥且清洁的天然河砂。
进一步地，所述石子为级配良好的碎石。
进一步地，所述粉煤灰和矿粉为15％体积掺量的粉煤灰和15％体积掺量的矿粉。
进一步地，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
进一步地，所述钢纤维为铣削型波浪形钢纤维，长度30mm，等效直径0.6mm，密度为7850kg/m3。
进一步地，所述玄武岩纤维，长度3-12mm，等效直径0.015mm，伸长率为3.2％，密度为2650-3050kg/m3
本发明还公开了上述混杂纤维增强混凝土材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤一：在搅拌机中加入水泥、河沙、粉煤灰及矿粉搅拌2分钟使其分散均匀；
步骤二：在搅拌机中加入2/3的水，均匀搅拌2分钟，使水与材料充分混合均匀，始终保持搅拌机的转动状态，采用人工手动的方式将纤维均匀撒入搅拌机中以确保纤维在混凝土胶体材料中均匀分布；
步骤三：在搅拌机中加入聚羧酸高效减水剂及剩余的1/3水，并用剩余的水冲洗装有减水剂的试管；
步骤四：将混合后的混杂纤维混凝土材料倒入模具，采用混凝土专用的振动平台及振捣棒相结合的方法进行振捣，并抹平混凝土试件表面；
步骤五：将振捣好的试件放入相对湿度95％，温度20±2℃的恒温箱中养护28天，从而获得混杂纤维增强混凝土材料。
与现有技术相比，本发明混杂纤维增强混凝土材料具有以下有益效果：
(1)本发明制备的混杂纤维增强混凝土材料具有高抗剪强度、轴向抗拉强度、四点弯曲强度和劈裂抗拉强度的优点。
(2)利用其同时在拉、压、弯、剪等方面的韧性最优的特点，可以用于技术复杂、设计及施工难度大、科技含量高的道桥隧工程尤其是长大沉管隧道工程，提高其力学性能及结构的安全性。
(3)本发明在制备方法上，采用在60升的旋转式搅拌机中进行的方法，及先在搅拌机中加入水泥、河砂、粗骨料、粉煤灰及矿粉搅拌2分钟使其分散均匀，接下来在搅拌机中加入2/3的水，均匀搅拌2分钟，使水与材料充分混合均匀，始终保持搅拌机的转动状态并将纤维撒入搅拌机中，随后再在搅拌机中加入聚羧酸高效减水剂及剩余的1/3水，并用剩余的水冲洗装有减水剂的试管；本发明采用人工手动的方式将纤维均匀地撒入搅拌机中以确保纤维在混凝土胶体材料中均匀分布。
(4)本发明制备的混杂纤维增强混凝土材料采用15％体积掺量的矿粉和15％体积掺量的粉煤灰来替代部分水泥，以提高在制作过程中及振捣时的混凝土工作性能。
附图说明
图1是实施例1-9中混杂纤维增强混凝土材料的立方体抗压强度变化规律图。
图2是实施例1-9中混杂纤维增强混凝土材料的轴心抗压强度变化规律图。
图3是实施例1-9中混杂纤维增强混凝土材料的轴心抗拉强度变化规律图。
图4是实施例1-9中混杂纤维增强混凝土材料的劈裂抗拉强度变化规律图。
图5是实施例1-9中混杂纤维增强混凝土材料的抗剪强度变化规律图。
图6是实施例1-9中混杂纤维增强混凝土材料的四点弯曲试验峰值强。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
下面对本发明实施例的一种混杂纤维增强混凝土材料及制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供的一种混杂纤维增强混凝土材料，按重量份计，由以下各组成成分：水：139份，水泥：290份，砂：683份，石子：1034份，粉煤灰：65份，矿粉：65份，减水剂：4.2份，钢纤维：180份，玄武岩纤维：4.5份。
实施例1
素混凝土材料单方用量配比如下表1：
表1
实施例2
波浪形钢纤维单位重量120kg/m3，玄武岩纤维单位重量3kg/m3，聚丙烯纤维单位重量1kg/m3的混杂纤维增强混凝土材料单方用量配比如下表2：
表2
其中，波浪形钢纤维换算成体积掺量为1.5％，玄武岩纤维换算成体积掺量为0.1％，聚丙烯纤维换算成体积掺量为0.1％。
实施例3
波浪形钢纤维单位重量120kg/m3，玄武岩纤维单位重量3kg/m3的混杂纤维增强混凝土材料单方用量配比如下表3：
表3
其中，波浪形钢纤维换算成体积掺量为1.5％，玄武岩纤维换算成体积掺量为0.1％。
实施例4
波浪形钢纤维单位重量120kg/m3，聚丙烯纤维单位重量1kg/m3的混杂纤维增强混凝土材料单方用量配比如下表4：
表4
其中，波浪形钢纤维换算成体积掺量为1.5％，聚丙烯纤维换算成体积掺量为0.1％。
实施例5
玄武岩纤维单位重量3kg/m3，聚丙烯纤维单位重量1kg/m3的混杂纤维增强混凝土材料单方用量配比如下表5：
表5
其中，玄武岩纤维换算成体积掺量为0.1％，聚丙烯纤维换算成体积掺量为0.1％。
实施例6
波浪形钢纤维单位重量180kg/m3，玄武岩纤维单位重量4.5kg/m3，聚丙烯纤维单位重量1.5kg/m3的混杂纤维增强混凝土材料单方用量配比如下表6：
表6
其中，波浪形钢纤维换算成体积掺量为2.25％，玄武岩纤维换算成体积掺量为0.15％，聚丙烯纤维换算成体积掺量为0.15％。
实施例7
波浪形钢纤维单位重量180kg/m3，玄武岩纤维单位重量4.5kg/m3的混杂纤维增强混凝土材料单方用量配比如下表7：
表7
其中，波浪形钢纤维换算成体积掺量为2.25％，玄武岩纤维换算成体积掺量为0.15％。
实施例8
波浪形钢纤维单位重量180kg/m3，聚丙烯纤维单位重量1.5kg/m3的混杂纤维增强混凝土材料单方用量配比如下表8：
表8
其中，波浪形钢纤维换算成体积掺量为2.25％，聚丙烯纤维换算成体积掺量为0.15％。
实施例9
玄武岩纤维单位重量4.5kg/m3，聚丙烯纤维单位重量1.5kg/m3的混杂纤维增强混凝土材料单方用量配比如下表9：
表9
其中，玄武岩纤维换算成体积掺量为0.15％，聚丙烯纤维换算成体积掺量为0.15％。
设置了实施例2、3、4及6、7、8六组不同体积掺量的玄武岩纤维和聚丙烯纤维，以确定与宏观钢纤维混合时有更好的纤维间协同效应的微观纤维。
设置了实施例5、9两组不含有宏观纤维钢纤维的对照组，以研究宏观纤维对于混杂纤维混凝土力学性能的影响。
对按上述配比、制备方法和养护制度而成型的试件，参照中国工程建设协会编写的《纤维混凝土试验方法标准》(CECS 13:2009)，测28d龄期的立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度、劈裂抗拉强度、抗剪切强度、四点弯曲试验峰值强度，其中立方体抗压试验、轴心抗压试验、轴心抗拉试验、劈裂抗拉试验、双面剪切试验中每组中包含3个试件，四点弯曲试验每组包含4个试件，取所有试件的试验结果的平均值，试验结果如表10、11、12、13、14、15所示。
表10不同配比混杂纤维增强混凝土立方体抗压强度平均值
表11不同配比混杂纤维增强混凝土轴心抗压强度平均值
表12不同配比混杂纤维增强混凝土轴心抗拉强度平均值
表13不同配比混杂纤维增强混凝土劈裂抗拉强度平均值
表14不同配比混杂纤维增强混凝土抗剪切强度平均值
表15不同配比混杂纤维增强混凝土四点弯曲试验峰值强度
如上表10-15所示，实施例7的本发明制备(单位体积内波浪形钢纤维的单位重量180kg/m3，玄武岩纤维4.5kg/m3，不掺聚丙烯纤维)的混杂纤维增强混凝土材料的28d立方体抗压强度为75.4MPa，轴心抗压强度为51.0MPa，轴心抗拉强度为4.33MPa，劈裂抗拉强度为5.2MPa，抗剪切强度为11.9MPa，四点弯曲试验峰值强度为8.79MPa；实施例1的素混凝土，其28d立方体抗压强度为63.9MPa，轴心抗压强度为44.9MPa，轴心抗拉强度为2.31MPa，劈裂抗拉强度为2.6MPa，抗剪切强度为5.5MPa，四点弯曲试验峰值强度为6.18MPa；实施例6的混杂纤维增强混凝土(单位体积内波浪形钢纤维的单位重量180kg/m3，玄武岩纤维4.5kg/m3，聚丙烯纤维1.5kg/m3)，其28d立方体抗压强度为71.1MPa，轴心抗压强度为50.2MPa，轴心抗拉强度为3.97MPa，劈裂抗拉强度为4.8MPa，抗剪切强度为10.1MPa，四点弯曲试验峰值强度为7.53MPa。通过对比可知本发明(单位体积内波浪形钢纤维的单位重量180kg/m3，玄武岩纤维4.5kg/m3，不掺聚丙烯纤维)制备的混杂纤维增强混凝土材料的抗剪强度、轴向抗拉强度、四点弯曲强度和劈裂抗拉强度均为最高。因此，本发明制备的混杂纤维增强混凝土材料可以极大地提高基体混凝土的强度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种混杂纤维增强混凝土材料，其特征在于，包括以下质量份数的原料制成：水：139份，水泥：290份，砂：683份，石子：1034份，粉煤灰：65份，矿粉：65份，减水剂：4.2份，钢纤维：180份，玄武岩纤维：4.5份。
2.本发明所制备的混杂纤维增强混凝土材料的立方体抗压强度大于75.4MPa，轴向抗压强度大于51.0MPa，轴心抗拉强度大于4.33MPa，劈裂抗拉强度大于5.2MPa，抗剪切强度大于11.9MPa，四点弯曲强度大于8.79MPa。
3.根据权利要求1所述混杂纤维增强混凝土材料，其特征在于：所述水泥为强度等级为42.5MPa的水泥。
4.根据权利要求1所述混杂纤维增强混凝土材料，其特征在于：所述砂为干燥且清洁的天然河砂。
5.根据权利要求1所述混杂纤维增强混凝土材料，其特征在于：所述石子为级配良好的碎石。
6.根据权利要求1所述混杂纤维增强混凝土材料，其特征在于：所述粉煤灰和矿粉为15％体积掺量的粉煤灰和15％体积掺量的矿粉。
7.根据权利要求1所述混杂纤维增强混凝土材料，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
8.根据权利要求1所述混杂纤维增强混凝土材料，其特征在于：所述钢纤维为铣削型波浪形钢纤维，长度30mm，等效直径0.6mm，密度为7850kg/m3。
9.根据权利要求1所述混杂纤维增强混凝土材料，其特征在于：所述玄武岩纤维，长度3-12mm，等效直径0.015mm，伸长率为3.2％，密度为2650-3050kg/m3。
10.一种混杂纤维增强混凝土材料的制备方法，其特征在于：制备权利要求1至9任一项所述的混杂纤维增强混凝土材料，包括以下步骤：
步骤一：在搅拌机中加入水泥、河沙、粉煤灰及矿粉搅拌2分钟使其分散均匀；
步骤二：在搅拌机中加入2/3的水，均匀搅拌2分钟，使水与材料充分混合均匀，始终保持搅拌机的转动状态，采用人工手动的方式将纤维均匀撒入搅拌机中以确保纤维在混凝土胶体材料中均匀分布；
步骤三：在搅拌机中加入聚羧酸高效减水剂及剩余的1/3水，并用剩余的水冲洗装有减水剂的试管；
步骤四：将混合后的混杂纤维混凝土材料倒入模具，采用混凝土专用的振动平台及振捣棒相结合的方法进行振捣，并抹平混凝土试件表面；
步骤五：将振捣好的试件放入相对湿度95％，温度20±2℃的恒温箱中养护28天，从而获得混杂纤维增强混凝土材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310207714.9A CN116177961A (zh) | 2023-03-07 | 2023-03-07 | 一种混杂纤维增强混凝土材料及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310207714.9A CN116177961A (zh) | 2023-03-07 | 2023-03-07 | 一种混杂纤维增强混凝土材料及制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116177961A true CN116177961A (zh) | 2023-05-30 |
Family
ID=86450481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310207714.9A Pending CN116177961A (zh) | 2023-03-07 | 2023-03-07 | 一种混杂纤维增强混凝土材料及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116177961A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ304478B6 (cs) * | 2012-12-17 | 2014-05-21 | ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze - fakulta stavebnĂ | Drátkobeton ultravysokých pevností |
| KR20160144058A (ko) * | 2015-06-08 | 2016-12-16 | 한국건설기술연구원 | 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트 및 그 제조 방법 |
| CN108191351A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-06-22 | 同济大学 | 一种掺混杂纤维的超高性能混凝土 |
| CN109574565A (zh) * | 2019-01-12 | 2019-04-05 | 武汉中阳明建材有限公司 | 一种再生混凝土及其制备方法 |
| CN111592302A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-08-28 | 上海昊丰混凝土有限公司 | 一种纤维混凝土及其制备方法 |
| CN112851270A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-05-28 | 中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司 | 一种钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土及其制备方法 |
| CN113173754A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-27 | 四川路航建设工程试验检测有限公司 | 一种c100防磨蚀薄壁混凝土及制备方法 |
-
2023
- 2023-03-07 CN CN202310207714.9A patent/CN116177961A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ304478B6 (cs) * | 2012-12-17 | 2014-05-21 | ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze - fakulta stavebnĂ | Drátkobeton ultravysokých pevností |
| KR20160144058A (ko) * | 2015-06-08 | 2016-12-16 | 한국건설기술연구원 | 마이크로 현무암 섬유와 매크로 강섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트 및 그 제조 방법 |
| CN108191351A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-06-22 | 同济大学 | 一种掺混杂纤维的超高性能混凝土 |
| CN109574565A (zh) * | 2019-01-12 | 2019-04-05 | 武汉中阳明建材有限公司 | 一种再生混凝土及其制备方法 |
| CN111592302A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-08-28 | 上海昊丰混凝土有限公司 | 一种纤维混凝土及其制备方法 |
| CN112851270A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-05-28 | 中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司 | 一种钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土及其制备方法 |
| CN113173754A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-27 | 四川路航建设工程试验检测有限公司 | 一种c100防磨蚀薄壁混凝土及制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李长辉: "混杂纤维增强混凝土剪力键及沉管隧道抗震性能研究", 中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑, no. 06, 15 June 2020 (2020-06-15), pages 034 - 33 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111072348B (zh) | 含粗骨料的超高性能混凝土材料及其制备方法 | |
| CN110790552B (zh) | 一种废弃砖再生超高韧性混合料及其制备方法和应用 | |
| CN108585689B (zh) | 一种螺旋钢纤维超高性能混凝土及制备方法 | |
| CN105601199A (zh) | 一种膨胀抗裂纤维混凝土及其制备方法 | |
| CN109369097A (zh) | 一种低收缩低徐变抗裂高性能大体积混凝土 | |
| CN101033124A (zh) | 利用固体废弃物制备保温砂浆的方法 | |
| CN110282935A (zh) | 一种纤维增强型混凝土及其制备方法 | |
| CN106396548A (zh) | 一种抗冲击防腐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 | |
| CN110835251A (zh) | 一种超高性能混凝土及其制备方法 | |
| CN110776287A (zh) | 一种纤维自密实混凝土及其制作方法 | |
| CN111892346A (zh) | 一种环保型改性秸秆纤维再生细骨料水泥基复合材料及其制备方法 | |
| CN110818354A (zh) | 一种掺陶瓷颗粒超高性能混凝土及其制备方法 | |
| CN110818351A (zh) | 一种用于流道垫层的塑性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 | |
| CN104926237A (zh) | 一种低胶材纤维自密实混凝土及其制备方法 | |
| CN102910884A (zh) | 混凝土组合物及其制备方法 | |
| CN113698154A (zh) | 一种建筑用高抗裂混凝土及其制作方法 | |
| CN108373308B (zh) | 一种具有超高延性的纤维增强石膏复合材料及其制备方法 | |
| CN102718443B (zh) | 隧道高温岩面陶粒双掺喷射混凝土 | |
| CN110845188A (zh) | 一种无砂大孔混凝土及其制备方法 | |
| CN113968705B (zh) | 一种桥面铺装用多元胶凝体系stc超高韧性混凝土材料 | |
| CN111302740A (zh) | 一种用于构件的低掺和料高强全轻集料混凝土及其制备方法 | |
| CN115745517A (zh) | 一种高韧性合成纤维混凝土及其制备方法 | |
| CN116177961A (zh) | 一种混杂纤维增强混凝土材料及制备方法 |
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 |