一種低摻量鋼纖維改性粉末混凝土的制作方法
【專利說明】一種低摻量鋼纖維改性粉末混凝土 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及混凝土材料領(lǐng)域，尤其是一種采用超細(xì)鋼纖維的低摻量鋼纖維改性粉 末混凝土。
【背景技術(shù)】
[0002] 與一般的混凝土相比，鋼纖維粉末具有良好的抗壓強(qiáng)度、抗彎曲強(qiáng)度、韌性及較好 抗震、抗沖擊性能而被應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域，其獲得較佳力學(xué)性能的主要原因在于：在混凝 土中引入鋼纖維結(jié)構(gòu)。而其原理在于通過纖維與粉末混凝土水化產(chǎn)物界面進(jìn)行結(jié)合，提高 水化產(chǎn)物在對(duì)于抗壓強(qiáng)度主要是提高了三維方向的水化產(chǎn)物的變形約束力，在彎曲變形方 面主要是界面錨固強(qiáng)度與鋼纖維界面產(chǎn)生滑移做功，克服材料的脆性在一定程度上混凝土 結(jié)構(gòu)由剛性體轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥泽w，因此，鋼纖維在粉末混凝土結(jié)構(gòu)中是力學(xué)指標(biāo)特別是抗折性 能的核心因素。如申請(qǐng)?zhí)枮?01410759790. 1名為"一種高性能活性粉末混凝土"的中國發(fā) 明專利申請(qǐng)公開了一種高性能活性粉末混凝土，主要由以下幾種材料組成：水泥、石英砂、 石英粉、硅灰、減水劑，碳纖維和水膠；按照質(zhì)量比配比如下：水泥為1，石英砂為1. 1，硅灰 為0. 25,石英粉為0. 3,減水劑為0. 02,鋼纖維為0. 35,水膠為0. 18。該混凝土中摻入了 普通鋼纖維承擔(dān)界面受拉作用，可以使混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到150Mpa以上，抗折強(qiáng)度達(dá)到 17Mpa以上，但混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼纖維大部分沒有充分發(fā)揮出抗拉強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)，原因在于：受 力過程中，大部分鋼纖維在自身沒有斷裂的情況下由混凝土結(jié)構(gòu)中脫落，并且混凝土內(nèi)部 的鋼纖維分布不均勻。另外，在混凝土中鋼纖維的摻量體積較大，用量多，其纖維成本占粉 末混凝土成本比重一半以上，不利于鋼纖維混凝土在建筑行業(yè)中推廣。
[0003] 為了解決這一問題，可以在鋼纖維混凝土中添加超細(xì)鋼纖維來代替普通鋼纖維， 以改善鋼纖維的受力情況。在中文文獻(xiàn)《剪切型超短超細(xì)鋼纖維增強(qiáng)混凝土性能研究》（張 李等著，詳見《價(jià)值工程》2013年01期）一文中披露了在粉末混凝土中加入1%~3%剪切 性超細(xì)鋼纖維，可以使混凝土達(dá)到14天抗壓強(qiáng)度45. 4Mpa~65. 5Mpa，14天劈裂抗拉強(qiáng)度 4. 0Mpa~5. 9Mpa，14天抗折強(qiáng)度6. 8Mpa~8. 6Mpa。并且，在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，超細(xì)鋼纖維的分 布較為均勻，可以比較充分地承擔(dān)受拉作用，而且，超細(xì)鋼纖維的摻入量少，比起一般的鋼 纖維混凝土，其綜合造價(jià)較低。但是，該種超細(xì)鋼纖維混凝土的抗壓性能，抗折性能，抗拉性 能較低，不適合在一些對(duì)混凝土強(qiáng)度要求較高的工程中使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種抗壓抗折強(qiáng)度高、鋼纖維分布均 勻、工作度調(diào)整范圍大、綜合造價(jià)低的低摻量鋼纖維改性粉末混凝土，以適應(yīng)建筑工程領(lǐng)域 的廣泛使用。
[0005] 本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)： 一種低摻量鋼纖維改性粉末混凝土，包括以下重量份數(shù)的原料： 平均粒徑30~60 μ m，強(qiáng)度等級(jí)不小于42. 5的水泥600~1000份； 平均粒徑0. 1~60 μ m、燒失量彡3. 0%、28天活性指數(shù)不低于100%的活性礦物摻合料 150~300 份； 平均粒徑0. 1~60 μ m的惰性摻和料60~100份； 連續(xù)級(jí)配粒徑為〇· 16~4· 75mm的砂900~1300份； 減水率大于20%的減水劑26~35份； 水 135~160 份； 直徑為〇· 13mm以下、長度6~12mm的超細(xì)鋼纖維30~100份； 阻銹劑7~12份。
[0006] 在該低摻量鋼纖維改性粉末混凝土中，添加上述配比的超細(xì)鋼纖維，一方面可以 是鋼纖維在混凝土中減少團(tuán)聚現(xiàn)象，分布均勻，進(jìn)而可以比較充分地承擔(dān)受拉作用，提高混 凝土的力學(xué)指標(biāo)；另一方面，添加量比一般在建筑工程應(yīng)用的鋼纖維混凝土中的鋼纖維添 加量少，降低了混凝土的生產(chǎn)成本。通過加入上述優(yōu)化配比的礦物活性摻合料和惰性摻和 料，以減少混凝土內(nèi)部孔隙，提高了混凝土的抗?jié)B性、抗腐蝕性和自密實(shí)性能。通過添加阻 銹劑，可以對(duì)超細(xì)鋼纖維纖維進(jìn)行了防銹保護(hù)，大大降低了粉末混凝土的成本，改善了粉末 混凝土中鋼纖維流動(dòng)性不好、自密實(shí)性差的情況。
[0007] 優(yōu)選地，該低摻量鋼纖維改性粉末混凝土，包括以下重量份數(shù)的原料： 平均粒徑30~60 μ m，強(qiáng)度等級(jí)不小于42. 5的水泥700~900份； 平均粒徑0. 1~60 μπκ燒失量< 3. 0%、28天活性指數(shù)不低于100%的活性礦物摻合料 200~250 份； 平均粒徑0. 1~60 μ m的惰性摻合料70~90份； 連續(xù)級(jí)配粒徑為〇· 16~4· 75mm的砂1050~1150份； 減水率大于20%的減水劑29~32份； 水 145~150 份； 直徑為〇· IOmm以下、長度6~12mm的超細(xì)鋼纖維50~70份； 阻銹劑9~10份。
[0008] 更優(yōu)選地，該低摻量鋼纖維改性粉末混凝土，包括以下重量份數(shù)的原料： 平均粒徑30~60 μ m，強(qiáng)度等級(jí)不小于42. 5的水泥750份； 平均粒徑0. 1~60 μπκ燒失量< 3. 0%、28天活性指數(shù)不低于100%的活性礦物摻合料 275 份； 平均粒徑0. 1~60 μ m的惰性摻合料80份； 連續(xù)級(jí)配粒徑為0. 16~4. 75mm的砂1100份； 減水率大于20%的減水劑30份； 水145份； 直徑為〇· IOmm以下、長度6~12mm的超細(xì)鋼纖維65份； 阻銹劑9份。
[0009] 其中，所述惰性摻合料包括以下重量百分?jǐn)?shù)的原料：石灰石粉30~50%、石英石粉 30~50%、納米碳酸鈣粉10~30%。優(yōu)選地，所述惰性摻合料包括以下重量百分?jǐn)?shù)的原料：石 灰石粉40%、石英石粉40%、納米碳酸鈣粉20%。在惰性摻和料中通過加入碳酸鈣粉、石灰石 粉、石英石粉中的一種或多種，對(duì)混凝土起到顆粒致密結(jié)構(gòu)堆積作用，增加低摻量鋼纖維改 性粉末混凝土的自密實(shí)性能。同時(shí)其組分顆粒表面能較大，促進(jìn)水泥水化反應(yīng)，起到晶核反 應(yīng)作用；其顆粒級(jí)配對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生致密擠壓排水作用，可以有效降低水用量。
[0010] 所述活性礦物摻合料包括以下重量百分?jǐn)?shù)的原料：硅粉20~40%、礦粉10~20%、陶 瓷拋光粉20~40%、粉煤灰10~20%、鋼渣5~15%。優(yōu)選地，所述活性礦物摻合料包括以下重量 百分?jǐn)?shù)的原料：硅粉30%、礦粉15%、陶瓷拋光粉30%、粉煤灰15%、鋼渣10%?；钚缘V物摻合 料參與了混凝土中水泥的二次反應(yīng)，吸收了混凝土中產(chǎn)生的氫氧化鈣，進(jìn)一步消除了混凝 土結(jié)構(gòu)內(nèi)部離子介質(zhì)迀移的通道，提高低摻量鋼纖維改性粉末混凝土的抗?jié)B性能和抗腐蝕 性能。該活性礦物摻合料充分利用了廢渣粉、陶瓷拋光粉等廉價(jià)資源，降低了低摻量鋼纖維 改性粉末混凝土的綜合造價(jià)，有利于綠色生產(chǎn)。
[0011] 所述砂可以采用河沙、機(jī)制砂、石英砂、尾礦砂或山砂中的一種或一種以上?？蛇M(jìn) 行單獨(dú)使用也可混合使用。
[0012] 進(jìn)一步地，所述低摻量鋼纖維改性粉末混凝土按照以下步驟制得： 51、 依次將配方限定的超細(xì)鋼纖維、水泥、礦物活性摻合料、惰性摻和料加入攪拌機(jī)攪 摔5~6min至均勾； 52、 向Sl步驟所得均勻混合物中加入配方限定的減水劑、阻銹劑及水，然后攪拌 3~4min至均勻，所得均勻漿體即為所述低摻量鋼纖維改性粉末混凝土； 53、 向S2所得混合物中加入砂，然后攪拌l~2min，得到的均勻漿體即為所述低摻量鋼 纖維改性粉末混凝土。
[0013] 該混凝土養(yǎng)護(hù)采用室溫養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后，采用中頻加熱養(yǎng)護(hù)設(shè)備進(jìn)行升溫加熱恒 溫至85~90度，養(yǎng)護(hù)24小時(shí)即可得到預(yù)期強(qiáng)度低摻量鋼纖維改性粉末混凝土結(jié)構(gòu)。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有以下有益效果： (1)本發(fā)明技術(shù)方案所涉及的低摻量鋼纖維改性粉末混凝土的抗壓強(qiáng)度可達(dá) 130~200MPA，抗折強(qiáng)度可達(dá)14~28MPA，彈性模量在42GPa以上，抗?jié)B性能在P30以上，28天 碳化檢測(cè)為0,電通量小于50庫倫，抗凍融600次循環(huán)無重量損失。采用的是直徑為0. 10_ 以下、長度6~12_的超細(xì)鋼纖維，這種超細(xì)鋼纖維容易隨攪拌而均勻分布于混凝土，鋼纖 維之間團(tuán)聚現(xiàn)象少，可以比較充分地承擔(dān)受拉作用而自身不發(fā)生脫落現(xiàn)象，而且超細(xì)鋼纖 維的添加量比原來大幅度降低，相同力學(xué)性能纖維量是原來的1/3~1/2,使該低摻量鋼纖維 改性粉末混凝土的生產(chǎn)成本降低。
[0015] (2)該低摻量鋼纖維改性粉末混凝土采用了阻銹劑對(duì)纖維進(jìn)行了防銹保護(hù)，大大 降低了粉末混凝土的成本，改善了粉末混凝土纖維過高、流動(dòng)性不好、自密實(shí)性差的問題。 引入惰性摻合料降低混凝土水化熱高等現(xiàn)象，并且充分利用了廢渣粉、陶瓷拋光粉等廉價(jià) 資源，同時(shí)采用環(huán)保節(jié)能中頻加熱養(yǎng)護(hù)設(shè)備養(yǎng)護(hù)。材料中廢渣可再循環(huán)利用，降低了處理費(fèi) 用，使粉末混凝土應(yīng)用范圍更加廣泛。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例1 一種低摻量鋼纖維改性粉末混凝土，包括以下重量份數(shù)的原料： 平均粒徑30~60 μ m，強(qiáng)度等級(jí)不小于42. 5的水泥600份； 平均粒徑0. 1~60 μπκ燒失量< 3. 0%、28天活性指數(shù)不低于100%的活性礦物摻合料 150 份； 平均粒徑0. 1~60 μ m的惰性摻和料60份； 連續(xù)級(jí)配粒徑為〇· 16~4· 75mm的砂900份； 減水率大于20%的減水劑26份； 水135份； 直徑為0· 13mm以下、長度6~12mm的超細(xì)鋼纖維30份； 阻銹劑7份。
[0017] 其中，所述惰性摻合料包括以下重量百分?jǐn)?shù)的原料：石灰石粉40%、石英石粉40