一种耐高温混杂纤维增强混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种耐高温混杂纤维增强混凝土及其制备方法。所述混凝土包括：混杂纤维；所述混杂纤维包括：钢纤维和聚丙烯纤维；所述钢纤维是由钢水冷凝法制成的不锈钢纤维，所述纤维直径为0.8

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温混杂纤维增强混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种耐高温混杂纤维增强混凝土及其制备方法，属于混凝土制备


技术介绍

[0002]混凝土材料作为一种非常经济实用的建筑材料广泛应用于桥梁工程、土木工程、防御工事、核反应堆安全壳等民用和军用建筑。而随各类自然灾害、人为事故、复杂使用环境影响，使混凝土结构工程在服役期间难免发生火灾、爆炸等极端荷载作用威胁，事故产生的冲击荷载和高温耦合作用会严重影响混凝土结构的力学性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于一种耐高温混杂纤维增强混凝土，该混凝土具有优异的耐高温、抗高温爆裂性能，可显著提高所述混凝土在高温（例如800℃）条件下的静态抗压强度和动态抗压强度；所述混凝土中含有混杂纤维，所述混杂纤维包括钢纤维和聚丙烯纤维，每立方米混凝土中，含有钢纤维75
‑
80kg，含有聚丙烯纤维1.8
‑
2.0kg，本专利技术所述混凝土为常见混凝土，在常见混凝土的基础上添加混杂纤维。
[0004]优选的，本专利技术所述耐高温混杂纤维增强混凝土，所述钢纤维为直径为0.8~1.2mm，长度为32
‑
35mm，弹性模量不小于202GPa，抗拉强度不小于1000Mpa。
[0005]本专利技术所述钢纤维的制备方法不做限定，优选由钢水冷凝法制成的不锈钢纤维，所述不锈钢纤维为异形钢纤维，型号可为波浪型、端钩型、锯齿型中的一种或几种。
[0006]本专利技术所述聚丙烯纤维为高强度束状纤维；所述聚丙烯纤维直径为45
‑
50，长度为12
‑
15mm，弹性模量不小于4.8GPa，抗拉强度不小于500MPa。
[0007]作为优选，所述混凝土还包括矿物掺和料；本专利技术所述矿物掺和料选自粉煤灰、磨细矿渣、硅灰中的一种或几种。
[0008]作为优选，所述混凝土还包括化学外加剂，所述化学外加剂为复合型聚羧酸减水剂，所述减水剂减水率为25%~28%。
[0009]作为优选，所述混凝土还包括：粗骨料；所述粗骨料采用连续级配，优选粒级范围在5
‑
16mm之间；更优选地，采用边长为2.36mm方孔筛进行筛分，所述粗骨料的累计筛余率为95%~100%；采用边长为4.75mm方孔筛进行筛分，所述粗骨料的累计筛余率为85%~100%；采用边长为9.5mm方孔筛筛进行筛分，所述粗骨料的累计筛余率为30%~60%；采用边长为16mm方孔筛进行筛分，所述粗骨料的累计筛余率为0%~10%。
[0010]作为优选，所述混凝土还包括：细骨料；所述细骨料选自天然河砂，含泥量按质量计小于1.8%，细度模数在2.3
‑
3.0之间。
[0011]作为优选，所述混凝土还包括：水泥；所述水泥选自P
•
O42.5普通硅酸盐水泥；每立方米混凝土中，所述水泥的掺量为450
‑
500kg。
[0012]作为优选，所述混凝土还包括：化学外加剂；所述化学外加剂为复合型聚羧酸高效
减水剂；所述减水剂减水率为25%~28%，其与水泥的相容性好，满足和易性要求；每立方米混凝土中，所述外加剂的掺量为2
‑
3kg。
[0013]作为优选，所述混凝土还包括：水；每立方米混凝土中，所述水的掺量为180
‑
190kg，且水胶比≤0.45。
[0014]本领域人员可按照公知常识设置配方中的其他组分和工艺中的参数，其均可以得到与本专利技术上述描述相当的效果；不过，关于其他组分和参数也存在更优的技术方案，为此，本专利技术进一步进行了探究并得到如下的优选方案。
[0015]优选的，本专利技术所述混凝土由以下原料制备得到，各原料及其添加量为：每立方米混凝土中，钢纤维75
‑
80kg，聚丙烯纤维1.8
‑
2.0 kg，粗骨料1200
‑
1300 kg，细骨料500
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600 kg，硅酸盐水泥450
‑
500kg，矿物掺和料90
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100 kg，化学外加剂2
‑
3 kg，水180
‑
190 kg，且水胶比≤0.45。
[0016]如此，本专利技术即提供了一种耐高温混杂纤维增强混凝土，其强度等级为C40，最优纤维掺量组合下的标准静态抗压强度为53.2MPa，该混凝土中水灰比为0.4，砂率为30%，单方混凝土水泥用量460kg左右，单方混凝土胶凝材料总量550kg左右，单方混凝土复合型聚羧酸高效减水剂用量2.25kg左右。
[0017]本专利技术的另一目的在于提供所述耐高温混杂纤维增强混凝土的制备方法，具体包括以下步骤：（1）将粗骨料、细骨料依次放入搅拌机，搅拌时间不小于30s，得拌合物Ⅰ。
[0018]（2）将水泥、矿物掺和料依次放入搅拌机与所述拌合物Ⅰ混合，搅拌时间不小于30s，得拌合物Ⅱ。
[0019]（3）将钢纤维分三批撒入搅拌机与所述拌合物Ⅱ混合，搅拌时间不小于60s，得拌合物Ⅲ；所述分三批撒入具体表现为：内圈质量占比10%、中圈质量占比30%、外圈质量占比60%；每秒撒入的钢纤维质量尽可能保持一致，钢纤维撒入区域示意图见图1。
[0020]（4）将聚丙烯纤维分三批撒入搅拌机与所述拌合物Ⅲ混合，搅拌时间不小于60s，得拌合物Ⅳ；所述分三批撒入具体表现为：内圈质量占比10%、中圈质量占比30%、外圈质量占比60%；每秒撒入的聚丙烯纤维质量尽可能保持一致，聚丙烯纤维撒入区域示意图见图1。
[0021]（5）将化学外加剂和水预先混合均匀后再加入搅拌机与所述拌合物Ⅳ混合，搅拌时间不小于60s，得拌合物
Ⅴ
。
[0022]（6）打开搅拌机出料口，将拌合物
Ⅴ
浇筑在尺寸为30
×
30
×
30cm的钢质模具中，振捣成型后静置24h拆模取出，再经28d标准养护，即得所述混凝土。
[0023]本专利技术发现采用上述方式，可充分发挥纤维正混杂效应，可以最大程度增强混凝土的耐高温、抗高温爆裂性能，可显著提高所述混凝土在800℃条件下的静态抗压强度和动态抗压强度。
[0024]本专利技术发现，采用上述加料顺序可有效防止钢纤维与聚丙烯纤维在拌合时堆积结团或粘贴在搅拌机的筒壁上，可有效控制各区域内纤维的添加量，使混杂纤维在混凝土中均匀分布，有利于提高混凝土各项性能，加料顺序流程图见图1。
[0025]作为优选，步骤（1）
‑
（6）中，所述搅拌机为强制式搅拌机；所述搅拌机电机功率为5.5KW，搅拌臂为三个不同旋转半径的移动式搅拌臂，可使拌合效果更好。
[0026]作为优选，步骤（6）中，所述振捣成型采用的设备是插入式振动棒；所述振捣成型
方式选择在表面斜向插入进行振捣，可避免插捣处形成空穴以及纤维沿着振动棒振动的方向取向分布；所述振捣成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温混杂纤维增强混凝土，其特征在于：所述混凝土中含有混杂纤维，所述混杂纤维包括钢纤维和聚丙烯纤维，每立方米混凝土中，含有钢纤维75
‑
80kg，含有聚丙烯纤维1.8
‑
2.0kg。2.根据权利要求1所述耐高温混杂纤维增强混凝土，其特征在于：所述钢纤维为直径为0.8~1.2mm，长度为32
‑
35mm，弹性模量不小于202GPa，抗拉强度不小于1000MPa；所述聚丙烯纤维直径为45
‑
50，长度为12
‑
15mm，弹性模量不小于4.8GPa，抗拉强度不小于500MPa。3.根据权利要求1或2所述耐高温混杂纤维增强混凝土，其特征在于：所述混凝土还包括粗骨料，所述粗骨料采用连续级配，粒级范围在5
‑
16mm之间。4.根据权利要求3所述耐高温混杂纤维增强混凝土，其特征在于：所述粗骨料采用边长为2.36mm方孔筛进行筛分，所述粗骨料的累计筛余率为95%~100%；采用边长为4.75mm方孔筛进行筛分，所述粗骨料的累计筛余率为85%~100%；采用边长为9.5mm方孔筛筛进行筛分，所述粗骨料的累计筛余率为30%~60%；采用边长为16mm方孔筛进行筛分，所述粗骨料的累计筛余率为0%~10%。5.根据权利要求4所述耐高温混杂纤维增强混凝土，其特征在于：所述混凝土还包括细骨料，所述细骨料选自天然河砂，含泥量按质量计小于1.8%，细度模数在2.3
‑
3.0之间。6.根据权利要求5所述耐高温混杂纤维增强混凝土，其特征在于：还包括矿物掺和料，所述矿物掺和料选自粉煤灰、磨细矿渣、硅灰中的一种或几种。7.根据权利要求6所述耐高温混杂纤维增强混凝土，其特征在于：所述混凝土还包括化学外加剂，所述化学外加剂为复合型聚羧酸减...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢俊平，刘鹏波，黄程，徐金宇，李成宇，蔡勇智，张成良，刘磊，邓涛，
申请(专利权)人：中铁二十五局集团第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：