專利名稱：鋼-聚丙烯混雜纖維高性能混凝土的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型混凝土。具體地說，是一種摻有鋼纖維和聚丙烯纖維的高性 能混雜纖維增強混凝土，屬于混凝土技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
普通混凝土一般又水泥、砂、石子和水，通過拌合均勻后，成型、凝固而成。這種不 加任何添加劑的水泥其抗壓強度一般可以滿足工程實際需要。但其抗拉強度、抗彎強度、沖 擊韌性、抗?jié)B性能都比較差。為了改善混凝土性能，人們致力于研究高性能混凝土。高性能 混凝土所用的原材料，除傳統(tǒng)混凝土所用的水泥、砂、石和水四大組分外，還有化學外加劑 和礦物外加劑。使用新型的高效減水劑和磨細礦物外加劑是使混凝土達到高性能的主要技 術(shù)措施，前者能降低混凝土的水膠比，增大坍落度和控制混凝土的坍落度損失，提高混凝土 的致密性，使混凝土具有良好的工作性能；后者能填充膠凝材料的孔隙，參與膠凝材料的水 化，除提高混凝土的致密性外，還改善混凝土的界面結(jié)構(gòu)，提高混凝土的耐久性和強度。目前已有一些單位和研究者研制了單摻鋼纖維增強混凝土。由于鋼纖維能有效地 限制混凝土基體裂縫的開展，可以使得起抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度較普通混凝土顯著 地提高。單摻鋼纖維混凝土主要是提高混凝土的后期強度，而且鋼纖維的比較高，所有高摻 量的鋼纖維在工程上的應(yīng)用又受到經(jīng)濟效益的制約。單摻聚丙烯纖維主要是有助于混凝土的抗裂及抗?jié)B性能，抑制混凝土早期裂縫的 產(chǎn)生，提高混凝土的延性和抗沖擊性能。合適摻量的單摻聚丙烯纖維混凝土可以有明顯的 抗裂與增韌效果。但聚丙烯纖維混凝土對提高混凝土的強度無明顯作用。因此摻單一纖維對混凝土的增強、增韌、阻裂作用是有限的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有混凝土的不足之處，提供一種摻有鋼纖維和聚丙烯纖維 的混雜纖維高性能混凝土，使所制的混凝土既有較高的強度，又有較高的延性、抗裂性能、 抗?jié)B性能以及抗沖擊性能。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，在普通混凝土中加入低摻量的鋼纖維和聚丙烯 纖維，其中鋼纖維的體積率在0. 5% -1. 5%，聚丙烯纖維的體積率在0. 055% -0. 165%，其 余組分為摻量I級粉煤灰的普通混凝土。本發(fā)明通過將不同幾何尺寸，高彈模和低彈模的兩種纖維加入到混凝土中，發(fā)揮 兩種纖維在混凝土中的不同作用，即聚丙烯纖維限制混凝土的早期裂縫開展，改善混凝土 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，鋼纖維發(fā)揮在后期限制混凝土裂縫的發(fā)生和開展，提高混凝土的后期強度。纖維加入到混凝土中，會阻止裂縫的擴展，增加混凝土基體的強度和斷裂能。幾 何尺寸較小的聚丙烯纖維可橋接混凝土內(nèi)部分布的微裂縫，并抑制這些微裂縫發(fā)展成宏觀 裂縫。對于一般纖維摻量的混凝土，其宏觀裂縫在峰值荷載位置開始形成。隨著混凝土變 形的增加，微裂縫不斷擴大成宏觀裂縫，而此時幾何尺寸較大的纖維能阻止宏觀裂縫的擴展，從而使混凝土的韌性增強。在混凝土微裂縫的擴展過程中，較小幾何尺寸纖維對抑制裂 縫擴展起主導作用。在混凝土宏觀裂縫的擴展過程中，較大幾何尺寸纖維主要發(fā)揮抗裂作 用。此外，不同幾何尺寸纖維對混凝土的裂縫擴展的阻止作用不是孤立的，一種幾何尺寸纖 維能提高混凝土的性能，同時這種性能的提高又能增強另一種纖維作用的發(fā)揮，從而使混 凝土具有一定的混雜效應(yīng)，提高混凝土的強度和斷裂能。實驗表明，通過合適配合比的鋼纖 維和聚丙烯纖維，能有效地發(fā)揮兩者之間的正混雜作用，產(chǎn)生“1+1 > 2”的效果。通過鋼纖 維、聚丙烯纖維和基體混凝土之間的協(xié)調(diào)作用，可以有效地提高混凝土的強度，延性，韌性， 抗?jié)B性能，疲勞性能，收縮和徐變。本試驗中的數(shù)據(jù)分析表明抗壓強度的最大提高23.2%，劈拉強度最大的提高幅 度達到40.0%。拉壓比也有明顯的改善。本發(fā)明的鋼-聚丙烯混雜纖維高性能混凝土可以廣泛應(yīng)用于公路路面、橋面、機 場跑道、碼頭鋪面、工業(yè)建筑地面、房屋和橋梁結(jié)構(gòu)、水工結(jié)構(gòu)、特種結(jié)構(gòu)中；用于梁和疊合 梁的裂縫控制和抗剪性能的增強；交通隧道、輸水隧洞、溝壑等防水、防滲要求嚴格的結(jié)構(gòu)； 預(yù)制構(gòu)件；軍事工程以及修補加固工程。
具體實施例方式實施例1抗壓強度試驗采用正交試驗的設(shè)計方案。采用L18Q1XS7)正交表。鋼纖維考慮 三因素鋼纖維體積率(三水平0.5%，1.0%，1.5% )，鋼纖維的外形(兩水平波紋形和 端鉤形)，鋼纖維長徑比(30，50，70)；聚丙烯纖維考慮一個因素即聚丙烯纖維體積率(三水 平0. 055%,0. 11%,0. 165% )?；炷粱w的配合比方案 按以上配合比支撐150X 150X 150混凝土試塊，進行抗壓強度試驗。試驗結(jié)果如 下。 由以上的試驗結(jié)果可以看出抗壓強度最大值提高到64. 2Mpa，最大提高幅度達到 23. 2%?？箟簭姸鹊钠骄岣叻冗_到12. 2%。實施例2劈拉強度試驗采用正交試驗的設(shè)計方案。采用L18Q1XS7)正交表。鋼纖維考慮 三因素鋼纖維體積率(三水平0.5%，1.0%，1.5% )，鋼纖維的外形(兩水平波紋形和 端鉤形)，鋼纖維長徑比(30，50，70)；聚丙烯纖維考慮一個因素即聚丙烯纖維體積率(三水 平0. 055%,0. 11%,0. 165% )?；炷粱w的配合比方案 按以上配合比支撐150X 150X 150混凝土試塊，進行劈拉強度試驗。試驗結(jié)果如 下。
由以上的試驗結(jié)果可以看出劈拉強度最大值提高到4. 69Mpa，最大提高幅度達到 40. 0%?？箟簭姸鹊钠骄岣叻冗_到23. 8%。
權(quán)利要求
一種高性能混雜纖維混凝土，其特征在于，包含低摻量纖維組分范圍(纖維體積率)為鋼纖維0.5％-1.5％、聚丙烯纖維0.055％-0.165％。其余組為加有I級粉煤灰的普通混凝土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻有鋼纖維組分的混雜纖維高性能混凝土，其特征在于還包 括有-4%重量百分比的鋼筋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻有鋼纖維組分的混雜纖維高性能混凝土，其特征在于考慮 了鋼纖維的長徑比(30-70)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻有鋼纖維組分的混雜纖維高性能混凝土，其特征在于考慮 了鋼纖維的外形(波紋形和端鉤形)的特征參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述所摻的兩種纖維，其特征在于一種是類似鋼纖維的低斷裂伸長 纖維類；另一種是類似聚丙烯纖維的低高斷裂伸長纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求4，混雜纖維高性能混凝土所包含的兩種纖維特征在于 一種是類似鋼纖維的高模量纖維；另一種是類似聚丙烯纖維的低模量纖維。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計一種新型的建筑材料領(lǐng)域的高性能纖維混凝土。在基體混凝土中加入低摻量的鋼纖維和聚丙烯纖維。鋼纖維的體積率范圍為0.5％-1.5％；聚丙烯的體積率為0.055％-0.165％。基體混凝土中水泥采用C50，配合比為水泥16.8％，砂子32.2％，石子36.9％，水8.2％，粉煤灰5.7％，減水劑0.2％。通過加入的聚丙烯現(xiàn)在早期階段限制混凝土的裂縫開展，改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；鋼纖維在后期階段限制和延遲宏觀裂縫的發(fā)生和開展，連接已開展的部分裂縫，有效地提高混凝土的強度。同時，通過鋼纖維、聚丙烯纖維，基體混凝土三者協(xié)調(diào)工作，產(chǎn)生正混雜效應(yīng)，可以較好地改善混凝土的延性，韌性，抗?jié)B性能，疲勞性能，收縮和俆變，產(chǎn)生優(yōu)良的工作性能。
文檔編號C04B28/00GK101880138SQ20091006184
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月4日
發(fā)明者周健民 申請人:周健民