CN105601199A - 一种膨胀抗裂纤维混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种膨胀抗裂纤维混凝土及其制备方法，包括下述重量份数的组分：水泥80-100份、沙子130-150份、石子210-240份、水38-42份、粉煤灰18-22份、矿粉15-25份、改性聚丙烯纤维0.15-0.20份、减水剂混合物1.6-2.5份以及硫酸铝钙膨胀剂2-6份；本发明的制备过程中调整了放料顺序，能够使所有物料充分混合，分散效果大大提高，提高了混凝土的结构一致性，有利于混凝土的减缩防裂性能其防开裂性能好；本发明本发明从不同的层面进行抗裂，形成复合效应，相互补充，相互促进，多管齐下，使混凝土的抗裂效果得到有效提高，从而提高了混凝土结构建筑的使用寿命。

Description

一种膨胀抗裂纤维混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种膨胀抗裂纤维混凝土及其制备方法。

背景技术

在混凝土工程中，裂缝是一种常见的通病，这是由于水和水泥的水化作用形成的水泥结晶体引起体积收缩，或者水分蒸发引起混凝土干缩，从而造成混凝土的开裂。混凝土裂缝危害重重：降低混凝土构件的结构安全性；缩短建筑物使用年限；影响建筑物使用功能；降低建筑物刚度；甚至威胁到人民的生命安全。因此，提供一种防开裂的混凝土及制备方法是十分必要的。

发明内容

本发明提供了一种膨胀抗裂纤维混凝土及其制备方法，其防开裂性能好，混凝土的使用寿命长。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种膨胀抗裂纤维混凝土，包括下述重量份数的组分：水泥80-100份、沙子130-150份、石子210-240份、水38-42份、粉煤灰18-22份、矿粉15-25份、改性聚丙烯纤维0.15-0.20份、减水剂混合物1.6-2.5份以及硫酸铝钙膨胀剂2-6份。

所述改性聚丙烯纤维为聚丙烯纤维经过接枝极性基团及截面异形化处理，所述改性聚丙烯纤维采用2-4种不同长度束状单丝的混合物；所述减水剂混合物为聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂按照质量比1:1的混合物。

进一步的，一种膨胀抗裂纤维混凝土，包括下述重量份数的组分：水泥80份、沙子138份、石子220份、水38份、粉煤灰22份、矿粉20份、改性聚丙烯纤维0.19份、减水剂混合物1.6份以及硫酸铝钙膨胀剂3份。

优选的，所述水泥为普通硅酸盐水泥，3d强度不低于23MPa，28d不低于47MPa。

优选的，所述沙子为Ⅱ区中砂，细度模数为2.3-3.0之间，含泥量≤3%，泥块含量≤1%。

优选的，所述石子为连续级配5-31.5mm的碎石，泥块含量≤0.5%，含泥量≤1%。

优选的，所述粉煤灰为电厂Ⅰ级粉煤灰，细度≤12%，烧失量≤5%；所述改性聚丙烯纤维的抗拉强度≥450MPa，弹性模量≥3000MPa。

优选的，所述硫酸铝钙膨胀剂限制膨胀率：水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%。

一种膨胀纤维混凝土的制备方法，包括下列步骤：

a）先将沙子、石子和水同时投入搅拌机，搅拌时间10~20s；

b）再依次投入水泥、硫酸铝钙膨胀剂、粉煤灰和矿粉，进行搅拌，搅拌时间20~40s；

c）依次投入水和减水剂混合物，进行搅拌，搅拌时间20~40s；

d）最后投入改性聚丙烯纤维，进行搅拌，搅拌时间为40~70s。

本发明具有如下有益效果：

本发明通过添加改性聚丙烯纤维，改性聚丙烯纤维为聚丙烯纤维经过接枝极性基团及截面异形化处理，经过改性的聚丙烯纤维表面粗糙化，同时增大了纤维的比表面积，提高了混凝土的防开裂性能；聚丙烯纤维采用2~4种不同长度束状单丝的混合物，可以起到互补作用，进一步提高了防开裂效果；加入硫酸铝钙膨胀剂，可以对混凝土的收缩进行等量补偿，并具有填充、堵塞毛细孔缝的作用，极大的提高了混凝土的防渗抗裂能力；粉煤灰与矿粉有利于降低水化热，减少温差收缩，可以减轻开裂程度；加入聚羧酸减水剂，其中的羰基和羟基容易与水泥水化出的钙离子络合，通过化学键和胶凝材料牢牢结合，从而起到抗裂效果，萘系减水剂延缓、削弱水化放热峰，从而起到减缩、抗裂作用，两种不同的减水剂相互促进，效果更佳；本发明调整了放料顺序，能够使所有物料充分混合，分散效果大大提高，提高了混凝土的结构一致性，有利于混凝土的减缩防裂性能;本发明从不同的层面进行抗裂，形成复合效应，相互补充，相互促进，多管齐下，使混凝土的抗裂效果得到有效提高，从而提高了混凝土结构建筑的使用寿命。

具体实施方式

以下通过具体实施例，对本发明进行进一步说明。

实施例1：

一种膨胀抗裂纤维混凝土，其各组分及各组分用量见表1。

各组分技术指标如下：

改性聚丙烯纤维为聚丙烯纤维经过接枝极性基团及截面异形化处理，改性聚丙烯纤维采用15mm、17mm和19mm这3种不同长度束状单丝的混合物；减水剂混合物为聚羧酸减水剂与三聚氰胺高效减水剂按照质量比1:1的混合物；水泥为普通硅酸盐水泥，3d强度不低于23MPa，28d不低于47MPa；沙子为Ⅱ区中砂，细度模数为2.3-3.0之间，含泥量≤3%，泥块含量≤1%；石子为连续级配5-31.5mm的碎石，泥块含量≤0.5%，含泥量≤1%；粉煤灰为电厂Ⅰ级粉煤灰，细度≤12%，烧失量≤5%；所述改性聚丙烯纤维的抗拉强度≥450MPa，弹性模量≥3000MPa；硫酸铝钙膨胀剂为外掺，硫酸铝钙膨胀剂限制膨胀率：水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%。

一种膨胀抗裂纤维混凝土的制备方法，包括下列步骤：

a）先将沙子、石子和水同时投入搅拌机，搅拌时间为10s；

b）再依次投入水泥、硫酸铝钙膨胀剂、粉煤灰和矿粉，进行搅拌，搅拌时间为20s；

c）依次投入水和减水剂，进行搅拌，搅拌时间为20s；

d）最后投入改性聚丙烯纤维，进行搅拌，搅拌为40s。

将得到的混凝土取样，每项试验项目取5个样品，根据《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》GB/T50082-2009检测其开裂程度，计算结果平均值见表2.

根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2009检测样品的抗压强度及抗折强度，每项试验项目取5个样品，试验结果平均值见表2。

实施例2：

一种膨胀抗裂纤维混凝土，其各组分及各组分用量见表1。

各组分技术指标如下：

改性聚丙烯纤维为聚丙烯纤维经过接枝极性基团及截面异形化处理，改性聚丙烯纤维采用15mm、17mm和19mm这3种不同长度束状单丝的混合物；减水剂混合物为聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂按照质量比1:1的混合物；水泥为普通硅酸盐水泥，3d强度不低于23MPa，28d不低于47MPa；沙子为Ⅱ区中砂，细度模数为2.3-3.0之间，含泥量≤3%，泥块含量≤1%；石子为连续级配5-31.5mm的碎石，泥块含量≤0.5%，含泥量≤1%；粉煤灰为电厂Ⅰ级粉煤灰，细度≤12%，烧失量≤5%；所述改性聚丙烯纤维的抗拉强度≥450MPa，弹性模量≥3000MPa；硫酸铝钙膨胀剂为外掺，硫酸铝钙膨胀剂限制膨胀率：水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%。

一种膨胀抗裂纤维混凝土的制备方法，包括下列步骤：

a）先将沙子、石子和水同时投入搅拌机，搅拌时间为10s；

b）再依次投入水泥、硫酸铝钙膨胀剂、粉煤灰和矿粉，进行搅拌，搅拌时间为20s；

c）依次投入水和减水剂，进行搅拌，搅拌时间为20s；

d）最后投入改性聚丙烯纤维，进行搅拌，搅拌为40s。

将得到的混凝土取样，每项试验项目取5个样品，根据《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》GB/T50082-2009检测其开裂程度，计算结果平均值见表2.

根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2009检测样品的抗压强度及抗折强度，每项试验项目取5个样品，试验结果平均值见表2。

实施例3：

一种膨胀抗裂纤维混凝土，其各组分及各组分用量见表1。

各组分技术指标如下：

改性聚丙烯纤维为聚丙烯纤维经过接枝极性基团及截面异形化处理，改性聚丙烯纤维采用15mm、17mm和19mm这3种不同长度束状单丝的混合物；减水剂混合物为聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂按照质量比1:1的混合物；水泥为普通硅酸盐水泥，3d强度不低于23MPa，28d不低于47MPa；沙子为Ⅱ区中砂，细度模数为2.3-3.0之间，含泥量≤3%，泥块含量≤1%；石子为连续级配5-31.5mm的碎石，泥块含量≤0.5%，含泥量≤1%；粉煤灰为电厂Ⅰ级粉煤灰，细度≤12%，烧失量≤5%；所述改性聚丙烯纤维的抗拉强度≥450MPa，弹性模量≥3000MPa；硫酸铝钙膨胀剂为外掺，硫酸铝钙膨胀剂限制膨胀率：水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%。

一种膨胀抗裂纤维混凝土的制备方法，包括下列步骤：

a）先将沙子、石子和水同时投入搅拌机，搅拌时间为10s；

b）再依次投入水泥、硫酸铝钙膨胀剂、粉煤灰和矿粉，进行搅拌，搅拌时间为20s；

c）依次投入水和减水剂，进行搅拌，搅拌时间为20s；

d）最后投入改性聚丙烯纤维，进行搅拌，搅拌为40s。

将得到的混凝土取样，每项试验项目取5个样品，根据《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》GB/T50082-2009检测其开裂程度，计算结果平均值见表2.

根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2009检测样品的抗压强度及抗折强度，每项试验项目取5个样品，试验结果平均值见表2。

实施例4：

一种膨胀抗裂纤维混凝土，其各组分及各组分用量见表1。

各组分技术指标如下：

改性聚丙烯纤维为聚丙烯纤维经过接枝极性基团及截面异形化处理，改性聚丙烯纤维采用15mm、17mm和19mm这3种不同长度束状单丝的混合物；减水剂混合物为聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂按照质量比1:1的混合物；水泥为普通硅酸盐水泥，3d强度不低于23MPa，28d不低于47MPa；沙子为Ⅱ区中砂，细度模数为2.3-3.0之间，含泥量≤3%，泥块含量≤1%；石子为连续级配5-31.5mm的碎石，泥块含量≤0.5%，含泥量≤1%；粉煤灰为电厂Ⅰ级粉煤灰，细度≤12%，烧失量≤5%；所述改性聚丙烯纤维的抗拉强度≥450MPa，弹性模量≥3000MPa；硫酸铝钙膨胀剂为外掺，硫酸铝钙膨胀剂限制膨胀率：水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%。

一种膨胀抗裂纤维混凝土的制备方法，包括下列步骤：

a）先将沙子、石子和水同时投入搅拌机，搅拌时间为20s；

b）再依次投入水泥、硫酸铝钙膨胀剂、粉煤灰和矿粉，进行搅拌，搅拌时间为40s；

c）依次投入水和减水剂，进行搅拌，搅拌时间为40s；

d）最后投入改性聚丙烯纤维，进行搅拌，搅拌为70s。

将得到的混凝土取样，每项试验项目取5个样品，根据《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》GB/T50082-2009检测其开裂程度，计算结果平均值见表2.

根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2009检测样品的抗压强度及抗折强度，每项试验项目取5个样品，试验结果平均值见表2。

实施例5：

一种膨胀抗裂纤维混凝土，其各组分及各组分用量见表1。

各组分技术指标如下：

改性聚丙烯纤维为聚丙烯纤维经过接枝极性基团及截面异形化处理，改性聚丙烯纤维采用15mm、17mm和19mm这3种不同长度束状单丝的混合物；减水剂混合物为聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂按照质量比1:1的混合物；水泥为普通硅酸盐水泥，3d强度不低于23MPa，28d不低于47MPa；沙子为Ⅱ区中砂，细度模数为2.3-3.0之间，含泥量≤3%，泥块含量≤1%；石子为连续级配5-31.5mm的碎石，泥块含量≤0.5%，含泥量≤1%；粉煤灰为电厂Ⅰ级粉煤灰，细度≤12%，烧失量≤5%；所述改性聚丙烯纤维的抗拉强度≥450MPa，弹性模量≥3000MPa；硫酸铝钙膨胀剂为外掺，硫酸铝钙膨胀剂限制膨胀率：水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%。

一种膨胀抗裂纤维混凝土的制备方法，包括下列步骤：

a）先将沙子、石子和水同时投入搅拌机，搅拌时间为15s；

b）再依次投入水泥、硫酸铝钙膨胀剂、粉煤灰和矿粉，进行搅拌，搅拌时间为30s；

c）依次投入水和减水剂，进行搅拌，搅拌时间为30s；

d）最后投入改性聚丙烯纤维，进行搅拌，搅拌为55s。

将得到的混凝土取样，每项试验项目取5个样品，根据《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》GB/T50082-2009检测其开裂程度，计算结果平均值见表2.

根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2009检测样品的抗压强度及抗折强度，每项试验项目取5个样品，试验结果平均值见表2。

对比例1：

一种混凝土，其组分及各组分的配比见表1。

各组分技术指标如下：

减水剂混合物为聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂按照质量比1:1的混合物；水泥为普通硅酸盐水泥，3d强度不低于23MPa，28d不低于47MPa；沙子为Ⅱ区中砂，细度模数为2.3-3.0之间，含泥量≤3%，泥块含量≤1%；石子为连续级配5-31.5mm的碎石，泥块含量≤0.5%，含泥量≤1%；粉煤灰为电厂Ⅰ级粉煤灰，细度≤12%，烧失量≤5%；所述改性聚丙烯纤维的抗拉强度≥450MPa，弹性模量≥3000MPa；硫酸铝钙膨胀剂为外掺，硫酸铝钙膨胀剂限制膨胀率：水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%。

一种混凝土制备方法，包括如下步骤：

a）先将沙子、石子和水同时投入搅拌机，搅拌时间为20s；

b）再依次投入水泥、硫酸铝钙膨胀剂、粉煤灰和矿粉，进行搅拌，搅拌时间为40s；

c）依次投入水和减水剂，进行搅拌，搅拌时间为40s；

d）最后投入改性聚丙烯纤维，进行搅拌，搅拌为70s。

将得到的混凝土取样，每项试验项目取5个样品，根据《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》GB/T50082-2009检测其开裂程度，计算结果平均值见表2.

根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2009检测样品的抗压强度及抗折强度，每项试验项目取5个样品，试验结果平均值见表2。

对比例2：

一种混凝土，其组分及各组分的配比见表1。

各组分技术指标如下：

改性聚丙烯纤维为聚丙烯纤维经过接枝极性基团及截面异形化处理，改性聚丙烯纤维采用15mm、17mm和19mm这3种不同长度束状单丝的混合物；减水剂混合物为聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂按照质量比1:1的混合物；水泥为普通硅酸盐水泥，3d强度不低于23MPa，28d不低于47MPa；沙子为Ⅱ区中砂，细度模数为2.3-3.0之间，含泥量≤3%，泥块含量≤1%；石子为连续级配5-31.5mm的碎石，泥块含量≤0.5%，含泥量≤1%；粉煤灰为电厂Ⅰ级粉煤灰，细度≤12%，烧失量≤5%；所述改性聚丙烯纤维的抗拉强度≥450MPa，弹性模量≥3000MPa；硫酸铝钙膨胀剂为外掺，硫酸铝钙膨胀剂限制膨胀率：水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%。

一种混凝土制备方法，包括如下步骤：

将沙子、石子水泥、硫酸铝钙膨胀剂、粉煤灰、矿粉、减水剂、改性聚丙烯纤维以及水同时投入搅拌机，搅拌时间为100s；

将得到的混凝土取样，每项试验项目取5个样品，根据《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》GB/T50082-2009检测其开裂程度，计算结果平均值见表2.

根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2009检测样品的抗压强度及抗折强度，每项试验项目取5个样品，试验结果平均值见表2。

表1各组分及用量表

表2检测项目结果记录表

由表2可以看出，本发明实施例1-5的早期总开裂面积、抗压强度与抗折强度明显优于对比例1，说明本发明的组分及各组分的配比合理，能够有效提高防开裂性能；本发明实施例1-5的早期总开裂面积、抗压强度与抗折强度明显优于对比例2，说明本发明的制备方法能够一定程度上提高本发明的抗开裂性能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种膨胀抗裂纤维混凝土，其特征在于：包括下述重量份数的组分：水泥80-100份、沙子130-150份、石子210-240份、水38-42份、粉煤灰18-22份、矿粉15-25份、改性聚丙烯纤维0.15-0.20份、减水剂混合物1.6-2.5份以及硫酸铝钙膨胀剂2-6份；

所述改性聚丙烯纤维为聚丙烯纤维经过接枝极性基团及截面异形化处理；所述减水剂混合物为聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂按照质量比1:1的混合物。

2.根据权利要求1所述的一种膨胀抗裂纤维混凝土，其特征在于：包括下述重量份数的组分：水泥80份、沙子138份、石子220份、水38份、粉煤灰22份、矿粉20份、改性聚丙烯纤维0.19份、减水剂混合物1.6份以及硫酸铝钙膨胀剂3份。

3.根据权利要求1或2所述的一种膨胀抗裂纤维混凝土，其特征在于：所述改性聚丙烯纤维采用2-4种不同长度束状单丝按照相同比例掺和后的混合物。

4.根据权利要求1或2所述的膨胀抗裂纤维混凝土，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥，3d强度不低于23MPa，28d不低于47MPa。

5.根据权利要求1或2所述的一种膨胀抗裂纤维混凝土，其特征在于：所述沙子为Ⅱ区中砂，细度模数为2.3-3.0之间，含泥量≤3%，泥块含量≤1%。

6.根据权利要求1或2所述的一种膨胀抗裂纤维混凝土，其特征在于：所述石子为连续级配5-31.5mm的碎石，泥块含量≤0.5%，含泥量≤1%。

7.根据权利要求1或2所述的一种膨胀抗裂纤维混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为电厂Ⅰ级粉煤灰，细度≤12%，烧失量≤5%；所述改性聚丙烯纤维的抗拉强度≥450MPa，弹性模量≥3000MPa。

8.根据权利要求1或2所述的一种膨胀抗裂纤维混凝土，其特征在于：所述硫酸铝钙膨胀剂限制膨胀率：水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%。

9.如权利要求1或2所述的一种膨胀纤维混凝土的制备方法，包括下列步骤：

a）先将沙子、石子和水同时投入搅拌机，搅拌时间10~20s；

b）再依次投入水泥、硫酸铝钙膨胀剂、粉煤灰和矿粉，进行搅拌，搅拌时间20~40s；

c）依次投入水和减水剂混合物，进行搅拌，搅拌时间20~40s；

d）最后投入改性聚丙烯纤维，进行搅拌，搅拌时间为40~70s。