本发明涉及混凝土箱涵，具体地，涉及一种高强度混凝土箱涵及其制备方法。
背景技术：
综合管廊，即用箱涵拼接形成的地下城市管道综合走廊，即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通讯，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。它是实施统一规划、设计、施工和维护，建于城市地下用于铺设市政公用管线的市政公用设施。
对于组成管廊的箱涵来说，作用于箱涵的荷载通常有垂直土荷载、活荷载、箱涵自重力、土的侧向压力及内外水压力等。公知的混凝土构件是刚性结构，目前，对公知的混凝土构件的评判更注重抗压强度，因此，现有的混凝土构件抗压强度强，但缺乏韧性，劈裂抗拉强度弱，混凝土构件质脆，表面易出现龟裂、破损；主要原因是混凝土凝固后其内的毛细孔率较高，劈裂抗拉强度差，这样混凝土构件在频繁或瞬间重压或冲击力的作用下，致混凝土构件频繁或极限承载而使得构件表面出现龟裂、破损，不但减少混凝土构件的使用寿命，破损严重时构件断裂将导致毁灭性事故。
因此，在保证混凝土具有较好抗压强度的基础上，提高混凝土的劈裂抗拉强度，降低毛细孔率，是目前亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种高强度混凝土箱涵及其制备方法，在保证箱涵混凝土具有较好抗压强度的基础上，提高箱涵混凝土的劈裂抗拉强度。同时，本发明的制备方法简单，原料易得。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高强度混凝土箱涵的制备方法，包括以下步骤：(1)制作模具，并在模具中设置钢筋骨架；(2)将聚乙烯醇纤维、丙二醇、二甲基甲酰胺、异丙基三异硬脂基钛酸酯、硅酸盐矿物粒、氯化钙、偏高岭土和硅藻土加热混合制得高强度纤维混凝土添加剂；(3)将所述高强度纤维混凝土添加剂与水泥、砂、碎石、粉煤灰和水混合制得混凝土；(4)将所述混凝土浇筑至模具中，振捣，然后养护制得高强度钢筋混凝土箱涵。
本发明还提供了一种根据前文所述的制备方法制备的高强度混凝土箱涵。
在上述技术方案中，本发明通过控制箱涵混凝土的原料组成，制备高强度混凝土箱涵。本发明通过聚乙烯醇纤维、丙二醇、二甲基甲酰胺、异丙基三异硬脂基钛酸酯、硅酸盐矿物粒、氯化钙、偏高岭土、和硅藻土发生协同作用，得到的高强度纤维混凝土添加剂，高强度纤维混凝土添加剂又与混凝土中的其他原料发生作用，不仅能够提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的劈裂抗拉强度，使制得的混凝土箱涵具有抗压强度高和劈裂抗拉强度高的优点。不仅如此，本发明的制备方法简单，原料易得。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种高强度混凝土箱涵的制备方法，包括以下步骤：(1)制作模具，并在模具中设置钢筋骨架；(2)将聚乙烯醇纤维、丙二醇、二甲基甲酰胺、异丙基三异硬脂基钛酸酯、硅酸盐矿物粒、氯化钙、偏高岭土和硅藻土加热混合制得高强度纤维混凝土添加剂；(3)将所述高强度纤维混凝土添加剂与水泥、砂、碎石、粉煤灰和水混合制得混凝土；(4)将所述混凝土浇筑至模具中，振捣，然后养护制得高强度钢筋混凝土箱涵。
本发明中，步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)仅是步骤编号，不表示步骤顺序。
在上述技术方案中，本发明通过控制高强度混凝土箱涵的箱涵混凝土的原料组成，制备高强度混凝土箱涵。本发明通过聚乙烯醇纤维、丙二醇、二甲基甲酰胺、异丙基三异硬脂基钛酸酯、硅酸盐矿物粒、氯化钙、偏高岭土、和硅藻土发生协同作用，得到的高强度纤维混凝土添加剂，高强度纤维混凝土添加剂又与混凝土中的其他原料发生作用，不仅能够提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的劈裂抗拉强度，使制得的混凝土箱涵具有抗压强度高和劈裂抗拉强度高的优点。不仅如此，本发明的制备方法简单，原料易得。
在本发明中，聚乙烯醇纤维的分子量可在多种范围内选择，为了使原料易得，同时降低生产成本，在本发明中，优选聚乙烯醇纤维的数均分子量为60000～150000，热分解温度为200～220℃，熔点为225～230℃。
在上述技术方案中，硅酸盐矿物粒可以有多种选择，为了使制得的高强度纤维混凝土添加剂弥散性较好，同时与其他组分发挥更好的协同作用，优选地，硅酸盐矿物粒为云母、白土、长石、石英中的至少一种。
同时，硅酸盐矿物粒的粒径有多种选择，为了更进一步使制得的高强度纤维混凝土添加剂弥散性较好，同时与其他组分发挥更好的协同作用，优选地，硅酸盐矿物粒的粒径为60目-400目。
在上述技术方案中，偏高岭土和硅藻土可以在较宽范围选择，只要其符合混凝土添加剂的要求既能够实现本发明。
在该技术方案中，水泥、砂、碎石、粉煤灰可以在较宽范围内选择，只要符合混凝土原料使用要求即可。
在上述技术方案中，为了提高聚乙烯醇纤维、丙二醇、二甲基甲酰胺、异丙基三异硬脂基钛酸酯、硅酸盐矿物粒、氯化钙、偏高岭土和硅藻土发生协同作用，使制得的高强度纤维混凝土添加剂提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的劈裂抗拉强度，进而使制得的混凝土箱涵具有抗压强度高和劈裂抗拉强度高的优点，优选地，以重量份计，步骤(2)中：聚乙烯醇纤维50-80份，丙二醇10-15份，二甲基甲酰胺10-15份，异丙基三异硬脂基钛酸酯5-8份，硅酸盐矿物粒20-30份，氯化钙8-10份，偏高岭土10-15份和硅藻土8-12份。
在上述具体实施方式中，制备方法中的加热混合温度和时间可在较宽范围内选择，为了使制得的高强度纤维混凝土添加剂提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的劈裂抗拉强度，进而使制得的混凝土箱涵具有抗压强度高和劈裂抗拉强度高的优点，同时节约生产成本，优选地，步骤(2)中加热混合温度为180-220℃，时间为20-48小时。
为了进一步提高高强度纤维混凝土的抗压强度，提高混凝土凝固后的劈裂抗拉强度，从而使制得的混凝土箱涵具有抗压强度高和劈裂抗拉强度高的优点，优选地，混凝土的原料包括：以重量份计，水泥100份，砂20-30份，碎石15-25份、粉煤灰10-13份、水60-85份，高强度纤维混凝土添加剂15-25份。
为了提高混凝土原料的结合能力，增强高强度纤维混凝土添加剂的作用效果，从而在提高混凝土强度的基础上提高混凝土的抗劈拉强度，进而使制得的混凝土箱涵具有抗压强度高和劈裂抗拉强度高的优点，优选地，步骤(3)中还添加最大粒径小于20mm、平均孔径小于3mm的蜂窝石。
在上述具体实施方式中，蜂窝石的添加量可以在较宽范围内添加，为了更进一步提高混凝土原料的结合能力，增强高强度纤维混凝土添加剂的作用效果，从而在提高混凝土强度的基础上提高混凝土的抗劈拉强度，更进一步使制得的混凝土箱涵具有抗压强度高和劈裂抗拉强度高的优点，优选地，相对于添加100重量份的水泥，蜂窝石的添加量为5-8份。
在该具体实施方式中，振捣的振点距离可以有多种选择，为了使浇注的混凝土密实，减少空隙，优选地，振捣的振点距离不大于500mm，同一振点振动时间10～30秒。
在该具体实施方式中，步骤(4)中养护的养护条件可以选择常规养护条件，为了取得较好的养护效果，使制得的混凝土箱涵具有抗压强度高和劈裂抗拉强度高的优点，优选地，步骤(4)中养护至少满足以下条件：相对湿度为50-60％，养护时间为3-7天。
本发明还提供一种高强度混凝土箱涵，所述高强度混凝土箱涵根据前文所述方法制备而得。该混凝土箱涵具有抗压强度高和劈裂抗拉强度高的优点，能够满足多种工况的使用要求。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
在以下实施例中，混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度参数按照国家标准gb/t50081-2002检测而得。
聚乙烯醇纤维选择数均分子量为90000，热分解温度为210℃，熔点为225℃的聚乙烯醇纤维；硅酸盐矿物粒选择云母粒；水泥为425牌号的海螺水泥；偏高岭土购自湖南超牌集团，最大粒径小于2μm；硅藻土购自宜兴市君联硅藻土有限公司的硅藻土填料；砂为中砂；碎石最大粒径小于45mm；粉煤灰为ⅱ级粉煤灰；其他原料为市售品。
实施例1
(1)制作模具，并在模具中设置钢筋骨架；
(2)以重量份计，将聚乙烯醇纤维50份、丙二醇10份、二甲基甲酰胺10份、异丙基三异硬脂基钛酸酯5份、云母粒20份(粒径为60目)、氯化钙8份、偏高岭土10份、和硅藻土8份加热混合，混合温度为180℃，时间为20小时，得到高强度纤维混凝土添加剂；
(3)以重量份计，将水泥100份，砂20份，碎石15份、粉煤灰10份、水60份和高强度纤维混凝土添加剂15份和蜂窝石(平均粒径为15mm，平均孔径3mm)5份相混合，制得混凝土；
(4)将所述混凝土浇筑至模具中，振捣，振捣的振点距离500mm，同一振点振动时间10秒，保持相对湿度为50％，然后养护3天，制得高强度钢筋混凝土箱涵。
按照国家标准gb/t50081-2002制备试样并检测抗压强度和劈裂抗拉强度，检测结果见表1。
实施例2
(1)制作模具，并在模具中设置钢筋骨架；
(2)以重量份计，将聚乙烯醇纤维80份、丙二醇15份、二甲基甲酰胺15份、异丙基三异硬脂基钛酸酯8份、云母粒30份(粒径为200目)、氯化钙10份、偏高岭土15份、和硅藻土12份加热混合，混合温度为220℃，时间为48小时，得到高强度纤维混凝土添加剂；
(3)以重量份计，将水泥100份，砂30份，碎石25份、粉煤灰13份、水85份和高强度纤维混凝土添加剂25份和蜂窝石(平均粒径为15mm，平均孔径3mm)8份相混合，制得混凝土；
(4)将所述混凝土浇筑至模具中，振捣，振捣的振点距离300mm，同一振点振动时间30秒，保持相对湿度为60％，然后养护7天，制得高强度钢筋混凝土箱涵。
按照国家标准gb/t50081-2002制备试样并检测抗压强度和劈裂抗拉强度，检测结果见表1。
实施例3
(1)制作模具，并在模具中设置钢筋骨架；
(2)以重量份计，将聚乙烯醇纤维65份、丙二醇13份、二甲基甲酰胺13份、异丙基三异硬脂基钛酸酯7份、云母粒25份(粒径为400目)、氯化钙9份、偏高岭土13份、和硅藻土10份加热混合，混合温度为200℃，时间为36小时，得到高强度纤维混凝土添加剂；
(3)以重量份计，将水泥100份，砂25份，碎石20份、粉煤灰11份、水72份和高强度纤维混凝土添加剂20份和蜂窝石(平均粒径为15mm，平均孔径3mm)5份相混合，制得混凝土；
(4)将所述混凝土浇筑至模具中，振捣，振捣的振点距离200mm，同一振点振动时间20秒，保持相对湿度为55％，然后养护4天，制得高强度钢筋混凝土箱涵。
按照国家标准gb/t50081-2002制备试样并检测抗压强度和劈裂抗拉强度，检测结果见表1。
实施例4
(1)制作模具，并在模具中设置钢筋骨架；
(2)以重量份计，将聚乙烯醇纤维65份、丙二醇13份、二甲基甲酰胺13份、异丙基三异硬脂基钛酸酯7份、云母粒25份(粒径为400目)、氯化钙9份、偏高岭土13份、和硅藻土10份加热混合，混合温度为200℃，时间为36小时，得到高强度纤维混凝土添加剂；
(3)以重量份计，将水泥100份，砂25份，碎石20份、粉煤灰11份、水72份、高强度纤维混凝土添加剂20份和和蜂窝石(平均粒径为15mm，平均孔径3mm)7份相混合，制得混凝土；
(4)将所述混凝土浇筑至模具中，振捣，振捣的振点距离200mm，同一振点振动时间20秒，保持相对湿度为55％，然后养护7天，制得高强度钢筋混凝土箱涵。
按照国家标准gb/t50081-2002制备试样并检测抗压强度和劈裂抗拉强度，检测结果见表1。
对比例1
按照实施例3的方法制得混凝土，步骤(2)中，不添加聚乙烯醇纤维。
对比例2
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，步骤(2)中，不添加丙二醇。
对比例3
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，步骤(2)中，不添加二甲基甲酰胺。
对比例4
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，步骤(2)中，不添加异丙基三异硬脂基钛酸酯。
对比例5
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，步骤(2)中，不添加云母粒。
对比例6
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，步骤(2)中，不添加氯化钙。
对比例7
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，步骤(2)中，不添加偏高岭土。
对比例8
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，步骤(2)中，不添加硅藻土。
表1
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。