一种抗侵彻超高性能混凝土的制作方法

文档序号:8932621
一种抗侵彻超高性能混凝土的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于混凝土材料技术领域,尤其是涉及一种具备优异抗侵彻能力的超高性 能混凝土及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 混凝土材料广泛应用于防护工程的建设,其抗侵彻能力对于防护工程的安全性有 着重要影响。
[0003] 然而,目前的防护工程多采用普通强度(C30~C50)等级的混凝土或者普通纤维 增强混凝土,其抗侵彻能力相对较弱,而现有的超高强混凝土脆性大,无法适应现代战争对 防护工程高抗力、特别是高抗侵彻能力的要求。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于提供一种抗侵彻超高性能混凝土,具备优良的抗侵彻能力和物 理性能。
[0005] 实现本发明目的的技术解决方案为:一种抗侵彻超高性能混凝土,其特征在于,每 立方米成品混凝土中各组分及重量含量为:
[0006] PI52.5硅酸盐水泥 377~480, 硅灰 63~80, 粉煤灰 63~80, 超细矿粉 126~160, 细砂 629~800, 刚玉粗骨料 1126~1700, 水 99~126, 聚羧酸高效减水剂 12 6~16, 钢纤维 160,
[0007] 所述重量单位为kg。
[0008] 优选地,所述刚玉粗骨料的粒径范围为5~75mm。
[0009] 最佳地,所述刚玉粗骨料的粒径范围为35-45mm。
[0010] 本发明产品的制备过程为:
[0011] 首先将胶材和细骨料倒入强制式搅拌机,搅拌2-3min至均匀;
[0012] 然后倒入粗骨料,搅拌搅拌Imin ;
[0013] 加入减水剂和水,搅拌3min ;
[0014] 缓缓倒入钢纤维,搅拌3min至均匀出料,即可制得本发明所述的抗侵彻超高性能 混凝土。
[0015] 本发明的原理在于:
[0016] 研宄表明:混凝土强度低于150MPa时,其抗侵彻能力随着混凝土强度的提高而增 强,但当混凝土强度高于150MPa时,强度的提高对于混凝土抗侵彻性能的影响较小,而混 凝土的成本随着强度增强而提高,所以本发明的抗侵彻超高性能混凝土强度范围限定在在 120 ~150MPa ;
[0017] 另外,研宄表明:钢纤维对于混凝土的抗侵彻深度影响不大,但可以有效减小开坑 面积和开坑体积。所以本发明的抗侵彻超高性能混凝土钢纤维体积含量为2 %,换算成重量 含量为每立方米成品混凝土含160kg。
[0018] 再则,研宄表明表明:混凝土中的粗骨料对于混凝土的抗侵彻性能影响很大,所以 本发明的抗侵彻超高性能混凝土粗骨料采用硬度极高的一级棕刚玉碎石。
[0019] 本发明根据上述研宄成果,通过大量实验,不断调整混凝土配合比,确定最优钢纤 维含量和骨料粒径,利用刚玉骨料超高强的力学性能和超高性能钢纤维增强混凝土强度 高,韧性好,工作性能优异等优点,制备出了具有优异抗侵彻能力的超高性能钢纤维增强混 凝土。
[0020] 通过上述技术方案的运用,本发明具有下列优点:
[0021] 1、物理性能好:通过控制材料用量、水胶比和减水剂用量,使混凝土的立方体抗压 强度达到120~150MPa,同时具有良好的流动性;
[0022] 2、抗压强度大、脆性小:抗压强度达到130MPa,同时弯曲强度达到13. 22MPa,克服 了现有超高强混凝土抗压强度大时脆性大的矛盾。
[0023] 3、抗侵彻能力高:通过加入超高强刚玉碎石,使得超高性能刚玉骨料钢纤维增强 混凝土的抗侵彻性能较超高性能玄武岩骨料钢纤维增强混凝土提高了 25%~64%,较C60 高强混凝土提高了 33%~70%,具备优异的抗侵彻能力。
【具体实施方式】
[0024] 为便于理解及验证本发明,下面结合实施例对本发明做进一步描述。
[0025] 本发明实施例中所用材料均为市售,具体为:
[0026] 水泥是标号为江苏小野田公司生产的PI52. 5等级的硅酸盐水泥;
[0027] 硅灰为中国Elkem上海公司生产的硅灰,密度2. lg/cm3,比表面积20500m2/kg ;
[0028] 粉煤灰为江苏南通电厂生产的一级粉煤灰,密度2. 7g/cm3;
[0029] 矿粉为南京江南水泥有限公司生产的矿渣,密度2. 8g/cm3;
[0030] 砂为南京地区精选细砂,细度模数为1. 6-2. 2 ;
[0031] 刚玉骨料为一级棕刚玉,粒径分为5-20mm、35-45mm和65-75mm三种;
[0032] 减水剂为江苏苏博特新材料有限公司生产的聚羧酸高效减水剂,减水率超过 40% ;
[0033] 钢纤维为江苏苏博特公司生产的微细型钢纤维,直径0. 175mm,长13mm,弹性模量 210GPa,抗拉强度 I. 8Gpa。
[0034] 本发明下述各实施例采用相同的制备工艺。
[0035] 首先将胶材和细骨料倒入强制式搅拌机,搅拌2-3min至均匀;
[0036] 然后倒入粗骨料,搅拌搅拌Imin ;
[0037] 加入减水剂和水,搅拌3min ;
[0038] 缓缓倒入钢纤维,搅拌3min至均匀出料,即可制得本发明所述的抗侵彻超高性能 混凝土。
[0039] 将制备出的混凝土置于模具中,在振动台上振动lmin,静置24h后,拆除模具。
[0040] 最后,将成型的混凝土试件置于温度为20°C ±2°C,湿度在95%以上的标准养护 室进行养护,用于性能检测。
[0041 ] 对实施例的性能检测,根据普通混凝土试验标准GB50081-2002《普通混凝土力学 性能试验方法标准》进行。
[0042] 表1为各实施例配方汇总
[0043] 表2为各实施例性能检测结果汇总。
[0044] 表3为各实施例及对比例侵彻试验结果汇总。
[0045] 弯曲强度通过四点弯曲试验(测定,试件尺寸为100X100X400mm;
[0046] 抗拉强度通过直接拉伸试验测定,试件尺寸为100X 100 X 500mm ;
[0047] 立方体抗压强度采用MTS试验机测定,抗压强度1是试件尺寸为100X 100X IOOmm 的试件,抗压强度2是试件尺寸为150X 150X 150mm的试件,由于实施例3的骨料粒径为 65-75mm,故抗压强度1无法测定。
[0048] 为了对比分析实施例的抗侵彻性能,对实施例及超高性能玄武岩钢纤维增 强混凝土 (Ultra-high performance basalt aggregate steel fiber reinforced concrete, UHP-BASFRC)以及C60高强混凝土进行了火炮侵彻试验,混凝土革E体为圆柱体, 尺寸为Φ 750 X 500mm和Φ 750 X 600_,弹体直径为25. 3mm,CRH = 3,长径比为6,弹材为 DT300高强度合金钢,内部装填物为高分子惰性材料。试验结果见表3。
[0049] 实施例1
[0050] 超高性能刚玉骨料钢纤维增强混凝土,包括:
[0051] PI52. 5硅酸盐水泥480kg,硅灰80kg,粉煤灰80kg,超细矿粉160kg,粒径为 0. 25-0. 35mm的细砂800kg,粒径为5_20mm刚玉碎石1126kg,聚羧酸型高效减水剂16kg,钢 纤维160kg。钢纤维的直径为0· 175mm,长13mm。
[0052] 实施例2
[0053] 超高性能刚玉骨料钢纤维增强混凝土,包括:
[0054] PI52. 5硅酸盐水泥480kg,硅灰80kg,粉煤灰80kg,超细矿粉160kg,粒径为 0. 25-0. 35mm的细砂800kg,粒径为35_45mm刚玉碎石1126kg,聚羧酸型高效减水剂16kg, 钢纤维160kg。钢纤维的直径为0· 175mm,长13mm。
[0055] 实施例3
[0056] 超高性能刚玉骨料钢纤维增强混凝土,包括:
[0057] PI52. 5硅酸盐水泥480kg,硅灰80kg,粉煤灰80kg,超细矿粉160kg,粒径为 0. 25-0. 35mm的细砂800kg,粒径为65_75mm刚玉碎石1126kg,聚羧酸型高效减水剂16kg, 钢纤维160kg。钢纤维的直径为0· 175mm,长13mm。
[0058] 实施例4
[0059] 超高性能刚玉骨料钢纤维增强混凝土,包括:
[0060] PI52. 5硅酸盐水泥480kg,硅灰80kg,粉煤灰80kg,超细矿粉160kg,粒径为 0. 25-0. 35mm的细砂800kg,粒径为65_75mm刚玉碎石1126kg,聚羧酸型高效减水剂16kg, 钢纤维160kg。钢纤维的直径为0· 175mm,长13mm。
[0061] 表1各实施例配方汇总
[0062] 单位:kg/m3
[0063]
[0064] 表2各实施例性能检测结果汇总
[0065]
[0066] 注:抗压强度1是试件尺寸为100X 100X IOOmm的试件,抗压强度2是试件尺寸为 150 X 150 X 150mm的试件,由于实施例3的骨料粒径为65-75mm,故抗压强度1无法测定。
[0067] 表3各实施例及对比例侵彻试验结果汇总
[0068]
[0069] 注:弹体直径为25. 3mm
[0070] 由表2、表3的试验结果可知,本发明的抗侵彻超高性能混凝土弹体侵彻深度较超 高性能玄武岩骨料钢纤维增强混凝土减少了 25 %~64 %,较C60高强混凝土减少了 33 %~ 70%,实施例靶体的平均弹坑面积与超高性能玄武岩骨料钢纤维增强混凝土基本相同,较 C60尚强混凝土减少了 70%~84%,说明本发明制备出的抗侵彻超尚性能混凝土具备优 异的抗侵彻能力和良好的抗压、抗弯、抗拉性能性能。而且,当刚玉粗骨料的粒径范围为 35-45_时,性能最好。根据侵彻试验结果,可以得出,骨料粒径为弹体直径1.5倍时,为抗 侵彻最佳粒径。
【主权项】
1. 一种抗侵彻超高性能混凝土,其特征在于,每立方米成品混凝土中各组分及重量含 量为: PI52.5硅酸盐水泥 377~480, 硅灰 63~80, 粉煤灰 63~80, 超细矿粉 126~160, 细砂 629~800, 刚玉粗骨料 1126~1700, 水 99~126, 聚羧酸高效减水剂 ]2.6~16, 钢纤维 160 所述重量单位为kg。2. 根据权利要求1所述的混凝土,其特征在于:所述刚玉粗骨料的粒径范围为5~ 75mm〇3. 根据权利要求1所述的混凝土,其特征在于:所述刚玉粗骨料的粒径范围为 35_45mm〇
【专利摘要】本发明公开抗侵彻超高性能混凝土,每立方米成品混凝土中各组分及重量含量为:PI52.5硅酸盐水泥377~480,硅灰63~80,粉煤灰63~80,超细矿粉126~160,细砂629~800,刚玉粗骨料1126~1700,水99~126,聚羧酸高效减水剂12.6~16,钢纤维160,所述重量单位为kg。本发明的混凝土,抗压、抗弯、抗拉性能好,同时具有优异的抗侵彻能力。
【IPC分类】C04B14/48, C04B28/04
【公开号】CN104909652
【申请号】CN201510274565
【发明人】方秦, 吴昊, 宫俊, 刘建忠, 张倩倩
【申请人】中国人民解放军理工大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月26日
再多了解一些
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