CN116947430A - 一种仿钢纤维超高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿钢纤维超高性能混凝土及其制备方法，其中的仿钢纤维超高性能混凝土包括以下重量份的原料：水泥500‑800份、水300‑500份、仿钢纤维80‑120份、粉煤灰60‑110份、细骨料70‑120份、粗骨料160‑210份、减水剂16‑21份和单丝微纤维21‑26份，所述仿钢纤维横为波浪形，直径为0.15‑0.25mm，长度为30‑50mm，拉伸强度≥2000Mpa。本发明制备的仿钢纤维超高性能混凝土，通过仿钢纤维替代钢纤维用于水泥混凝土，克服了混凝土抗拉强度低，极限延伸率小，性脆等特点，具有抗拉、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种仿钢纤维超高性能混凝土及其制备方法。
背景技术
超高性能混凝土(UHPC)以其耐久性高、强度高而受到关注，一般分为活性粉末混凝土、注浆纤维混凝土和工程胶凝复合胶凝材料等。
目前，经检索，授权公告号为CN108585689B的专利文件公开了一种螺旋钢纤维超高性能混凝土及制备方法。该混凝土材料由水泥、细砂、水、石英粉、高效减水剂、钢纤维组成。此外，可选择性加入粉煤灰、矿渣等无机矿物掺和料，取代部分水泥。所采用的钢纤维中，包含直线钢纤维和螺旋钢纤维。各组分含量按质量分数计算，其比例为：水泥1000-1300份，硅灰100-300份，细砂900-1200份，石英粉100-300份，减水剂30-60份，水150-400份，钢纤维50-300份。该发明所得到的螺旋钢纤维混凝土材料，螺旋钢纤维与混凝土基体的粘结力与直线钢纤维相比，粘结力可显著提升，其拉伸强度高于传统钢纤维混凝土。由于螺旋钢纤维在从基体拔出时，具有“解螺旋”的过程，可以极大提高传统钢纤维混凝土的变形能力。
但是在实际使用中钢纤维容易出现腐蚀，从而容易造成钢筋的锈蚀，影响混凝土结构的耐久性，且当混凝土中添加钢纤维，容易出现拌合设备无损伤，因此我们提出了一种仿钢纤维超高性能混凝土及其制备方法用于解决上述问题。
发明内容
基于背景技术存在的缺点，本发明提出了一种仿钢纤维超高性能混凝土及其制备方法。
本发明提出的一种仿钢纤维超高性能混凝土，包括以下重量份的原料：水泥500-800份、水300-500份、仿钢纤维80-120份、粉煤灰60-110份、细骨料70-120份、粗骨料160-210份、减水剂16-21份和单丝微纤维21-26份。
优选的，所述仿钢纤维横为波浪形，直径为0.15-0.25mm，长度为30-50mm，拉伸强度≥2000Mpa。
优选的，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂，固含量为30-35％，减水率为30-40％。
优选的，所述水泥为复合硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥。
一种仿钢纤维超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：首先对细骨料和粗骨料进行筛分，获取需要的细骨料和粗骨料；
S2：称取水泥、水、仿钢纤维、粉煤灰、细骨料、粗骨料原料进行备用，并且准备需要的减水剂和单丝微纤维进行备用；
S3：将S2中称取的粉煤灰、细骨料、粗骨料加入混合机中进行混合机中混合，使其混合均匀；
S4：将S2中称取的水泥、减水剂和水调节到S3中的混合机中进行缓慢搅动，能够对材料进行搅拌混合，从而能够获取混凝土浆液；
S5：将S2中的仿钢纤维添加到S4中的混凝土浆液搅拌后，然后在加入单丝微纤维，继续高速搅拌，从而能够获得高性能混凝土；
S6：将S5中获得的混凝土半成品倒入检测模具中进行振动，从而能够对检测模具的振实；
S7：将S6中的混凝土检测块进行脱模、养护，然后对混凝土进行检测，当抗压强度进行检测，从而能够获取高性能的混凝土。
优选的，所述S1中，细骨料粒径为0.4-0.6mm，粗骨料为粒径5-25mm。
优选的，所述S3、S4混合机的转速设置为90-150r/min，混合机的混合时间设置为5-10min。
优选的，所述S5混合机的转速设置为300-350r/min，混合机的混合时间设置为5-15min。
本发明的有益效果：通过添加有仿钢纤维效减少混凝土裂缝产生的危险，提高混凝土的抗拉、抗弯、抗折强度，同时能够保护钢筋不受腐蚀，提高混凝土结构的耐久性；
仿钢纤维混凝土与钢纤维混凝土相比具有耐腐蚀、易分散、易施工，拌合设备无损伤等特点，且仿钢纤维混凝土具有断裂强度高、在混凝土中分散性好、握裹力强的优点，替代钢纤维用于水泥混凝土，克服了混凝土抗拉强度低，极限延伸率小，性脆等特点，具有抗拉、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能。
实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例
本发明提出的一种仿钢纤维超高性能混凝土，包括以下重量份的原料：水泥500份、水300份、仿钢纤维80份、粉煤灰60份、细骨料70份、粗骨料160份、减水剂16份和单丝微纤维21份。
本实施例中，所述仿钢纤维横为波浪形，直径为0.15mm，长度为30mm，拉伸强度≥2000Mpa，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂，固含量为30％，减水率为30％，所述水泥为复合硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥。
一种仿钢纤维超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：首先对细骨料和粗骨料进行筛分，获取需要的细骨料和粗骨料；
S2：称取水泥、水、仿钢纤维、粉煤灰、细骨料、粗骨料原料进行备用，并且准备需要的减水剂和单丝微纤维进行备用；
S3：将S2中称取的粉煤灰、细骨料、粗骨料加入混合机中进行混合机中混合，使其混合均匀；
S4：将S2中称取的水泥、减水剂和水调节到S3中的混合机中进行缓慢搅动，能够对材料进行搅拌混合，从而能够获取混凝土浆液；
S5：将S2中的仿钢纤维添加到S4中的混凝土浆液搅拌后，然后在加入单丝微纤维，继续高速搅拌，从而能够获得高性能混凝土；
S6：将S5中获得的混凝土半成品倒入检测模具中进行振动，从而能够对检测模具的振实；
S7：将S6中的混凝土检测块进行脱模、养护，然后对混凝土进行检测，当抗压强度进行检测，从而能够获取高性能的混凝土。
本实施例中，所述S1中，细骨料粒径为0.4mm，粗骨料为粒径5mm，所述S3、S4混合机的转速设置为90r/min，混合机的混合时间设置为10min，所述S5混合机的转速设置为300r/min，混合机的混合时间设置为5min。
实施例
本发明提出的一种仿钢纤维超高性能混凝土，包括以下重量份的原料：水泥600份、水400份、仿钢纤维100份、粉煤灰80份、细骨料90份、粗骨料180份、减水剂18份和单丝微纤维22份。
本实施例中，所述仿钢纤维横为波浪形，直径为0.2mm，长度为40mm，拉伸强度≥2000Mpa，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂，固含量为33％，减水率为35％，所述水泥为复合硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥。
一种仿钢纤维超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：首先对细骨料和粗骨料进行筛分，获取需要的细骨料和粗骨料；
S2：称取水泥、水、仿钢纤维、粉煤灰、细骨料、粗骨料原料进行备用，并且准备需要的减水剂和单丝微纤维进行备用；
S3：将S2中称取的粉煤灰、细骨料、粗骨料加入混合机中进行混合机中混合，使其混合均匀；
S4：将S2中称取的水泥、减水剂和水调节到S3中的混合机中进行缓慢搅动，能够对材料进行搅拌混合，从而能够获取混凝土浆液；
S5：将S2中的仿钢纤维添加到S4中的混凝土浆液搅拌后，然后在加入单丝微纤维，继续高速搅拌，从而能够获得高性能混凝土；
S6：将S5中获得的混凝土半成品倒入检测模具中进行振动，从而能够对检测模具的振实；
S7：将S6中的混凝土检测块进行脱模、养护，然后对混凝土进行检测，当抗压强度进行检测，从而能够获取高性能的混凝土。
本实施例中，所述S1中，细骨料粒径为0.5mm，粗骨料为粒径15mm，所述S3、S4混合机的转速设置为120r/min，混合机的混合时间设置为8min，所述S5混合机的转速设置为330r/min，混合机的混合时间设置为10min。
实施例
本发明提出的一种仿钢纤维超高性能混凝土，包括以下重量份的原料：水泥700份、水450份、仿钢纤维110份、粉煤灰100份、细骨料110份、粗骨料200份、减水剂20份和单丝微纤维25份。
本实施例中，所述仿钢纤维横为波浪形，直径为0.2mm，长度为45mm，拉伸强度≥2000Mpa，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂，固含量为35％，减水率为38％，所述水泥为复合硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥。
一种仿钢纤维超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：首先对细骨料和粗骨料进行筛分，获取需要的细骨料和粗骨料；
S2：称取水泥、水、仿钢纤维、粉煤灰、细骨料、粗骨料原料进行备用，并且准备需要的减水剂和单丝微纤维进行备用；
S3：将S2中称取的粉煤灰、细骨料、粗骨料加入混合机中进行混合机中混合，使其混合均匀；
S4：将S2中称取的水泥、减水剂和水调节到S3中的混合机中进行缓慢搅动，能够对材料进行搅拌混合，从而能够获取混凝土浆液；
S5：将S2中的仿钢纤维添加到S4中的混凝土浆液搅拌后，然后在加入单丝微纤维，继续高速搅拌，从而能够获得高性能混凝土；
S6：将S5中获得的混凝土半成品倒入检测模具中进行振动，从而能够对检测模具的振实；
S7：将S6中的混凝土检测块进行脱模、养护，然后对混凝土进行检测，当抗压强度进行检测，从而能够获取高性能的混凝土。
本实施例中，所述S1中，细骨料粒径为0.5mm，粗骨料为粒径20mm，所述S3、S4混合机的转速设置为120r/min，混合机的混合时间设置为10min，所述S5混合机的转速设置为350r/min，混合机的混合时间设置为10min。
实施例
本发明提出的一种仿钢纤维超高性能混凝土，包括以下重量份的原料：水泥800份、水500份、仿钢纤维120份、粉煤灰110份、细骨料120份、粗骨料210份、减水剂21份和单丝微纤维26份。
本实施例中，所述仿钢纤维横为波浪形，直径为0.25mm，长度为50mm，拉伸强度≥2000Mpa，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂，固含量为35％，减水率为40％，所述水泥为复合硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥。
一种仿钢纤维超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：首先对细骨料和粗骨料进行筛分，获取需要的细骨料和粗骨料；
S2：称取水泥、水、仿钢纤维、粉煤灰、细骨料、粗骨料原料进行备用，并且准备需要的减水剂和单丝微纤维进行备用；
S3：将S2中称取的粉煤灰、细骨料、粗骨料加入混合机中进行混合机中混合，使其混合均匀；
S4：将S2中称取的水泥、减水剂和水调节到S3中的混合机中进行缓慢搅动，能够对材料进行搅拌混合，从而能够获取混凝土浆液；
S5：将S2中的仿钢纤维添加到S4中的混凝土浆液搅拌后，然后在加入单丝微纤维，继续高速搅拌，从而能够获得高性能混凝土；
S6：将S5中获得的混凝土半成品倒入检测模具中进行振动，从而能够对检测模具的振实；
S7：将S6中的混凝土检测块进行脱模、养护，然后对混凝土进行检测，当抗压强度进行检测，从而能够获取高性能的混凝土。
本实施例中，所述S1中，细骨料粒径为0.6mm，粗骨料为粒径25mm，所述S3、S4混合机的转速设置为150r/min，混合机的混合时间设置为10min，所述S5混合机的转速设置为350r/min，混合机的混合时间设置为15min。
本发明中，仿钢纤维混凝土与钢纤维混凝土相比具有耐腐蚀、易分散、易施工，拌合设备无损伤等特点，且仿钢纤维混凝土具有断裂强度高、在混凝土中分散性好、握裹力强的优点，替代钢纤维用于水泥混凝土，克服了混凝土抗拉强度低，极限延伸率小，性脆等特点，具有抗拉、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能。
选取实施例一到实施例四中制取的混凝土，
| 实施例 | 抗压强度（MPa） | 抗折强度（MPa） | 耐腐蚀（%） |
| 实施例一 | 125 | 28 | 95 |
| 实施例二 | 128 | 30 | 94 |
| 实施例三 | 130 | 31 | 96 |
| 实施例四 | 131 | 33 | 97 |
结果表明，采用本发明制备的混凝土的抗压强度和抗折强度，并且实施例四为最佳实施例。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种仿钢纤维超高性能混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：水泥500-800份、水300-500份、仿钢纤维80-120份、粉煤灰60-110份、细骨料70-120份、粗骨料160-210份、减水剂16-21份和单丝微纤维21-26份。
2.根据权利要求1所述的一种仿钢纤维超高性能混凝土，其特征在于，所述仿钢纤维横为波浪形，直径为0.15-0.25mm，长度为30-50mm，拉伸强度≥2000Mpa。
3.根据权利要求1所述的一种仿钢纤维超高性能混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂，固含量为30-35％，减水率为30-40％。
4.根据权利要求1所述的一种仿钢纤维超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为复合硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥。
5.一种仿钢纤维超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：首先对细骨料和粗骨料进行筛分，获取需要的细骨料和粗骨料；
S2：称取水泥、水、仿钢纤维、粉煤灰、细骨料、粗骨料原料进行备用，并且准备需要的减水剂和单丝微纤维进行备用；
S3：将S2中称取的粉煤灰、细骨料、粗骨料加入混合机中进行混合机中混合，使其混合均匀；
S4：将S2中称取的水泥、减水剂和水调节到S3中的混合机中进行缓慢搅动，能够对材料进行搅拌混合，从而能够获取混凝土浆液；
S5：将S2中的仿钢纤维添加到S4中的混凝土浆液搅拌后，然后在加入单丝微纤维，继续高速搅拌，从而能够获得高性能混凝土；
S6：将S5中获得的混凝土半成品倒入检测模具中进行振动，从而能够对检测模具的振实；
S7：将S6中的混凝土检测块进行脱模、养护，然后对混凝土进行检测，当抗压强度进行检测，从而能够获取高性能的混凝土。
6.根据权利要求5所述的一种仿钢纤维超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，所述S1中，细骨料粒径为0.4-0.6mm，粗骨料为粒径5-25mm。
7.根据权利要求5所述的一种仿钢纤维超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，所述S3、S4混合机的转速设置为90-150r/min，混合机的混合时间设置为5-10min。
8.根据权利要求5所述的一种仿钢纤维超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，所述S5混合机的转速设置为300-350r/min，混合机的混合时间设置为5-15min。
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