一种自密实纤维增韧轻骨料混凝土及其制备方法与流程

本发明属于混凝土材料领域，具体涉及一种自密实纤维增韧轻骨料混凝土及其制备方法。

背景技术：

近年来，随着建筑技术的高速发展，建筑结构朝着大体积、超高层、大跨度方向发展，对建筑材料性能和施工技术提出了更高的要求。自重较大的普通混凝土制约着建筑结构向着高层、大跨度方向发展，其缺点也日益显现。轻骨料混凝土具有质量轻、耐久性优、经济性好等优点，具有良好的应用前景。但是目前应用的轻骨料混凝土存在着强度低、容易发生脆性破坏等缺点。同时由于轻骨料混凝土中粗骨料密度较小，混凝土施工过程中的泵送、振捣棒振捣，很容易造成混凝土离析、骨料上浮等问题。

纤维混凝土是通过掺入纤维改善普通混凝土脆性破坏特征，提高混凝土抗裂性能，掺入的纤维通常有钢纤维、聚丙烯纤维等。混凝土中的纤维可以约束混凝土产生塑性变形，阻碍裂缝的产生，进而改善混凝土的脆性破坏特征，提高混凝土抗裂性能和力学性能。

自密实混凝土是一种在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。自密实混凝土具有良好流动性、抗离析性和体积稳定性的混凝土，适用于高层建筑的泵送，同时避免了因振捣不利导致的蜂窝麻面或者混凝土离析分层等问题。

轻骨料混凝土中存在的脆性破坏显著、容易发生骨料上浮和混凝土离析的缺点恰好是纤维混凝土和自密实混凝土中的优点，如何结合纤维混凝土和自密实混凝土的优点，弥补轻骨料混凝土中存在的不足，设计一种轻质高强、抗裂性能优、工作性能好的自密实纤维增韧轻骨料混凝土，解决轻骨料混凝土脆性破坏问题，抑制轻骨料上浮和离析问题，已经成为急需。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种自密实纤维增韧轻骨料混凝土及其制备方法，解决了轻骨料混凝土容易发生脆性破坏的缺点，避免了轻骨料混凝土中轻骨料上浮、振捣离析等问题。

为了达到上述目的，一种自密实纤维增韧轻骨料混凝土，包括质量份数为100份的水泥，45份的水，45份的粉煤灰，6份的硅灰，120份的粗骨料，200份的砂子，1～1.7份的减水剂，9～12份的钢纤维以及0～0.3份聚丙烯纤维。

水泥采用p·o42.5硅酸盐水泥。

粉煤灰采用ⅰ级粉煤灰。

硅灰采用sio2含量为96.7％的925u微硅粉。

粗骨料采用900级碎石型膨胀页岩陶粒，粗骨料的颗粒大小为5～16mm连续级配，表观密度为855kg/m³，24小时吸水率6.4％，筒压强度为7.5mpa。

减水剂采用纯度为50％的聚羧基减水剂。

钢纤维的长度为13mm,直径为200um，伸长率为3.2％，弹性模量为210gpa，钢纤维密度为7800kg/m³，抗拉强度>3000mpa。

聚丙烯纤维直径为30um，密度为0.91g/cm³，弹性模量为3750mpa，抗拉强度为680mpa，断裂伸长率19％。

一种自密实纤维增韧轻骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，根据质量份数取水泥100份、砂子200份、粉煤灰45份、硅灰6份进行混合，再加入钢纤维9～12份和聚丙烯纤维0～0.3份，搅拌均匀，得到混合物a；

步骤二，将水45份减水剂1～1.7份进行混合，搅拌均匀得到减水剂与水混合液b；

步骤三，在混合物a中加入70％的减水剂与水混合液b，搅拌均匀后得到混合物c；

步骤四，在混合物c中加入粗骨料120份，搅拌均匀得到混合物d；

步骤五，在混合物d中加入剩余的30％减水剂与水混合液b，搅拌均匀后得到自密实纤维增韧轻骨料混凝土。

与现有技术相比，本发明的混凝土通过水、水泥、粉煤灰、硅灰、粗骨料、砂子、减水剂、钢纤维和聚丙烯纤维组成的混凝土具有轻质高强、耐久性好、抗裂性能优、流动性能佳、体积稳定性好、自动密实等特点，解决了轻骨料混凝土容易发生脆性破坏的缺点，同时浇筑时能够流动密实，不许附加振捣，避免了轻骨料混凝土中轻骨料上浮、振捣离析等问题，可以广泛应用于大体积、超高层、大跨度建筑结构中。

本发明的混凝土的制备方法通过水、水泥、粉煤灰、硅灰、粗骨料、砂子、减水剂、钢纤维和聚丙烯纤维选用最优配比混合而成，制备出的自密实纤维增韧轻骨料混凝土通过进行坍落扩展度试验、v型漏斗试验、l型槽试验、u型槽试验以及骨料均匀性分析发现，本发明的自密实纤维增韧轻骨料混凝土具有良好的流动性能、变形能力及抗离析能力。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明实施例2中自密实纤维增韧轻骨料混凝土立方体试块断面图。

具体实施方式

下面结合附图是实施例对本发明作进一步说明。

参见图1，本发明的制备方法包括以下步骤：

步骤一，根据质量份数取水泥100份、砂子200份、粉煤灰45份、硅灰6份进行混合，再加入钢纤维9～12份和聚丙烯纤维0～0.3份，搅拌均匀，得到混合物a；

步骤二，将水45份减水剂1～1.7份进行混合，搅拌均匀得到减水剂与水混合液b；

步骤三，在混合物a中加入70％的减水剂与水混合液b，搅拌均匀后得到混合物c；

步骤四，在混合物c中加入粗骨料120份，搅拌均匀得到混合物d；

步骤五，在混合物d中加入剩余的30％减水剂与水混合液b，搅拌均匀后得到自密实纤维增韧轻骨料混凝土。

水泥采用p·o42.5硅酸盐水泥。

粉煤灰采用ⅰ级粉煤灰。

硅灰采用sio2含量为96.7％的925u微硅粉。

粗骨料采用900级碎石型膨胀页岩陶粒，粗骨料的颗粒大小为5～16mm连续级配，表观密度为855kg/m³，24小时吸水率6.4％，筒压强度为7.5mpa。

减水剂采用纯度为50％的聚羧基减水剂。

钢纤维的长度为13mm,直径为200um，伸长率为3.2％，弹性模量为210gpa，钢纤维密度为7800kg/m³，抗拉强度>3000mpa。

聚丙烯纤维直径为30um，密度为0.91g/cm³，弹性模量为3750mpa，抗拉强度为680mpa，断裂伸长率19％。

实施例1：

本实施例提供一种自密实纤维增韧轻骨料混凝土，是由胶凝材料、河砂、轻骨料、外加剂及水组成，每立方混凝土中各材料用量如下：水170kg，水泥374kg，粉煤灰170，硅灰22.7kg，粗骨料447kg，砂子760kg，减水剂5.1kg，钢纤维39kg。

参见图1，上述自密实纤维增韧轻骨料混凝土的制备方法，包括如下步骤：

1)准备：采用强制式搅拌机进行拌合，且采用混凝土振动台进行振捣。搅拌混凝土前，应加水空转数分钟，然后将剩余水排净，保证搅拌桶壁完全润湿。

2)干拌：将矿物掺合料、细骨料和水泥投入搅拌机中，然后加入适量的纤维材料，紧接着进行干拌，搅拌30s，使纤维均匀的分布。

3)制浆：将称好的减水剂与水充分混合，将70％的减水剂与水的混合液倒入搅拌机，搅拌30s。

4)混合：加入预湿的粗骨料并开始搅拌，搅拌30s。

5)强制搅拌：加入剩余的减水剂与水的混合液，强制搅拌7min，出料。

实施例2：

本实施例提供一种自密实纤维增韧轻骨料混凝土，是由胶凝材料、河砂、轻骨料、外加剂及水组成，每立方混凝土中各材料用量如下：水170kg，水泥374kg，粉煤灰170，硅灰22.7kg，粗骨料447kg，砂子760kg，减水剂5.3kg，钢纤维39kg，聚丙烯纤维0.455kg。

上述自密实纤维增韧轻骨料混凝土的制备方法与实施例1相同。

实施例3：

本实施例提供一种自密实纤维增韧轻骨料混凝土，是由胶凝材料、河砂、轻骨料、外加剂及水组成，每立方混凝土中各材料用量如下：水170kg，水泥374kg，粉煤灰170，硅灰22.7kg，粗骨料447kg，砂子760kg，减水剂5.7kg，钢纤维39kg，聚丙烯纤维0.683kg。

上述自密实纤维增韧轻骨料混凝土的制备方法与实施例1相同。

实施例4

本实施例提供一种自密实纤维增韧轻骨料混凝土，是由胶凝材料、河砂、轻骨料、外加剂及水组成，每立方混凝土中各材料用量如下：水170kg，水泥374kg，粉煤灰170，硅灰22.7kg，粗骨料447kg，砂子760kg，减水剂6.2kg，钢纤维39kg，聚丙烯纤维0.910kg。

上述自密实纤维增韧轻骨料混凝土的制备方法与实施例1相同。

以配制完成的混凝土为考察对象，采用坍落扩展度试验、v型漏斗试验、l型槽试验、u型槽试验测试实施例的流动能力、变形能力、填充能力及通过密集钢筋处的能力。

表1自密实纤维增韧轻骨料混凝土工作性能测试

注：d为扩展坍落度试验混凝土停止流动时两个垂直方向直径的平均值，规范要求：550mm≤d≤850mm；tv为v型漏斗试验混凝土闸门开启到混凝土全部流完的时间，规范要求3s≤tv≤25s；h1/h2为l型槽试验混凝土停止流动时，水平段混凝土的高度h1和垂直段高度h2的比值，规范要求h1/h2大于0.8；△h为u型槽试验混凝土停止流动后量测两边的高差，规范要求△h小于30mm。

从表1可以看出，本发明的自密实纤维增韧轻骨料混凝土具有良好的流动能力、变形能力、填充能力及通过密集钢筋处的能力，是一种工作性能较优的混凝土。

以混凝土试件混凝土立方体试块、抗折试块的实际断面为考察对象，判定实际自密实高性能轻骨料混凝土工作性能的好坏。

实施例2中自密实纤维增韧轻骨料混凝土立方体试块断面如图2所示。

观察图2可以发现，骨料在掺加的自密实轻骨料混凝土中分布均匀，未出现明显骨料上浮的现象，本发明配制的自密实轻骨料混凝土工作性能良好。

以混凝土试件为考察对象，按照gb/t50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，用万能压力试验机测试实施例的抗压强度。

表2自密实纤维增韧轻骨料混凝土工作性能测试

从表2中可以看出本发明的自密实纤维增韧轻骨料混凝土可配置出抗压强度高达58.6mpa的高强轻骨料混凝土，掺加钢纤维和少量聚丙烯纤维的自密实纤维增韧轻骨料混凝土28天抗压强度最高。钢纤维和聚丙烯纤维可以在sclc中很好地协同工作，复掺的效果更佳，最佳含量分别为39kg/m³和682.5g/m³，可以显著提高其劈裂抗拉强度、抗折强度，但是对抗压强度影响不大。

本发明的自密实纤维增韧轻骨料混凝土弥补了普通轻骨料混凝土的缺点，具有轻质高强、抗裂性能优、工作性能好等优点，是一种高性能轻骨料混凝土。

本发明的自密实纤维增韧轻骨料混凝土通过掺加适量的钢纤维，增加了粗骨料与基体的粘结力；掺加少量的聚丙烯纤维，较大程度的提高混凝土抗压强度。结合抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度试验结果，本发明的自密实纤维增韧轻骨料混凝土的强度等级可以达到c40、c50，28天抗压强度可以达到59mpa，力学性能良好。