CN108558310A - 一种掺加硅灰和聚丙烯纤维的高性能轻骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种掺加硅灰和聚丙烯纤维的高性能轻骨料混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种掺加硅灰和聚丙烯纤维的高性能轻骨料混凝土及其制备方法，上述轻骨料混凝土以每立方米轻骨料混凝土计，由如下物料组成：水泥432‑486kg、硅灰0.1‑64.8kg、陶粒551‑620kg、水141‑162kg、河砂707‑750kg、聚丙烯纤维0.3‑1.2kg、玄武岩纤维0.8‑3.5kg、减水剂4.32‑5.4kg。本发明所配置的混凝土成品密度较小，符合轻骨料混凝土小于1950kg/m3的密度要求，经28天标准养护其抗压强度均在50MP以上，劈裂强度均在4.0MP以上，耐久性能良好。

Description

一种掺加硅灰和聚丙烯纤维的高性能轻骨料混凝土及其制备 方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种掺加硅灰和聚丙烯纤维的高性能轻骨料混凝土及其制备方法。
背景技术
我国地大物博，以水泥为胶凝材料的混凝土的原材料拥有量丰富。混凝土制造加工工艺简单，价格低廉，但是传统的建筑材料和构件在应用过程中易出现抗拉强度低、易开裂、脆性大、自重大、耐久性差等缺陷。
轻集料混凝土的出现解决了一些问题，轻集料混凝土的大量使用在保护环境、降低天然集料开采的同时，因其有效降低结构自重的特点节省了大量资源。随着轻集料混凝土的发展，轻质高强型混凝土已在高层建筑、桥梁等大跨度结构工程、地质条件相对复杂、耐久性能方面有特殊要求的工程中得以应用。
轻集料混凝土具有良好的工作性、高强、低收缩和高耐久性等特点，是高性能混凝土的主要发展方向之一，但是随着轻集料混凝土强度的提高，其脆性和收缩也相应增大，不利于使用。
发明内容
针对现有的轻集料混凝土存在的上述问题，现提供一种掺加硅灰和聚丙烯纤维的高性能轻骨料混凝土及其制备方法，旨在提供一种具有良好的抗拉强度、抗裂性、和易性、耐久性的高性能轻骨料混凝土。
具体技术方案如下：
本发明的第一个方面是提供一种掺加硅灰和聚丙烯纤维的高性能轻骨料混凝土，具有这样的特征，以每立方米轻骨料混凝土计，由如下物料组成：水泥432-486kg、硅灰0.1-64.8kg、陶粒551-620kg、水141-162kg、河砂707-750kg、聚丙烯纤维0.3-1.2kg、玄武岩纤维0.8-3.5kg、减水剂4.32-5.4kg。
上述的高性能轻骨料混凝土，还具有这样的特征，陶粒为碎石型页岩陶粒，其密度等级为900级，粒径为5-20mm，筒压强度为6.5MPa，表观密度为1505kg/m3，堆积密度为815kg/m3，1h吸水率为2.56％。
上述的高性能轻骨料混凝土，还具有这样的特征，河砂堆积密度为1560kg/m3，表观密度为2650kg/m3，含泥量≤2％，细度模数为2.65。
本发明中河砂由普通河砂经4.75mm方孔筛筛分获得。
上述的高性能轻骨料混凝土，还具有这样的特征，聚丙烯纤维为束状单丝纤维，其纤维直径为18-40μm，抗拉强度≥400MPa，断裂延伸率为6-20％，熔点为165-170℃，燃点580℃，密度为0.92g/cm3，弹性模量≥3600MPa。
本发明中聚丙烯纤维符合GB/T21120-2007中定义要求。
上述的高性能轻骨料混凝土，还具有这样的特征，减水剂为HSC聚羧酸高性能减水剂。
本发明中减水剂采用青岛虹厦外加剂厂生产的HSC聚羧酸高性能减水剂，其减水率为20％。
本发明中玄武岩纤维的长度为18-20mm。
本发明的第二个方面是提供一种上述高性能轻骨料混凝土的制备方法，具有这样的特征，包括如下步骤：
1)将陶粒浸水、沥干后获得表面呈饱和面干状态的陶粒；
2)向1)中获得的陶粒中按比例加入河砂并拌合均匀；
3)向2)中获得的的物料中按比例加入聚丙烯纤维并拌合均匀；
4)向3)中获得的的物料中按比例加入硅灰、水泥并拌合均匀；
5)按比例将减水剂与水混合均匀获得溶液，将所述溶液加入4)中获得的物料中并拌合均匀，即可获得上述高性能轻骨料。
上述方案的有益效果是：
(1)本发明中选用陶粒作为混凝土骨料，陶粒的选择和使用使得天然集料的开采和使用得到降低，从而使环境得到保护，而且陶粒混凝土有效降低了结构自重，因而更加适用于高层建筑和大跨境桥梁；
(2)本发明中选用“工业三废”中的硅灰作为混凝土掺合料，不仅减少了水泥的使用量，有效缓解了21世纪的能源问题、环境污染问题以及资源枯竭的问题，使混凝土更加具备绿色的特征，更加符合可持续发展的战略；同时，本发明中选用的硅灰的平均粒径在0.1μm的数量级上，相比普通水泥要低两个数量级，这就使得本发明中选用的硅灰具有很高的火山灰活性，火山灰反应起到微填料的作用，并使得孔隙细化，从而使得硬化浆体结构致密，同时由于硅灰的二次水化作用，新的水化硅酸钙凝胶体堵塞在毛细孔中，使毛细孔变小且不连续，大幅度提高了混凝土的密实性、强度、抗渗、抗冻等性能，本发明中硅灰的添加使得本发明中混凝土的各龄期抗压强度相比常规混凝土提高20％～80％；
(3)本发明中聚丙烯纤维的掺加以二维或三维网状结构均匀分散于陶粒混凝土中，聚丙烯纤维通过与骨料的咬合作用，加上与胶浆的粘聚作用，将基体的一部分拉应力传递给聚丙烯纤维，在增加了胶浆与骨料的粘附性的同时提高了骨料之间的粘结力，有效改善了陶粒混凝土的抗裂性能，减少了塑性收缩裂缝、延缓裂缝的发展，并相应地增加陶粒混凝土开裂后的承载能力与韧性的作用，提高了陶粒混凝土的稳定性、耐久性，其使用寿命也得到保证。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明的实施例中提供的高性能轻骨料混凝土的制备包括如下步骤：
1)将陶粒浸水1h后沥干12h，获得表面呈饱和面干状态的陶粒；
2)向1)中获得的陶粒中按比例加入河砂并拌合均匀；
3)向2)中获得的的物料中按比例加入聚丙烯纤维并拌合均匀；
4)向3)中获得的的物料中按比例加入硅灰、水泥并拌合均匀；
5)按比例将减水剂与水混合均匀获得溶液，将所述溶液加入4)中获得的物料中并拌合均匀，即可获得上述高性能轻骨料；
本发明的实施例中陶粒为密度等级为900级的碎石型页岩陶粒，其购自宜昌光大陶粒制品有限责任公司，其技术参数如下表所示：
本发明的实施例中河砂由普通河砂经4.75mm方孔筛筛分后获得，其技术参数如下表所示：
本发明的实施例中聚丙烯纤维符合GB/T21120-2007的定义，其技术参数如下表所示：
本发明的实施例中水泥为华新牌P.0.42.5型号普通硅酸盐水泥，硅灰中SiO2含量为97wt％。
本发明的实施例1-3中以每立方米轻骨料混凝土计，各物料组成如下表所示：
本发明中对比例中混凝土的制备方法与本申请中提供的高性能轻骨料混凝土的制备方法相同，其各物料组成如上表所示。
本发明的实施例及对比例提供的混凝土经装模、养护后性能测试如下表所示：
由上表可知，本发明所配置的混凝土成品密度较小，符合轻骨料混凝土小于1950kg/m3的密度要求，且经28天标准养护其抗压强度均在50MP以上，劈裂强度均在4.0MP以上，耐久性能良好。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种掺加硅灰和聚丙烯纤维的高性能轻骨料混凝土，其特征在于，以每立方米轻骨料混凝土计，由如下物料组成：水泥432-486kg、硅灰0.1-64.8kg、陶粒551-620kg、水141-162kg、河砂707-750kg、聚丙烯纤维0.3-1.2kg、玄武岩纤维0.8-3.5kg、减水剂4.32-5.4kg。
2.根据权利要求1所述的高性能轻骨料混凝土，其特征在于，所述陶粒为碎石型页岩陶粒，其密度等级为900级，粒径为5-20mm，筒压强度为6.5MPa，表观密度为1505kg/m3，堆积密度为815kg/m3，1h吸水率为2.56％。
3.根据权利要求1所述的高性能轻骨料混凝土，其特征在于，所述河砂的堆积密度为1560kg/m3，表观密度为2650kg/m3，含泥量≤2％，细度模数为2.65。
4.根据权利要求1所述的高性能轻骨料混凝土，其特征在于，所述聚丙烯纤维为束状单丝纤维，其纤维直径为18-40μm，抗拉强度≥400MPa，断裂延伸率为6-20％，熔点为165-170℃，燃点580℃，密度为0.92g/cm3，弹性模量≥3600MPa。
5.根据权利要求1所述的高性能轻骨料混凝土，其特征在于，所述减水剂为HSC聚羧酸高性能减水剂。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的高性能轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将陶粒浸水、沥干后获得表面呈饱和面干状态的陶粒；
2)向1)中获得的陶粒中按比例加入河砂并拌合均匀；
3)向2)中获得的的物料中按比例加入聚丙烯纤维并拌合均匀；
4)向3)中获得的的物料中按比例加入硅灰、水泥并拌合均匀；
5)按比例将减水剂与水混合均匀获得溶液，将所述溶液加入4)中获得的物料中并拌合均匀，即可获得上述高性能轻骨料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中浸水时间为1h，沥干时间为12h。
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