专利名称：竹纤维混凝土及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑工程技术领域的材料及其制备方法，具体地，涉及一种竹纤维混凝土及其制备方法。
背景技术：
混凝土的优点是抗压强度高、取材容易、易成型、价格低廉、可与钢材结合制成各种承重构件。但是混凝土致命弱点为抗拉强度低、脆性大、易开裂、韧性差，从而降低混凝土结构的承载能力，缩短使用寿命，成为各种灾难事故的隐患。特别是混凝土的抗冲击性能差，在冲击荷载作用下易于脆性断裂和脱落。对于冲击荷载较大的桥梁、道路、堤坝等结构，需要使用抗冲击性能好的纤维增强混凝土。纤维增强混凝土是以混凝土为基体，纤维为增强材料所制成的水泥基复合材料的总称。由于纤维可以很好地抑制裂缝的开展，纤维增强混凝土是改善混凝土受力性能的有效方法。长期以来，人们较多 地关注钢纤维对混凝土的增强效果，钢纤维混凝土也得到广泛工程应用。但是钢纤维价格高、导热快、非绿色建材，制成的钢纤维混凝土易于产生电磁干扰、导热过快，在一些特定场合不适用。采用竹材做成的竹纤维可以得到与钢纤维混凝土近似的纤维混凝土力学性能，特别在提升混凝土的抗拉强度与抗冲击性能方面与钢纤维混凝土的力学性能相似，而竹纤维是绿色建材，生长迅速，制成的竹纤维混凝土还有不产生电磁干扰、导热性低的优点，更适合一些工业地坪使用或保温墙板使用，具有较好的社会经济效益。经对现有的技术文献检索发现，已发表的研究论文和专利多采用短和细的竹纤维增加水泥砂浆或混凝土的韧性，不是本专利所采用的竹纤维几何形状和添加量。还有大量的钢纤维混凝土的专利和文章，比如中国专利文献号CN1472157A记载了一种“高韧性混杂纤维混凝土及其制备方法”，通过在普通混凝土中混杂微细碳纤维、钢纤维和分散剂，使混凝土改善为高韧性的混凝土。但是钢纤维价格高、导热快、非绿色建材，制成的钢纤维混凝土易于产生电磁干扰、导热过快，在某些特定场合不适用。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种竹纤维混凝土及其制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的，第一方面，本发明涉及一种竹纤维混凝土，所述竹纤维混凝土包括如下体积百分比含量的各组分:混凝土98% 99.5%,竹纤维0.5 2.0%。优选的，所述混凝土为C20 C40等级的普通混凝土。优选的，每立方米混凝土包括如下质量的各组分:
水泥300 500Kg
砂500 800Kg
碎石700 1200Kg
水170 210Kg
减水剂 0.5 2Kg。优选的，所述水泥为编号是32.5或42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。优选的，所述砂采用细度模数为2.3 3，平均粒径为0.35 0.5mm的中等河砂。优选的，所述碎石为最大直径为20_的级配碎石。优选的，所述减水剂为有效成分为木钙的普通减水剂。优选的，所述竹纤维的长度为43 47mm，横截面近似圆形，等效直径1.0 1.5mm,抗拉强度大于120MPa。
第二方面，本发明还涉及一种前述竹纤维混凝土的制备方法，所述方法包括如下步骤:将水泥，砂，碎石倒入搅拌机中，搅拌，加入竹纤维，干拌均匀，再加入水和减水剂，搅拌，即得最终竹纤维混凝土。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:本发明利用竹纤维增强混凝土，提高混凝土的抗劈拉强度、抗冲击强度；同时，本发明制得竹纤维增强混凝土具有节能环保、造价低、导热性低、无电磁干扰等特点；本发明材料利于大批量快速施工，可广泛应用于土木工程领域的混凝土次结构构件。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。实施例1本实施例涉及一种竹纤维混凝土，所述竹纤维混凝土包括如下体积百分比含量的各组分:混凝土 99.5%，竹纤维0.5%。该竹纤维混凝土的水灰比(每立方混凝土中的水重量与水泥重量之比值)为0.50，砂石比(每立方混凝土中的中砂重量与碎石重量之比值)为0.77。每立方米所述混凝土包括如下质量的各组分:普通娃酸盐水泥，标号为42.5,360kg ；中砂，750kg ;中砂为细度模数为2.3、平均粒径为0.35mm的中等河砂；碎石,最大粒径16mm, 980kg ;水，180kg;普通木钙减水剂，Ikg ；所述竹纤维，长度为43mm，横截面近似圆形，等效直径1.0mm，抗拉强度大于120MPa。
本实施例还涉及前述竹纤维混凝土的制备方法，包括如下步骤:步骤一，确定混凝土配合比和竹纤维掺入体积比:根据所需配备的混凝土标号，采用试配法确定混凝土的材料配合比；同时确定掺入的竹纤维的体积比，按照混凝土与竹纤维的体积比为99.5:0.5的比例加入竹纤维；步骤二，按照比例取各组分，具体为:普通硅酸盐水泥，360kg ；中砂，750kg;碎石，980kg;
水，180kg;普通木钙减水剂，Ikg ；所述竹纤维与混凝土的体积比为99.5:0.5 ；步骤三，将水泥，砂，碎石倒入搅拌机中，搅拌60秒，加入竹纤维，干拌30秒使其混合均匀，再加入水和减水剂，搅拌，即得最终竹纤维混凝土。实施效果:本实施例制备的竹纤维混凝土的容重为2230kg/m3 ；28天后，本实施例的竹纤维混凝土与相同配合比的素混凝土的抗压强度基本相同；与相同配合比的素混凝土较抗劈拉强度提升约20% ;与相同配合比的素混凝土较抗冲击强度提升50%。实施例2本实施例涉及一种竹纤维混凝土，所述竹纤维混凝土包括如下体积百分比含量的各组分:混凝土 99.0%，竹纤维1.0%。该竹纤维混凝土的水灰比(每立方混凝土中的水重量与水泥重量之比值)为0.55，砂石比(每立方混凝土中的中砂重量与碎石重量之比值)为
0.77。每立方米所述混凝土包括如下质量的各组分:普通娃酸盐水泥，标号为42.5,320kg ；中砂，750kg ;中砂为细度模数为2.5、平均粒径为0.4mm的中等河砂。碎石,最大粒径20mm, 980kg ；水，175kg;普通木钙减水剂，1.0kg;所述竹纤维，长度为45mm，横截面近似圆形，等效直径1.2mm，抗拉强度大于120MPa。本实施例还涉及前述竹纤维混凝土的制备方法，包括如下步骤:步骤一，确定混凝土配合比和竹纤维掺入体积比:根据所需配备的混凝土标号，采用试配法确定混凝土的材料配合比；同时确定掺入的竹纤维的体积比，按照混凝土与竹纤维的体积比为99.0:1.0的比例加入竹纤维；步骤二，按照比例取各组分，具体为:普通娃酸盐水泥，标号为42.5,320kg ；中砂，750kg;碎石,最大粒径20mm, 980kg ；水，175kg;普通木I丐减水剂，1.0kg ;
所述竹纤维与混凝土的体积比为99.0:1.0 ;步骤三，将水泥，砂，碎石倒入搅拌机中，搅拌60秒，加入竹纤维，干拌30秒使其混合均匀，再加入水和减水剂，搅拌，即得最终竹纤维混凝土。实施效果:本实施例制备的竹纤维混凝土的容重为2200kg/m3 ；28天后，本实施例的维混凝土与相同配合比的素混凝土较抗压强度降低约5% ;与相同配合比的素混凝土较抗劈拉强度提升约40% ;与相同配合比的素混凝土较抗冲击强度提升250%。实施例3本实施例涉及一种竹纤维混凝土，所述竹纤维混凝土包括如下体积百分比含量的各组分:混凝土 98.0%，竹纤维2.0%。该竹纤维混凝土的水灰比(每立方混凝土中的水重量与水泥重量之比值)为0.59，砂石比(每立方混凝土中的中砂重量与碎石重量之比值)为
0.72。每立方米所述混凝土包括如下质量的各组分:普通娃酸盐水泥，标号为32.5,350kg ；中砂，800kg ;中砂为细度模数为3、平均粒径为0.5mm的中等河砂。碎石,最大粒径20mm, IlOOkg ；水，205kg;
普通木钙减水剂，1.5kg ；所述竹纤维，长度为47mm，横截面近似圆形，等效直径1.5mm，抗拉强度大于120MPa。本实施例还涉及前述竹纤维混凝土的制备方法，包括如下步骤:步骤一，确定混凝土配合比和竹纤维掺入体积比:根据所需配备的混凝土标号，采用试配法确定混凝土的材料配合比；同时确定掺入的竹纤维的体积比，按照混凝土与竹纤维的体积比为98.0:2.0的比例加入竹纤维；步骤二，按照比例取各组分，具体为:每立方米所述混凝土包括如下质量的各组分:普通娃酸盐水泥，标号为32.5,350kg ；中砂，800kg;碎石,最大粒径20mm, IlOOkg ；水，205kg;普通木钙减水剂，1.5kg ；所述竹纤维与混凝土的体积比为98.0:2.0 ； 步骤三，将水泥，砂，碎石倒入搅拌机中，搅拌60秒，加入竹纤维，干拌30秒使其混合均匀，再加入水和减水剂，搅拌，即得最终竹纤维混凝土。实施效果:本实施例制备的竹纤维混凝土的容重为2300kg/m3 ；28天后，本实施例的竹纤维混凝土与相同配合比的素混凝土较抗压强度降低约7% ;与相同配合比的素混凝土较抗劈拉强度提升约30% ;与相同配合比的素混凝土较抗冲击强度提升250%。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
权利要求
1.一种竹纤维混凝土，其特征在于，所述竹纤维混凝土包括如下体积百分比含量的各组分:混凝土 98% 99.5%,竹纤维 0.5 2.0%。
2.根据权利要求1所述的竹纤维混凝土，其特征在于，所述混凝土为C20 C40等级的普通混凝土。
3.根据权利要求2所述的竹纤维混凝土，其特征在于，每立方米混凝土包括如下质量的各组分:水泥300 SOOKg砂500~800Kg碎石700 1200Kg水170 210Kg减水剂 0.5 2Kg。
4.根据权利要求3所述的竹纤维混凝土，其特征在于，所述水泥为编号是32.5或42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
5.根据权利要求3所述的竹纤维混凝土，其特征在于，所述砂采用细度模数为2.3 `3,平均粒径为0.35 0.5mm的中等河砂。
6.根据权利要求3所述的竹纤维混凝土，其特征在于，所述碎石为最大直径为20mm的级配碎石。
7.根据权利要求3所述的竹纤维混凝土，其特征在于，所述减水剂为有效成分为木钙的普通减水剂。
8.根据权利要求1所述的竹纤维混凝土，其特征在于，所述竹纤维的长度为43 47mm,横截面近似圆形,等效直径1.0 1.5mm,抗拉强度大于120MPa。
9.一种如权利要求1所述的竹纤维混凝土的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤:将水泥，砂，碎石倒入搅拌机中，搅拌，加入竹纤维，干拌均匀，再加入水和减水剂，搅拌，即得最终竹纤维混凝土。
全文摘要
本发明提供了一种竹纤维混凝土及其制备方法；所述竹纤维混凝土包括如下体积百分比含量的各组分混凝土98.0%～99.5%，竹纤维0.5～2.0%；本发明还涉及前述竹纤维混凝土的制备方法，其方法包括如下步骤将水泥，砂，碎石倒入搅拌机中，搅拌，加入竹纤维，干拌均匀，再加入水和减水剂，搅拌，即得最终竹纤维混凝土。本发明制得的竹纤维混凝土具有较好的抗劈拉强度、抗冲击性能，并且节能环保、造价低、导热性低、无电磁干扰等优点，可广泛应用于土木工程领域的混凝土次结构构件。
文档编号C04B28/04GK103073244SQ20131002174
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者黄真, 王璞, 张昌, 陈国维 申请人:上海交通大学