CN112960951A - 混凝土与纤维复合筋组合的预制结构及混凝土制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了混凝土与纤维复合筋组合的预制结构及混凝土制备方法，属于混凝土材料技术领域。本发明采用的高强轻质混凝土，按如下重量份进行配比：水泥330‑355份、水115‑125份、轻砂200‑220份、河砂180‑195份、轻骨料490‑520份、复合掺合料125‑140份、功能型外加剂9.8‑10.8份、微珠15‑20份、减缩剂24‑33份和聚丙烯纤维1.8份，轻砂采用页岩陶砂，轻骨料为赤泥陶粒或污泥陶粒，复合掺合料由矿渣粉、粉煤灰和硅灰混合而成，该混凝土容重更低，干燥收缩值也更低。本发明的预制结构采用了玻璃纤维筋，高强轻质耐腐蚀，适用于沿海或离岸地区、高原盐湖地区以及高抗震等级地区。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土材料技术领域，尤其涉及混凝土与纤维复合筋组合的预制结构及混凝土制备方法。
背景技术
钢筋混凝土结构作为当今最主要的建筑结构，已经经历了近百年的发展和应用，有效的利用混凝土的抗压强度高和钢筋拉伸强度高的特性，完美的结合为一种结构形式，优势互补，成为了风靡世界的建筑结构形式。但随着时代的发展，特别是海洋、盐湖等强腐蚀地区，钢筋混凝土中钢筋在腐蚀介质中锈蚀，混凝土剥落或涨裂的问题日益突出，而且钢筋混凝土自重过大，对于对抗震有较高要求的现代建筑并不适用。
对于轻筋，目前纤维复合筋已经有了一定的市场应用，纤维复合筋比普通钢筋轻质、高强，其密度仅为普通钢筋的1/6，拉伸强度为普通钢筋的10倍以上，而且抗强腐蚀介质的侵蚀的能力强，是作为对承载力有较高要求的结构或构件中国代替钢筋的一种选择。
目前随着装配式建筑、大跨径结构等新型建筑结构和构件的兴起，结构的轻量化成为建筑工业化运输和安装等的必然要求，而保温是建筑节能的基础。随着建筑工业化的快速发展和世界对建筑节能的要求，轻质和保温成为建筑材料发展的必然趋势。
因此对于混凝土结构的轻质化研究，对预制构件领域来说，是重要的研究课题。通常，混凝土轻质化存在两个技术路线，一是通过材料的高强高韧性提高结构的承载力，进而减小构件的截面尺寸，降低构件质量；二是在结构承载力无明显降低的情况下，通过降低材料容重，减轻结构重量。
混凝土在制备的过程中可以大量采用铁尾矿渣、粉煤灰等固体废弃物(一般可30％-50％替代水泥熟料)，混凝土生产成本可降低10％，经济和社会效益显著。
现有技术至少存在以下不足：
1.轻骨料混凝土的容重仍然偏大，目前传统的吊装和运输机械仍然不能满足要求，无法用于预制构件的生产。
2.钢筋混凝土中钢筋在腐蚀介质中锈蚀，混凝土剥落或涨裂的问题日益突出，而且钢筋混凝土自重过大，对于对抗震有较高要求的现代建筑并不适用。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种混凝土与纤维复合筋组合的预制结构，本发明中采用的混凝土为高强轻质混凝土，除常规混凝土使用的水泥、水、轻砂、河砂、轻骨料、复合掺合料和功能型外加剂以外，添加了分微珠、减缩剂和聚丙烯纤维，按重量份水泥330-355份、水115-125份、轻砂200-220份、河砂180-195份、轻骨料490-520份、复合掺合料125-140份、功能型外加剂9.8-10.8份、微珠15-20份、减缩剂24-33份和聚丙烯纤维1.8份，轻砂采用陶砂，轻骨料采用赤泥，所述页岩陶砂与所述河砂采用重量比页岩陶砂:河砂＝10:9的比例进行混合，复合掺合料由矿渣粉、粉煤灰和硅灰混合而成，其中，粉煤灰与矿渣的重量比为(1-1.3):1，粉煤灰与硅灰的重量比为10:1，本发明采用的混凝土容重相比同强度等级混凝土降低40％～50％，干燥收缩值仅为同强度等级混凝土的80％左右。同时采用了由玻璃纤维筋和玄武岩纤维筋的纤维复合筋，与上述混凝土配合使用，使得本发明提供的预制结构，高抗裂、轻、以及耐腐蚀，适用于沿海或离岸地区、高原盐湖地区以及高抗震等级地区。
本发明提供了一种混凝土与纤维复合筋组合的预制结构，
所述混凝土为高强轻质混凝土，包括组分水泥、水、轻砂、河砂、轻骨料、复合掺合料和功能型外加剂，还包括组分微珠、减缩剂和聚丙烯纤维；
各所述组分按以下重量份配比：
水泥330-355份；水115-125份；轻砂200-220份；河砂180-195份；轻骨料490-520份；复合掺合料125-140份；功能型外加剂9.8-10.8份；微珠15-20份；减缩剂24-33份；聚丙烯纤维1.8份；
所述功能型外加剂由早强剂、聚羧酸减水剂和引气剂复合配置而成；
所述早强剂用量为胶凝材料总量的0.2％～0.3％，所述引气剂用量为水泥用量的0.25％～0.35％，所述聚羧酸减水剂用量为胶凝材料总量的1.8％～2.5％；
所述胶凝材料总量为水泥和矿物掺合料用量的总和；所述矿物掺合料包括轻砂、河砂、轻骨料和复合掺合料；
所述预制结构采用纤维复合筋作为箍筋和受力筋；
所述纤维复合筋包括玻璃纤维筋；
所述玻璃纤维筋表面进行耐碱涂层处理。
优选地，所述复合掺合料由矿渣粉、粉煤灰和硅灰混合而成，其中，粉煤灰与矿渣的重量比为(1-1.3):1，粉煤灰与硅灰的重量比为10:1。
优选地，所述轻砂为页岩陶砂，所述轻骨料为赤泥或污泥陶粒；
所述轻砂堆积密度600～700kg/m3，筒压强度>5.0Mpa，吸水率<3％；
所述轻骨料堆积密度600～700kg/m3，筒压强度>8.0Mpa，吸水率<5％。
优选地，所述页岩陶砂与所述河砂按照重量比10:9的比例进行混合。
优选地，所述功能型外加剂减水率≥35％，含气量3.5～4％，28d气泡间距系数≤250μm。
优选地，所述早强剂为氯化钙类，所述引气剂为烷基和烷基芳烃磺酸类。
优选地：
所述玻璃纤维筋参数抗拉强度≥650Mpa，抗剪切强度≥120Mpa，弹性模量≥50Gpa，为螺纹状玻璃纤维筋；
所述玻璃纤维筋作为箍筋时，直径采用6-8mm；
所述玻璃纤维筋作为受力筋时，根据承载力设计要求直径采用12-30mm；
所述预制结构采用纤维复合筋和高强轻质混凝土作为结构材料；
所述玻璃纤维筋采用钢丝绑扎或搭接的方式进行连接。
优选地：
所述减缩剂符合建材行业标准JC/T 2361-2016《砂浆、混凝土减缩剂》的要求；
所述水泥采用P.Ⅱ52.5水泥。
本发明提供了一种用于上述混凝土与纤维复合筋组合的预制结构的混凝土的制备方法，包括如下步骤：
将330-355份水泥、125-140份复合掺合料和180-195份河砂混合搅拌T1时间；
加入490-520份轻骨料和200-220份轻砂，再混合搅拌T2时间；所述轻骨料和所述轻砂在加入前需提前润湿，至少充分吸水1天，吸水量在加入的水组分重量中扣除；
加入115-125份水和9.8-10.8份功能型外加剂，混合搅拌，在混合搅拌过程中缓慢、分散加入15-20份微珠、24-33份减缩剂和1.8份聚丙烯纤维，混合搅拌时间为T3时间。
优选地，T1至少为30s，T2至少为30s，T3至少为120s。
与现有技术相对比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明由于采用水泥、水、轻砂、河砂、轻骨料、复合掺合料、功能型外加剂、微珠、减缩剂和聚丙烯纤维按文中所述配比制成的高强轻质混凝土，结构自重轻，弹性模量低，地震波作用下结构的振动周期短，且混凝土内部的孔隙可以有效耗散地震波的作用，因此比较钢筋混凝土结构，其抗震性能明显提高；
(2)本发明由于轻质混凝土内部的多孔结构和采用了非导热材料的纤维复合筋，该预制结构的保温隔热效果非常显著，其导热系数比普通混凝土降低20-30％，结合其高抗裂和轻质的特点，非常适用于北方地震多发地区的多高层工业与民用建筑；
(3)本发明采用的高强轻质混凝土和纤维复合筋均属于非金属材料，在氯盐、硫酸盐等高腐蚀环境中服役特性良好，不会发生因钢筋锈蚀或混凝土涨裂而导致的结构失效问题，因此非常适用于海洋，特别是离岸环境的建筑中。
附图说明
图1是本发明的一个实施例使用的高强轻质混凝土制备工艺流程图；
图2是本发明的一个实施例的玻璃纤维筋在轻质结构混凝土预制构件中的配筋结构示意图；图中字母A代表玻璃纤维筋，即纵向配置3根或4根直径为14mm的玻璃纤维受力筋，B代表玄武岩纤维筋，即横向配置直径为10mm的玄武岩纤维箍筋，每隔100mm布置一根；
图3是本发明的一个实施例的弯曲荷载作用下纤维复合筋-轻质结构混凝土荷载位移曲线图(L1为玻璃纤维筋与C50轻质结构混凝土梁的荷载-位移曲线，L2为钢筋与C50混凝土结构梁的荷载-位移曲线)；
图4是钢筋与轻质结构混凝土粘结滑移曲线；曲线与坐标轴包围的面积标志钢筋与混凝土之间的粘结力；
图5是本发明的一个实施例的纤维复合筋与轻质结构混凝土粘结滑移曲线；曲线与坐标轴包围的面积标志玻璃纤维筋与混凝土之间的粘结力；
图6是钢筋-轻质结构混凝土梁受剪荷载-挠度曲线图；
图7是本发明的一个实施例的纤维复合筋-轻质结构混凝土受剪荷载-挠度曲线图。
具体实施方式
下面结合附图1-7，对本发明的具体实施方式作详细的说明。
本发明提供了一种混凝土与纤维复合筋组合的预制结构，
所述混凝土为高强轻质混凝土，包括组分水泥、水、轻砂、河砂、轻骨料、复合掺合料和功能型外加剂，还包括组分微珠、减缩剂和聚丙烯纤维；
各所述组分按以下重量份配比：
水泥330-355份；水115-125份；轻砂200-220份；河砂180-195份；轻骨料490-520份；复合掺合料125-140份；功能型外加剂9.8-10.8份；微珠15-20份；减缩剂24-33份；聚丙烯纤维1.8份；
所述功能型外加剂由早强剂、聚羧酸减水剂和引气剂复合配置而成；
所述早强剂用量为胶凝材料总量的0.2％～0.3％，所述引气剂用量为水泥用量的0.25％～0.35％，所述聚羧酸减水剂用量为胶凝材料总量的1.8％～2.5％；
本发明中早强剂和减水剂的掺量依据混凝土的初凝和终凝时间(早强剂)、流动性(减水剂)决定，本发明推荐的掺量为试验所得，使得制备混凝土的过程流动性及凝固时间很好地配合，流动性好，且凝固时间又不太长；本发明中引气剂的掺量为常规混凝土拌合物的10-15倍，常规混凝土中的引气剂主要起抗冻的作用，而本发明中引气剂主要起到降低混凝土容重的作用，混凝土中掺加引气剂引入气泡，在混凝土中均匀排列，试验证明可在轻骨料混凝土的基础上再降低容重20～30％，虽然同时带来了混凝土强度损失10％的弊病，但可通过降低混凝土水胶比的办法来克服强度损失的问题。
所述胶凝材料总量为水泥和矿物掺合料用量的总和；所述矿物掺合料包括轻砂、河砂、轻骨料和复合掺合料；
所述预制结构采用纤维复合筋作为箍筋和受力筋；
所述纤维复合筋包括玻璃纤维筋；
所述玻璃纤维筋表面进行耐碱涂层处理。
作为优选实施方式，所述复合掺合料由矿渣粉、粉煤灰和硅灰混合而成，其中，粉煤灰与矿渣的重量比为(1-1.3):1，粉煤灰与硅灰的重量比为10:1。
复合掺合料中的三种矿物掺合料是目前常规的矿物掺合料，三种掺合料的活性指数为粉煤灰<矿渣<硅灰。制备强度等级大于C60的混凝土，一般必须掺加硅灰。但硅灰颗粒过细，黏性过大，混凝土中掺量过多的话，严重影响流动性，而且三种矿物掺合料中硅灰价格最为昂贵，其造价为粉煤灰和矿粉的10倍。因此通过大量试验，本发明中硅灰掺量为粉煤灰重量的10％即可达到最佳效果，即粉煤灰与硅灰的重量比为10:1。目前的混凝土拌合站中均采用粉煤灰和矿粉双掺的方式，比例2:1或1:1，因为矿粉和粉煤灰从价格、功能到性能参数差别不大。本发明基于大量试验结果证明，粉煤灰:矿渣＝(1-1.3):1更好，其中由于粉煤灰对混凝土流动性的提高更为有利，其掺量可稍微比矿粉多一点。
作为优选实施方式，所述轻砂为页岩陶砂，所述轻骨料为赤泥或污泥陶粒；
所述轻砂堆积密度600～700kg/m3，筒压强度>5.0Mpa，吸水率<3％；
所述轻骨料堆积密度600～700kg/m3，筒压强度>8.0Mpa，吸水率<5％。
作为优选实施方式，所述页岩陶砂与所述河砂按照重量比10:9的比例进行混合。
一般轻骨料混凝土均采用河砂，有的为了减轻重量，全部采用陶砂，但试验发现：如果全部采用陶砂，由于陶砂的颗粒形状(陶砂是人工制备的)和吸水性，混凝土的流动性非常差，不能达到自密实的效果，而全部采用河砂的话，混凝土的容重要提高10％，且目前河砂由于国家政策限制，市场稀缺，价格昂贵，材料性能也非常不稳定(含泥量多，还可能出现海砂等)。因此通过试验表明了页岩陶砂与河砂的重量比为10:9，可以充分发挥页岩陶砂和河砂各自的优势，达到既降低自重，又达到自密实的效果。
作为优选实施方式，所述功能型外加剂减水率≥35％，含气量3.5～4％，28d气泡间距系数≤250μm。
作为优选实施方式，所述早强剂为氯化钙类，所述引气剂为烷基和烷基芳烃磺酸类。
作为优选实施方式：
所述玻璃纤维筋参数抗拉强度≥650Mpa，抗剪切强度≥120Mpa，弹性模量≥50Gpa，为螺纹状玻璃纤维筋；
所述玻璃纤维筋作为箍筋时，直径采用6-8mm；
所述玻璃纤维筋作为受力筋时，根据承载力设计要求直径采用12-30mm；
所述预制结构采用纤维复合筋和高强轻质混凝土作为结构材料；
所述玻璃纤维筋采用钢丝绑扎或搭接的方式进行连接。
采用纤维复合筋和高强轻质混凝土作为结构材料，可制作原来钢筋混凝土结构的预制构件，如梁、板、柱、剪力墙等，但是比原来钢筋混凝土结构的预制结构更轻，强度更高，更耐腐蚀；
纤维复合筋的配筋方式与钢筋在混凝土中的配筋方式相同，只是钢筋可以焊接，纤维复合筋只能采用钢丝绑扎或搭接的方式进行；
作为优选实施方式：
所述减缩剂符合建材行业标准JC/T 2361-2016《砂浆、混凝土减缩剂》的要求；
所述水泥采用P.Ⅱ52.5水泥。
本发明提供了一种用于上述混凝土与纤维复合筋组合的预制结构的混凝土的制备方法，包括如下步骤：
将330-355份水泥、125-140份复合掺合料和180-195份河砂混合搅拌T1时间；
加入490-520份轻骨料和200-220份轻砂，再混合搅拌T2时间；所述轻骨料和所述轻砂在加入前需提前润湿，至少充分吸水1天，吸水量在加入的水组分重量中扣除；
加入115-125份水和9.8-10.8份功能型外加剂，混合搅拌，在混合搅拌过程中缓慢、分散加入15-20份微珠、24-33份减缩剂和1.8份聚丙烯纤维，混合搅拌时间为T3时间。
作为优选实施方式，所述复合掺合料由矿渣粉、粉煤灰和硅灰混合而成，其中，粉煤灰与矿渣的重量比为(1-1.3):1，粉煤灰与硅灰的重量比为10:1。
作为优选实施方式，所述轻砂为页岩陶砂，所述轻骨料为赤泥或污泥陶粒；
作为优选实施方式，所述轻砂堆积密度600～700kg/m3，筒压强度>5.0Mpa，吸水率<3％；
作为优选实施方式，所述轻骨料堆积密度600～700kg/m3，筒压强度>8.0Mpa，吸水率<5％；
作为优选实施方式，所述页岩陶砂与所述河砂按照重量比10:9的比例进行混合；
作为优选实施方式，所述功能型外加剂减水率≥35％，含气量3.5～4％，28d气泡间距系数≤250μm；
作为优选实施方式，所述早强剂为氯化钙类，所述引气剂为烷基和烷基芳烃磺酸类。
采用先干料充分搅拌，再加水湿搅拌的工艺，保证轻骨料搅拌前充分润湿，首先有利于干料充分拌和均匀，水泥充分包裹骨料，其次加入水后可充分与水泥水化，而不会被轻骨料吸收，保障混凝土微结构的密实。
作为优选实施方式，T1至少为30s，T2至少为30s，T3至少为120s。
实施例1
根据本发明的一个具体实施方案，下面具体介绍本发明的详细内容，本实施例采用的设计强度等级为C60的高强轻质混凝土。
包括组分水泥、水、轻砂、河砂、轻骨料、复合掺合料和功能型外加剂，还包括组分微珠、减缩剂和聚丙烯纤维；
各所述组分按以下重量份配比：
水泥330份；水125份；轻砂200份；河砂180份；轻骨料490份；复合掺合料125份；功能型外加剂9.8份；微珠15份；减缩剂24份；聚丙烯纤维1.8份。
所述轻砂为页岩陶砂，所述轻骨料为赤泥或污泥陶粒；
所述轻砂堆积密度700～850kg/m3，筒压强度>5.0Mpa，吸水率<5％；
所述轻骨料堆积密度600～700kg/m3，筒压强度>8.0Mpa，吸水率<7％。
所述页岩陶砂与所述河砂按照重量比10:9的比例进行混合。
所述功能型外加剂由早强剂、聚羧酸减水剂和引气剂复合配置而成。
所述功能型外加剂减水率≥35％，含气量3.5～4％，28d气泡间距系数≤250μm。
所述复合掺合料由矿渣粉、粉煤灰和硅灰混合而成，其中，粉煤灰与矿渣的重量比为(1-1.3):1，粉煤灰与硅灰的重量比为10:1。
上述高强轻质混凝土的制备方法，包括如下步骤：
将330份水泥、125份复合掺合料和180份河砂混合搅拌30s；
加入490份轻骨料和200份轻砂，再混合搅拌30s；
加入125份水和9.8份功能型外加剂，混合搅拌，在混合搅拌过程中缓慢、分散加入15份微珠、24份减缩剂和1.8份聚丙烯纤维，混合搅拌时间为120s。
制备过程中，所述轻骨料和轻砂在加入前需提前润湿，至少充分吸水1天，吸水量在加入的水组分重量中扣除。
表1设计强度等级为C60的各组分配比及混凝土参数
实施例2
根据本发明的一个具体实施方案，下面具体介绍本发明的详细内容，本实施例采用的设计强度等级为C70的高强轻质混凝土。
除以下条件以外，其他条件均与实施例1相同。
高强轻质混凝土包括组分水泥、水、轻砂、河砂、轻骨料、复合掺合料和功能型外加剂，还包括组分微珠、减缩剂和聚丙烯纤维；
各所述组分按以下重量份配比：
水泥340份；水120份；轻砂210份；河砂190份；轻骨料500份；复合掺合料130份；功能型外加剂10.2份；微珠18份；减缩剂28份；聚丙烯纤维1.8份。
上述高强轻质混凝土的制备方法，包括如下步骤：
将340份水泥、130份复合掺合料和190份河砂混合搅拌30s；
加入500份轻骨料和210份轻砂，再混合搅拌30s；
加入120份水和10.2份功能型外加剂，混合搅拌，在混合搅拌过程中缓慢、分散加入18份微珠、28份减缩剂和1.8份聚丙烯纤维，混合搅拌时间为120s。
制备过程中，所述轻骨料和轻砂在加入前需提前润湿，至少充分吸水1天，吸水量在加入的水组分重量中扣除。
表2设计强度等级为C70的各组分配比及混凝土参数
实施例3
根据本发明的一个具体实施方案，下面具体介绍本发明的详细内容，本实施方案本发明采用的设计强度等级为C80的高强轻质混凝土。
除以下条件以外，其他条件均与实施例1相同。
高强轻质混凝土包括组分水泥、水、轻砂、河砂、轻骨料、复合掺合料和功能型外加剂，还包括组分微珠、减缩剂和聚丙烯纤维；
各所述组分按以下重量份配比：
水泥355份；水115份；轻砂220份；河砂195份；轻骨料520份；复合掺合料140份；功能型外加剂10.8份；微珠20份；减缩剂33份；聚丙烯纤维1.8份。
上述高强轻质混凝土的制备方法，包括如下步骤：
将355份水泥、140份复合掺合料和195份河砂混合搅拌30s；
加入520份轻骨料和220份轻砂，再混合搅拌30s；
加入115份水和10.8份功能型外加剂，混合搅拌，在混合搅拌过程中缓慢、分散加入20份微珠、33份减缩剂和1.8份聚丙烯纤维，混合搅拌时间为120s。
制备过程中，所述轻骨料和轻砂在加入前需提前润湿，至少充分吸水1天，吸水量在加入的水组分重量中扣除。
表3设计强度等级为C80的各组分配比及技术指标
表4普通C60-C80混凝土各组分配比及技术指标
表5本发明C60-C80混凝土各组分配比及技术指标
综合上面三个实施例综合数据表5以及现有技术中的普通C60-C80混凝土数据表4，可以看出，本发明预制结构采用的高强轻质混凝土，在保证混凝土强度的前提下，混凝土容重相较同强度等级混凝土降低40％左右，干燥收缩值仅为同强度等级混凝土的80％左右，在保证混凝土强度不低于C60的前提下，且耐久性没有明显下降的情况下，混凝土容重大幅降低，早龄期收缩减少15％。
实施例4
图2给出了本发明的一个实施例的玻璃纤维筋在轻质结构混凝土预制构件中的配筋结构示意图；图中字母A代表玻璃纤维筋，即纵向配置3根或4根直径为14mm的玻璃纤维受力筋，B代表玄武岩纤维筋，即横向配置直径为10mm的玄武岩纤维箍筋，每隔100mm布置一根。
实施例5
图3示出了本发明的一个实施例在弯曲荷载作用下纤维复合筋-轻质结构混凝土荷载位移曲线图(L1为玻璃纤维筋与C50轻质结构混凝土梁的荷载-位移曲线，L2为钢筋与C50混凝土结构梁的荷载-位移曲线)，通过图3可以看出，采用玻璃纤维筋与C50的轻质结构混凝土结构，与同强度等级的钢筋混凝土相比，在弯曲荷载作用下，其抗弯承载力略有提升，且曲线的下降段明显，该结构是一种延性结构，纤维复合筋替代钢筋后，结构抗弯承载力有一定的提高，仍是一种延性结构，但结构的自重显著轻量化。
实施例6
图4-图5给出了本发明的一个实施例纤维复合筋/钢筋与C50轻质结构混凝土的粘结强度对比图。表6中d为筋材的直径，这里取25毫米。从图4-5和表6分析可知，纤维复合筋与轻质结构混凝土的粘结强度大于钢筋与轻质结构混凝土的粘结强度，导致结构在外部荷载作用下，纤维复合筋可承受更大的粘结滑移能力，即强度更高。
表6纤维复合筋/钢筋与轻质结构混凝土试件滑移破坏时的平均粘结强度
实施例7
图6-7分别给出了本发明的一个实施例纤维复合筋与钢筋和C60轻质结构混凝土梁抗剪性能试验分析。从图中可以看出通过上述实例可以看出，采用玻璃纤维筋与C60的轻质结构混凝土结构，与同强度等级的钢筋混凝土相比，其抗剪承载力没有明显变化，斜裂缝分布位置和宽度基本相同，可以判定纤维复合筋替代钢筋后，结构抗剪承载力没有明显变化，但结构的自重显著轻量化。
实施例8
根据本发明的一个具体实施方案，下面给出本发明的一个实施例的预制结构与钢筋混凝土预制结构的梁的跨中弯矩对比。
表7本发明预制结构与钢筋混凝土预制结构的梁的跨中弯矩值对比
从上面的表7可以看出，采用本发明所述的高强轻质混凝土及纤维复合筋的预制结构的梁的跨中弯矩无论是理论值还是试验值都比钢筋混凝土预制结构的大，且试验值比钢筋混凝土的梁的跨中弯矩大很多，说明本发明在比钢筋混凝土轻很多的前提下，承重力更大。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种混凝土与纤维复合筋组合的预制结构，其特征在于：
所述混凝土为高强轻质混凝土，包括组分水泥、水、轻砂、河砂、轻骨料、复合掺合料和功能型外加剂，还包括组分微珠、减缩剂和聚丙烯纤维；
各所述组分按以下重量份配比：
水泥330-355份；水115-125份；轻砂200-220份；河砂180-195份；轻骨料490-520份；复合掺合料125-140份；功能型外加剂9.8-10.8份；微珠15-20份；减缩剂24-33份；聚丙烯纤维1.8份；
所述功能型外加剂由早强剂、聚羧酸减水剂和引气剂复合配置而成；
所述早强剂用量为胶凝材料总量的0.2％～0.3％，所述引气剂用量为水泥用量的0.25％～0.35％，所述聚羧酸减水剂用量为胶凝材料总量的1.8％～2.5％；
所述胶凝材料总量为水泥和矿物掺合料用量的总和；所述矿物掺合料包括轻砂、河砂、轻骨料和复合掺合料；
所述预制结构采用纤维复合筋作为箍筋和受力筋；
所述纤维复合筋包括玻璃纤维筋；
所述玻璃纤维筋表面进行耐碱涂层处理。
2.根据权利要求1所述的混凝土与纤维复合筋组合的预制结构，其特征在于，所述复合掺合料由矿渣粉、粉煤灰和硅灰混合而成，其中，粉煤灰与矿渣的重量比为(1-1.3):1，粉煤灰与硅灰的重量比为10:1。
3.根据权利要求1所述的混凝土与纤维复合筋组合的预制结构，其特征在于，所述轻砂为页岩陶砂，所述轻骨料为赤泥或污泥陶粒；
所述轻砂堆积密度600～700kg/m3，筒压强度>5.0Mpa，吸水率<3％；
所述轻骨料堆积密度600～700kg/m3，筒压强度>8.0Mpa，吸水率<5％。
4.根据权利要求3所述的混凝土与纤维复合筋组合的预制结构，其特征在于，所述页岩陶砂与所述河砂按照重量比10:9的比例进行混合。
5.根据权利要求1所述的混凝土与纤维复合筋组合的预制结构，其特征在于，所述功能型外加剂减水率≥35％，含气量3.5～4％，28d气泡间距系数≤250μm。
6.根据权利要求5所述的混凝土与纤维复合筋组合的预制结构，其特征在于，所述早强剂为氯化钙类，所述引气剂为烷基和烷基芳烃磺酸类。
7.根据权利要求1所述的混凝土与纤维复合筋组合的预制结构，其特征在于：
所述玻璃纤维筋参数抗拉强度≥650Mpa，抗剪切强度≥120Mpa，弹性模量≥50Gpa，为螺纹状玻璃纤维筋；
所述玻璃纤维筋作为箍筋时，直径采用6-8mm；
所述玻璃纤维筋作为受力筋时，根据承载力设计要求直径采用12-30mm；
所述预制结构采用纤维复合筋和高强轻质混凝土作为结构材料；
所述玻璃纤维筋采用钢丝绑扎或搭接的方式进行连接。
8.根据权利要求1所述的混凝土与纤维复合筋组合的预制结构，其特征在于，所述减缩剂符合建材行业标准JC/T 2361-2016《砂浆、混凝土减缩剂》的要求；
所述水泥采用P.Ⅱ52.5水泥。
9.一种用于权利要求1-8任一项所述的预制结构的混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将330-355份水泥、125-140份复合掺合料和180-195份河砂混合搅拌T1时间；
加入490-520份轻骨料和200-220份轻砂，再混合搅拌T2时间；所述轻骨料和所述轻砂在加入前需提前润湿，至少充分吸水1天，吸水量在加入的水组分重量中扣除；
加入115-125份水和9.8-10.8份功能型外加剂，混合搅拌，在混合搅拌过程中缓慢、分散加入15-20份微珠、24-33份减缩剂和1.8份聚丙烯纤维，混合搅拌时间为T3时间。
10.根据权利要求9所述的混凝土的制备方法，其特征在于，T1至少为30s，T2至少为30s，T3至少为120s。
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|---|---|
| CN (1) | CN112960951A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113788652A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-12-14 | 上海建工建材科技集团股份有限公司 | 一种高流动性轻质高强混凝土及其制备方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10249844A (ja) * | 1997-03-13 | 1998-09-22 | Chichibu Onoda Cement Corp | 繊維補強ポリマーセメント組成物とその形成方法 |
| US6123485A (en) * | 1998-02-03 | 2000-09-26 | University Of Central Florida | Pre-stressed FRP-concrete composite structural members |
| CN103938803A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-07-23 | 浙江大学 | 高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合结构及应用和方法 |
| CN104251035A (zh) * | 2014-09-26 | 2014-12-31 | 郑州大学 | Frp筋纤维高强混凝土梁构件 |
| CN204081257U (zh) * | 2014-09-26 | 2015-01-07 | 郑州大学 | Frp筋纤维高强混凝土梁构件 |
| CN105070338A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-11-18 | 青岛理工大学 | 一种gfrp筋增强牺牲混凝土及其制备方法 |
| CN107489225A (zh) * | 2017-09-22 | 2017-12-19 | 辽宁工业大学 | 一种纤维筋海水海砂混凝土梁及其施工方法 |
| CN107698214A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-02-16 | 中国人民解放军后勤工程学院 | 具备自修复功能的海水海砂非金筋材水下人工鱼礁 |
| CN110005129A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-12 | 长安大学 | Frp筋纤维高强轻骨料混凝土梁构件及制作方法 |
| CN112266210A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-26 | 湖南工学院 | 一种轻质高强混凝土及其制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-03-01 CN CN202110227419.0A patent/CN112960951A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10249844A (ja) * | 1997-03-13 | 1998-09-22 | Chichibu Onoda Cement Corp | 繊維補強ポリマーセメント組成物とその形成方法 |
| US6123485A (en) * | 1998-02-03 | 2000-09-26 | University Of Central Florida | Pre-stressed FRP-concrete composite structural members |
| CN103938803A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-07-23 | 浙江大学 | 高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合结构及应用和方法 |
| CN104251035A (zh) * | 2014-09-26 | 2014-12-31 | 郑州大学 | Frp筋纤维高强混凝土梁构件 |
| CN204081257U (zh) * | 2014-09-26 | 2015-01-07 | 郑州大学 | Frp筋纤维高强混凝土梁构件 |
| CN105070338A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-11-18 | 青岛理工大学 | 一种gfrp筋增强牺牲混凝土及其制备方法 |
| CN107489225A (zh) * | 2017-09-22 | 2017-12-19 | 辽宁工业大学 | 一种纤维筋海水海砂混凝土梁及其施工方法 |
| CN107698214A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-02-16 | 中国人民解放军后勤工程学院 | 具备自修复功能的海水海砂非金筋材水下人工鱼礁 |
| CN110005129A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-12 | 长安大学 | Frp筋纤维高强轻骨料混凝土梁构件及制作方法 |
| CN112266210A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-26 | 湖南工学院 | 一种轻质高强混凝土及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 严捍东: "《新型建筑材料教程》", 31 January 2005, 中国建材工业出版社 * |
| 刘威震: "全GFRP筋混凝土柱抗震性能研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士）工程科技Ⅱ辑》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113788652A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-12-14 | 上海建工建材科技集团股份有限公司 | 一种高流动性轻质高强混凝土及其制备方法 |
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