CN112551981A - 一种c120钢纤维混凝土及其制造方法 - Google Patents

一种c120钢纤维混凝土及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及混凝土技术领域，具体的说是一种C120钢纤维混凝土及其制造方法，该C120钢纤维混凝土，其原料如下：水泥为630‑680kg/m3、硅粉B为60‑80kg/m3、河砂为650‑750kg/m3、5‑10碎石B为150‑250、10‑20碎石B为750‑850kg/m3、水为120‑140kg/m3、减水剂为13‑18kg/m3和钢纤维为80‑110kg/m3。本发明C120钢纤维混凝土通过对原材料的选择，采用水养护制度，配制出工作性较好、28d强度达144MPa的高强混凝土，钢纤维的加入，对混凝土强度保证率有明显提高效果，抗折强度及弹性模量显著提高，并增强耐久性，单方混凝土总用水量不能低于140kg，以保证混凝土的工作性，碎石压碎值要求在6％以下以保证强度。

Description

一种C120钢纤维混凝土及其制造方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体为一种C120钢纤维混凝土及其制造方法。
背景技术
普通混凝土中由于用水量比水泥水化所需用水量多得多，造成在水泥石中和水泥石集料的界面区，存在大量各种孔径的孔隙以及混凝土中的微裂缝，这些都是影响混凝土力学和耐久性性能的根本原因，而高强混凝土就是要减少此类缺陷，提高密实度，减少微裂缝，达到改善混凝土的结构。为此，我们推出一种C120钢纤维混凝土及其制造方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种C120钢纤维混凝土及其制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种C120钢纤维混凝土，其原料如下：水泥为630-680kg/m3、硅粉B为60-80kg/m3、河砂为650-750kg/m3、5-10碎石B为150-250、10-20碎石B为750-850kg/m3、水为120-140kg/m3、减水剂为13-18kg/m3和钢纤维为80-110kg/m3。
优选的，所述水泥采用P.Ⅱ52.5级水泥。
优选的，所述硅粉为硅粉A和硅粉B两种供选择，硅粉A比表面积1560m2/g，SiO2含量90％，硅粉B比表面积1750m2/g，SiO2含量92％。
优选的，所述河砂采用马鞍山江砂，Ⅱ区中砂，细度模数为2.54，表观密度为2.6g/cm2。
优选的，所述碎石A采用横山的碎石，粒径G10：5-10mm，G20：10-25mm，压碎指标值为8.9％，采用二级配。
优选的，所述碎石B采用马鞍山的玄武岩碎石，粒径G10：5-10mm，G20：10-25mm，压碎指标值为5.4％，采用二级配。
优选的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，固含量为20％，减水率为25％。
优选的，所述钢纤维为端钩形钢纤维，抗拉强度≥1000。
本发明还提供了一种C120钢纤维混凝土的制造方法，具体包括以下步骤：
S1、将水泥、碎石A、碎石B、河砂、硅粉、水、减水剂和钢纤维依次倒入强制式搅拌机中；
S2、启动搅拌机，搅拌4min，得C120钢纤维混凝土。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过对原材料的选择，采用水养护制度，配制出工作性较好、28d强度达144MPa的高强混凝土。
(2)对于普通混凝土配合比设计规范中对高强混凝土配合比设计要求胶凝材料总量不大于600kg/m2，对于C120混凝土可突破此限制。
(3)水胶比需降低到0.20，以保证强度达到设计要求。
(4)钢纤维的加入，对混凝土强度保证率有明显提高效果，抗折强度及弹性模量显著提高，并增强耐久性。
(5)单方混凝土总用水量不能低于140kg，以保证混凝土的工作性。
(6)碎石压碎值要求在6％以下以保证强度。
(7)在养护上需水养护或其他同等效果养护，以保证水化充分进行。
附图说明
图1为本发明实施例1中坍落度变化曲线图；
图2为本发明实施例1中扩展度变化曲线结构示意图；
图3为本发明实施例1中倒坍落度变化曲线图；
图4为本发明实施例1中强度变化发展比较柱状图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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做出创造性劳动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。
一种C120钢纤维混凝土，其原料如下：水泥为630-680kg/m3、硅粉B为60-80kg/m3、河砂为650-750kg/m3、5-10碎石B为150-250、10-20碎石B为750-850kg/m3、水为120-140kg/m3、减水剂为13-18kg/m3和钢纤维为80-110kg/m3。
具体的，所述水泥采用P.Ⅱ52.5级水泥。
具体的，所述硅粉为硅粉A和硅粉B两种供选择，硅粉A比表面积1560m2/g，SiO2含量90％，硅粉B比表面积1750m2/g，SiO2含量92％。
具体的，所述河砂采用马鞍山江砂，Ⅱ区中砂，细度模数为2.54，表观密度为2.6g/cm2。
具体的，所述碎石A采用横山的碎石，粒径G10(5-10mm)，G20(10-25mm)，压碎指标值为8.9％，采用二级配。
具体的，所述碎石B采用马鞍山的玄武岩碎石，粒径G10(5-10mm)，G20(10-25mm)，压碎指标值为5.4％，采用二级配。
具体的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，固含量为20％，减水率为25％。
具体的，所述钢纤维为端钩形钢纤维，抗拉强度≥1000，钢纤维混在混凝土中不会结球，分布均匀，钢纤维粗糙而洁净的表面，能与混凝土中的水泥浆体牢固的结合，提高混凝土各种性能。
本发明还提供了一种C120钢纤维混凝土的制造方法，具体包括以下步骤：
S1、将水泥、碎石A、碎石B、河砂、硅粉、水、减水剂和钢纤维依次倒入强制式搅拌机中；
S2、启动搅拌机，搅拌4min，得C120钢纤维混凝土。
实施例1
一、进行初步配合比
为了选择合适的砂率和级配碎石，基准配合比参数为：水泥和掺合料共600kg，掺合料占10％，每立方米用水量140kg，包括减水剂水量，外加剂掺量为2.50％，水胶比为0.23。砂率与碎石级配因素见表1，本实施例提供了九组配合比见表2。配合比设计满足JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》。
表1砂率与骨料因素％
Figure BDA0002830970820000041
注：G10/G为粒径5～10mm碎石占总骨料质量的百分含量。
表2初步配合比
Figure BDA0002830970820000042
Figure BDA0002830970820000051
二、实验结果分析
混凝土采用强制式搅拌机搅拌，每次搅拌20L，搅拌时间4min，投料顺序依次是水泥、碎石A、碎石B、河砂、硅粉、水和减水剂，全部料倒入后启动搅拌机。搅拌好后测试混凝土坍落度、扩展度、倒坍落度和试块成型，试块成型统一用振动台振捣，采用自然养护，测试1、7、28d强度。测试结果见表3。
表3初步配合比试验结果
编号 坍落度 扩展度 倒坍落度 1d强度 7d强度 28d强度
编号1 220 500 20 43.5 75.0 85.8
编号2 225 620 20 43.5 77.6 88.5
编号3 230 610 18 42.0 76.8 85.5
编号4 240 610 16 41.5 72.0 83.6
编号5 250 620 17 41.5 65.8 78.5
编号6 240 620 8 40.5 58.5 72.1
编号7 235 540 15 47.2 81.5 88.9
编号8 245 580 18 52.5 92.0 92.5
编号9 225 600 17 48.5 85.5 88.5
(1)主要工作性参数曲线
如图1-3所示，从坍落度、扩展度和倒坍落度试验结果分析，编号5具有最高的坍落度和最大的扩展度，倒坍落度适中，即黏度适中。扩展度随坍落度的增大而增大，倒坍落度减少。
从砂率和碎石级配变化看，在保持42％的砂率条件下，坍落度、扩展度随5-10mm碎石所占比例的下降而提高，黏度也随之降低；在40％砂率条件下，坍落度和扩展度随5-10mm碎石所占比例的下降，出现升高后降低，黏度也出现拐点波动，说明在40％砂率和5-10mm碎石占30％，有较佳工作性；而在38％砂率条件下，坍落度出现升高后降低，扩展度和黏度升高一定程度后，变化不大。
(2)强度变化曲线
如图4所示，从强度试验结果分析：
①1d强度基本在40-50MPa之间，7d强度增长速度较快，之后强度增长缓慢，这可能是使用早强水泥引起后期强度增长不大；其中3龄期强度均最高为编号8；
②同种砂率的条件下，随G10含量减少，黏聚性下降，强度也有所下降；说明骨料级配对于特定的砂率有最佳比例，进而影响工作性和力学性能；
③G10含量相同，随砂率降低，黏聚性降低，强度相差不大；说明特定骨料下，不同砂率对强度影响不大，主要影响黏聚性；④在参考工作性和强度的条件下，选择砂率38％，G10含量30％，作为优化试验基础。
实施例2
在上述实施例1的试验结果中，28d强度测试仍未达到设计要求，故胶凝材料在600kg内，0.23水胶比下，未能配出Cl20混凝土，考虑到超高强混凝土与一般高强混凝土的不同，故提高胶凝材料用量，并降低水胶比到0.2.采用35％的砂率，为确保强度满足要求，同时加入钢纤维1.25％，98kg/m3，钢纤维的性能参数见表4。并比较两种压碎值碎石、两种硅粉和两种养护方式对高强混凝土工作性和强度的影响，优化后配合比见表5。
表4钢纤维性能参数
Figure BDA0002830970820000071
表5优化后配合比
编号 水胶比 水 水泥 硅粉 砂 石(5-10) 石(5-20) 减水剂 钢纤维 砂率
1 0.20 130 653 72 549 234 786 15.5 98 35
从试验上看硅粉的影响主要表现在混凝土流动性上，硅粉B比硅粉A更能改善混凝土的流动性，强度略有提高，两种不同硅粉的效果不同主要是因其SiO2含量不同，引起活性填充效应和增塑效应的不同。比较参数见表6，优化实验结果见表7。
表6比较参数
Figure BDA0002830970820000072
注：自然养护为脱模后，将试件放在试验室内不做任何养护措施；水养护，拆模后把试块放入水池中。
在试块的抗压试验中采用碎石A的试块在强度80-100MPa时破坏形式都表现为碎石碎裂，说明混凝土的强度高于岩石的强度，按压碎值表示8.9％的碎石，还不能满足C120混凝土使用要求碎石B破坏为水泥石，说明强度还可以提高。
表7优化试验结果
编号 坍落度 1d强度 7d强度 28d强度
1 200 44.5 78.8 88.5
2 210 47.6 78.5 99.6
3 200 52.5 85.6 95.5
4 205 58.6 83.5 105.5
5 220 49.5 85.5 92.5
6 230 48.5 82.6 96.5
7 220 55.8 98.5 120.5
8 225 56.5 120.5 144.2
在养护方式上，对于1d强度两种养护制度对强度影响不大，但7d以后强度相差大水养护总体上比自然养护的强度高，这主要是水养护条件下水分充足水泥水化进行较完全。
从上述比较试验中得出，采用硅粉B、碎石B和水养护按优化后配合比可以配制出C120高强混凝土。
实验结果表明：
(1)通过对原材料的选择，采用水养护制度，配制出工作性较好、28d强度达144MPa的高强混凝土。
(2)对于普通混凝土配合比设计规范中对高强混凝土配合比设计要求胶凝材料总量不大于600kg/m2，对于C120混凝土可突破此限制。
(3)水胶比需降低到0.20，以保证强度达到设计要求。
(4)钢纤维的加入，对混凝土强度保证率有明显提高效果，抗折强度及弹性模量显著提高，并增强耐久性。
(5)单方混凝土总用水量不能低于140kg，以保证混凝土的工作性。
(6)碎石压碎值要求在6％以下以保证强度。
(7)在养护上需水养护或其他同等效果养护，以保证水化充分进行。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种C120钢纤维混凝土，其特征在于：其原料如下：水泥为630-680kg/m3、硅粉B为60-80kg/m3、河砂为650-750kg/m3、5-10碎石B为150-250、10-20碎石B为750-850kg/m3、水为120-140kg/m3、减水剂为13-18kg/m3和钢纤维为80-110kg/m3。
2.根据权利要求1所述的一种C120钢纤维混凝土，其特征在于：所述水泥采用P.Ⅱ52.5级水泥。
3.根据权利要求1所述的一种C120钢纤维混凝土，其特征在于：所述硅粉为硅粉A和硅粉B两种供选择，硅粉A比表面积1560m2/g，SiO2含量90％，硅粉B比表面积1750m2/g，SiO2含量92％。
4.根据权利要求1所述的一种C120钢纤维混凝土，其特征在于：所述河砂采用马鞍山江砂，Ⅱ区中砂，细度模数为2.54，表观密度为2.6g/cm2。
5.根据权利要求1所述的一种C120钢纤维混凝土，其特征在于：所述碎石A采用横山的碎石，粒径G10：5-10mm，G20：10-25mm，压碎指标值为8.9％，采用二级配。
6.根据权利要求1所述的一种C120钢纤维混凝土，其特征在于：所述碎石B采用马鞍山的玄武岩碎石，粒径G10：5-10mm，G20：10-25mm，压碎指标值为5.4％，采用二级配。
7.根据权利要求1所述的一种C120钢纤维混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，固含量为20％，减水率为25％。
8.根据权利要求1所述的一种C120钢纤维混凝土，其特征在于：所述钢纤维为端钩形钢纤维，抗拉强度≥1000。
9.一种权利要求1所述的C120钢纤维混凝土的制造方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、将水泥、碎石A、碎石B、河砂、硅粉、水、减水剂和钢纤维依次倒入强制式搅拌机中；
S2、启动搅拌机，搅拌4min，得C120钢纤维混凝土。
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