专利名称：钢纤维聚合物结构混凝土材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及土 工程和交通运输工程，具体涉及一种钢纤维聚合物结构混凝土材 料。
背景技术：
对于大跨度混凝土桥梁结构，在施工或运营期间，结构局部，例如连续刚构桥的0 号块、跨中合拢段等，处于复杂应力状态并会出现较大的拉应力，造成开裂或影响结构的耐 久性。较多的工程实践表明，采用普通的高强混凝土材料，仅仅靠提高材料强度还不能满足 桥梁结构的抗裂性及耐久性要求。高强、高韧化是土木建筑及交通领域对材料性能要求的 发展趋势。目前，高强或高韧混凝土主要有三类普通高强混凝土、钢纤维混凝土、钢纤维增 强聚合物改性混凝土。普通高强混凝土虽然强度高、造价低廉，应用广泛，但易出现干燥收缩开裂、疲劳 及冲击荷载下的开裂，不能满足桥梁等混凝土结构的抗裂性及耐久性要求。钢纤维混凝土比普通混凝土具有更高的抗拉、抗弯、抗剪强度，其抗疲劳、抗冲击 和耐久性也有较大的改善。但钢纤维对防止混凝土的初裂贡献不大；钢纤维混凝土的抗渗 性、耐碱性、耐候性和抗变形能力较差，而且普通钢纤维在混凝土中易被锈蚀，使结构外表 面过早被破坏；不锈钢钢纤维价格较贵，难以推广应用。钢纤维增强聚合物改性混凝土，虽然有较好的粘结性、抗渗性、耐碱性、耐候性和 较大的变形能力等，但目前的钢纤维增强聚合物改性混凝土属于中低强混凝土，无法应用 于桥梁上部结构等需要高强度的混凝土结构中。
发明内容
本发明的目的在于针对现有普通高强混凝土材料抗裂性和耐久性能的不足，提供 一种能够应用于大跨度桥梁上部结构的新型复合材料——钢纤维聚合物结构混凝土材料， 达到抗拉、抗弯、抗剪强度高，具有耐磨、耐碱、耐候、变形能力强、初裂强度高、收缩小、抗疲 劳、抗冲击及耐久性能优越等效果，具体技术方案如下。一种钢纤维聚合物结构混凝土材料，由碎石、中砂、水泥、水、钢纤维、减水剂、乳 胶和粉煤灰按重量比例为 39-44% 27-32% 20-25% 5. 0-9. 0% 1. 5-3. 0% 0. 25-0. 40% 0. 25-0. 40% 0. 10-0. 30% 配置而成。上述的钢纤维聚合物结构混凝土材料中，所述钢纤维为压痕形钢纤维。上述的钢纤维聚合物结构混凝土材料中，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。上述的钢纤维聚合物结构混凝土材料中，乳胶为丁苯乳胶，是一种遇水可再分散 的醋酸乙烯酯和乙烯共聚的胶粉(VAC/E)。本发明的另一目的是提供所述钢纤维聚合物结构混凝土材料的制备方法，包括如 下步骤
(1)根据所述重量比先将碎石、中砂、钢纤维投入搅拌机干拌；(2)加入水泥再搅拌；
(3)然后加入水、减水剂与乳胶、粉煤灰，进行湿拌；
(4)把湿拌后的混凝土投入拌合设备中，搅拌均勻后即可出料，制备得所述钢纤维聚合 物结构混凝土材料。 上述的钢纤维聚合物结构混凝土材料的制备方法中，步骤(1)所述搅拌机干拌时 间为 2-10min。上述的钢纤维聚合物结构混凝土材料的制备方法中，步骤(2)所述搅拌时间为 2_10mino上述的钢纤维聚合物结构混凝土材料的制备方法中，步骤(3)所述湿拌时间为 3_10mino本发明的钢纤维聚合物结构混凝土在浇注后湿养3 7天即可进入干养阶段，干 养完毕后就可开发交通。本发明的钢纤维聚合物结构混凝土可用于桥梁、隧道、道路和房屋等混凝土结构 中。本发明与现有材料及技术相比，具有以下优点
(1)比普通高强混凝土具有更优越的耐磨、耐碱、耐候、抗变形、抗裂、抗疲劳、抗冲击及 耐久性能；
(2)比钢纤维混凝土具有更优越的耐碱、耐候、抗变形、抗裂、抗疲劳、抗冲击及耐久性 能；比钢纤维增强聚合物改性混凝土具有更高的抗拉、抗弯、抗剪强度，具有更优越的抗疲 劳、抗冲击及耐久性能。
图1为实施例制得的材料和C60混凝土的S #疲劳实验曲线。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护范围 不限于此。实施例1
钢纤维聚合物结构混凝土的制备方法如下
(1)清洗中砂、石子，并使其处于干燥状态；
(2)按照表1所示配合比先将碎石、中砂、钢纤维投入搅拌机干拌2min；
(3)加入水泥再搅拌2min；
(4)加入水、聚羧酸高性能减水剂与丁苯乳胶、粉煤灰，进行湿拌3min；
(5)至拌合物比较均勻后，把混凝土投入拌合设备中，搅拌均勻后即可出料，制备得钢 纤维聚合物结构混凝土。本实施例所制备的钢纤维聚合物结构混凝土、以及与其抗压强度相近的C60混凝 土的主要力学性能如表2所示。
权利要求
1.一种钢纤维聚合物结构混凝土材料，其特征是由碎石、中砂、水泥、水、钢纤维、 减水剂、乳胶和粉煤灰按重量比例为39-44% :27-32% 20-25% :5. 0-9. 0% :1. 5-3. 0% 0. 25-0. 40% 0. 25-0. 40% :0. 10-0. 30% 配置而成。
2.根据权利要求1所述钢纤维聚合物结构混凝土材料的制备方法，其特征在于所述钢 纤维为压痕形钢纤维。
3.根据权利要求1所述钢纤维聚合物结构混凝土材料的制备方法，其特征在于所述减 水剂为聚羧酸高性能减水剂。
4.根据权利要求1所述钢纤维聚合物结构混凝土材料的制备方法，其特征在于乳胶为 丁苯乳胶，是一种遇水可再分散的醋酸乙烯酯和乙烯共聚的胶粉。
5.权利要求1所述钢纤维聚合物结构混凝土材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)根据所述重量比先将碎石、中砂、钢纤维投入搅拌机干拌；(2)加入水泥再搅拌；(3)然后加入水、减水剂与乳胶、粉煤灰，进行湿拌；(4)把湿拌后的混凝土投入拌合设备中，搅拌均勻后即可出料，制备得所述钢纤维聚合 物结构混凝土材料。
6.根据权利要求5所述的钢纤维聚合物结构混凝土材料的制备方法，其特征在于步骤(1)所述搅拌机干拌时间为2-lOmin。
7.根据权利要求5所述的钢纤维聚合物结构混凝土材料的制备方法，其特征在于步骤(2)所述搅拌时间为2-lOmin。
8.根据权利要求5所述的钢纤维聚合物结构混凝土材料的制备方法，其特征在于步骤(3)所述湿拌时间为3-lOmin。
全文摘要
本发明提供了钢纤维聚合物结构混凝土材料及其制备方法，所述材料由碎石、中砂、水泥、水、钢纤维、减水剂、乳胶和粉煤灰按重量比例为39-44%27-32%20-25%5.0-9.0%1.5-3.0%0.25-0.40%0.25-0.40%0.10-0.30%配置而成。制备方法包括先将碎石、中砂、钢纤维投入搅拌机干拌；加入水泥再搅拌；然后加入水、减水剂与乳胶、粉煤灰混合溶液，进行湿拌；把湿拌后的混凝土投入拌合设备中，搅拌均匀后即可出料。本发明制得的钢纤维聚合物结构混凝土材料具有耐磨、耐碱、耐候、抗变形、抗裂、抗疲劳、抗冲击及耐久性能。
文档编号C04B28/00GK102093008SQ201110009518
公开日2011年6月15日 申请日期2011年1月18日 优先权日2011年1月18日
发明者郑小红, 郑顺潮, 郭文瑛, 郭馨艳, 黄培彦 申请人:华南理工大学