一种高抗冲击性能混杂纤维混凝土制造技术

本发明专利技术提供了一种高抗冲击性能混杂纤维混凝土，包括以下原料制成：水泥、硅灰、粉煤灰、矿渣、河砂、碎石、水、减水剂和混杂玄武岩‑聚丙烯纤维。本发明专利技术的高抗冲击性能混杂纤维混凝土改善了混凝土材料典型的脆性特征，具有较高的韧性、抗变形能力和抗冲击性能，一定程度上可解决混凝土结构在冲击加载条件下暴露出的严重的安全性问题，尤其可有效提高易遭受化学腐蚀和冲击荷载作用的海洋和近海工程结构的服役寿命。

Hybrid fiber concrete with high impact resistance

The invention provides a high impact resistance hybrid fiber concrete, which comprises the following raw materials: cement, silica fume, fly ash, slag, river sand, gravel, water, water reducing agent and hybrid basalt \u2011 polypropylene fiber. The hybrid fiber concrete with high impact resistance improves the typical brittleness characteristics of concrete materials, has high toughness, deformation resistance and impact resistance, and to a certain extent can solve the serious safety problems of concrete structures exposed under impact loading conditions, especially can effectively improve the marine and offshore engineering vulnerable to chemical corrosion and impact load Service life of the structure.

【技术实现步骤摘要】
一种高抗冲击性能混杂纤维混凝土
本专利技术属于土木工程
，具体涉及一种高抗冲击性能混杂纤维混凝土。
技术介绍
混杂纤维混凝土的研究始于20世纪70年代。具有不同几何尺寸和物理力学性能的纤维可在混凝土的不同层次和受力阶段内充分发挥各自的增强效果，与单一纤维相比，混杂纤维的掺加对混凝土韧性和抗冲击性能的改善更显著。混杂纤维混凝土在防护结构、地震区工程结构、机场跑道和海洋、近海工程结构等易遭受各种冲击、爆炸作用的工程结构中具有广阔的应用前景。其中，钢-聚丙烯纤维混杂是最常见的混杂纤维类型。钢纤维的弹性模量和强度较大，聚丙烯纤维的弹性模量较小、延性较好，两者混杂后掺入混凝土中可充分发挥它们的混杂效应，改善混凝土的力学性能和耐久性能。众所周知，钢纤维的性能与钢筋相似。当钢纤维掺入混凝土中时不仅增加了结构的自重，而且钢纤维易生锈，当其应用于海工混凝土结构时可严重降低混凝土结构的耐久性。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术提供了一种高抗冲击性能混杂纤维混凝土，解决混凝土结构在冲击加载条件下暴露出的严重的安全性问题。为达到上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：一种高抗冲击性能混杂纤维混凝土，包括以下原料：水泥、硅灰、粉煤灰、矿渣、河砂、碎石、水、减水剂和混杂纤维；所述混杂纤维包括玄武岩纤维和聚丙烯纤维。本专利技术还包括如下技术特征：具体的，包括如下重量份的原料：水泥50～100份，硅灰4～10份，粉煤灰10～25份，矿渣10～25份，河砂150～250份，碎石250～350份，水40～50份，减水剂1～1.5份和混杂纤维0.5～1份；所述混杂纤维中，玄武岩纤维和聚丙烯纤维按重量份之比为1:(0.3～0.4)。具体的，包括如下重量份的原料：水泥67～95份，硅灰4.5～8份，粉煤灰14～22.6份，矿渣17～21份，河砂195～221份，碎石293～333份，水40～46份，减水剂1～1.4份，混杂纤维0.52份；所述混杂纤维中，玄武岩纤维和聚丙烯纤维按重量份之比为1:0.38。具体的，包括如下重量份的原料：水泥95份，硅灰8份，粉煤灰14份，矿渣21份，河砂221份，碎石293份，水40份，减水剂1.4份，混杂纤维0.52份。所述混杂纤维中，玄武岩纤维和聚丙烯纤维按重量份之比为1:0.38。具体的，所述水泥为P·O42.5R级普通硅酸盐水泥；所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；所述矿渣为S95级磨细矿渣；所述河砂为细度模数为2.8的河砂；所述碎石为粒径为5～20mm的碎石；所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。具体的，所述的玄武岩纤维的单丝直径为15μm，长度为18mm，密度为2.56g/cm3；所述的聚丙烯纤维的直径为30μm，长度为19mm，密度为0.91g/cm3。本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是：本专利技术通过掺加玄武岩纤维和聚丙烯纤维优化混凝土的性能。玄武岩纤维和聚丙烯纤维物理力学性能的差异使两者能在混凝土不同的受力阶段内充分发挥增强作用，提高混凝土的力学性能。同时，通过掺加矿物掺合料提高混杂纤维与混凝土基体的粘结强度，降低界面过渡区对混凝土性能的影响，制备出具有高抗冲击性能的混杂纤维混凝土。在混凝土强度不发生明显改变的条件下，改善混凝土材料典型的脆性特征、极大地提升混凝土的韧性、抗变形能力和抗冲击性能，一定程度上可解决混凝土结构在冲击加载条件下暴露出的严重的安全性问题，尤其可有效提高易遭受化学腐蚀和冲击荷载作用的海洋和近海工程结构的服役寿命。此外，本专利技术通过采用工业废弃料，取材容易，原材料价格低廉，降低了混凝土制备成本，经济性和环保性都较高。附图说明图1为各实施例和对比例不同应变率条件下试件的动态抗压应力-应变曲线。图2为各实施例和对比例不同应变率下高抗冲击性能混杂纤维混凝土的破坏形态。图3为各实施例和对比例动态抗压强度随应变率的变化规律。图4为各实施例和对比例韧性随应变率的变化规律。具体实施方式玄武岩纤维是以天然玄武岩矿石为原料，经熔融、拉丝制成，其制作过程能耗较低，是一种环境友好型纤维。玄武岩纤维不仅具有较好的力学性能，而且具有较好的化学稳定性和热稳定性。另外，玄武岩纤维与水泥基材料之间也具有较好的亲和性。在一定的条件下，玄武岩纤维可替代钢纤维作为混凝土的增强、增韧材料。当玄武岩纤维和聚丙烯纤维混杂掺入混凝土中时，由于物理力学性能的差异，可使玄武岩纤维和聚丙烯纤维在混凝土的不同力学尺度上发挥作用，有效地提高混凝土的力学性能。特别是在易遭受化学腐蚀和冲击荷载作用的海洋和近海工程结构中，混杂玄武岩-聚丙烯纤维具有广阔的应用前景。因此，一种高抗冲击性能的混杂玄武岩-聚丙烯纤维混凝土亟待研发。本实施方式公开了一种高抗冲击性能混杂纤维混凝土，包括以下原料：水泥、硅灰、粉煤灰、矿渣、河砂、碎石、水、减水剂和混杂纤维；所述混杂纤维包括玄武岩纤维和聚丙烯纤维。具体的，包括如下重量份的原料：水泥50～100份，硅灰4～10份，粉煤灰10～25份，矿渣10～25份，河砂150～250份，碎石250～350份，水40～50份，减水剂1～1.5份和混杂纤维0.5～1份；混杂纤维中，玄武岩纤维和聚丙烯纤维按重量份之比为1:(0.3～0.4)。更具体的，包括如下重量份的原料：水泥67～95份，硅灰4.5～8份，粉煤灰14～22.6份，矿渣17～21份，河砂195～221份，碎石293～333份，水40～46份，减水剂1～1.4份，混杂纤维0.52份；混杂纤维中，玄武岩纤维和聚丙烯纤维按重量份之比为1:0.38。具体的，本实施方式中，水泥为P·O42.5R级普通硅酸盐水泥；粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；矿渣为S95级磨细矿渣；河砂为细度模数为2.8的河砂；碎石为粒径为5～20mm的碎石；减水剂为聚羧酸高性能减水剂。玄武岩纤维的单丝直径为15μm，长度为18mm，密度为2.56g/cm3；聚丙烯纤维的直径为30μm，长度为19mm，密度为0.91g/cm3。以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本专利技术的保护范围。实施例1：本实施例给出一种高抗冲击性能混杂纤维混凝土，按每单位体积下重量份数计，其原料包括以下组份：P·O42.5R级普通硅酸盐水泥67份，硅灰6.3份，Ⅱ级粉煤灰21份，S95级矿渣10.5份，细度模数为2.8的河砂195份，粒径为5～20mm的碎石333份，水46份，聚羧酸高性能减水剂1份，混杂纤维0.52份；混杂纤维为玄武岩纤维和聚丙烯纤维按重量份之比为1：0.38的组合。本实施例中的玄武岩纤维选用市售四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司生产的玄武岩纤维，单丝直径15μm，长度18mm，密度2.56g/cm3；本实施例中的聚丙烯纤维选用市售江苏苏博特新材料股份有限公司生产的聚丙烯纤维，直径30μm，长度19mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高抗冲击性能混杂纤维混凝土，其特征在于，包括以下原料：水泥、硅灰、粉煤灰、矿渣、河砂、碎石、水、减水剂和混杂纤维；所述混杂纤维包括玄武岩纤维和聚丙烯纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种高抗冲击性能混杂纤维混凝土，其特征在于，包括以下原料：水泥、硅灰、粉煤灰、矿渣、河砂、碎石、水、减水剂和混杂纤维；所述混杂纤维包括玄武岩纤维和聚丙烯纤维。


2.如权利要求1所述的高抗冲击性能混杂纤维混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料：水泥50～100份，硅灰4～10份，粉煤灰10～25份，矿渣10～25份，河砂150～250份，碎石250～350份，水40～50份，减水剂1～1.5份和混杂纤维0.5～1份；
所述混杂纤维中，玄武岩纤维和聚丙烯纤维按重量份之比为1:(0.3～0.4)。


3.如权利要求2所述的高抗冲击性能混杂纤维混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料：水泥67～95份，硅灰4.5～8份，粉煤灰14～22.6份，矿渣17～21份，河砂195～221份，碎石293～333份，水40～46份，减水剂1～1.4份，混杂纤维0.52份；
所述混杂纤维中，玄武岩纤维和聚丙烯纤维按重量份之比为1:0.38。
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【专利技术属性】
技术研发人员：傅强，李丹，牛荻涛，郭冰冰，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61