一种外裹纤维的轻骨料及抑制轻骨料上浮的方法

1.本发明涉及一种外裹纤维的轻骨料及抑制轻骨料上浮的方法，属于混凝土技术领域。


背景技术：

2.轻骨料混凝土是指采用轻骨料的混凝土，其表观密度不大1950kg/m3。常用的轻骨料有天然轻骨料和人造轻骨料，天然轻骨料包括浮石和火山渣；人造轻骨料包括页岩陶粒、粘土陶粒和膨胀珍珠岩等，此外一些工业废料如粉煤灰陶粒和膨胀矿渣珠也可作为轻骨料来制备轻骨料混凝土。因为轻骨料混凝土具有轻质高强、保温隔热、抗震性好、并且变形性能良好等特点，近年来广泛应用于工业与民用建筑及其他工程，具有较好的应用前景。轻骨料混凝土在浇筑过程中轻质骨料容易发生上浮，造成混凝土分层离析，影响新拌混凝土的和易性和耐久性，进而影响混凝土结构及构件的使用寿命。为了有效控制轻质混凝土中轻骨料的上浮，目前中国发明专利“一种改善混凝土中轻质骨料上浮的方法”、“抑制骨料上浮的轻质混凝土”和“一种防骨料上浮轻质陶粒混凝土及其制备方法”中均采用添加外加剂的方法，通过增加浆体稠度来抑制轻骨料上浮，但此类方法因无法精确控制外加剂的掺量难免会对混凝土的施工性能造成一定的影响。此发明意在提供一种新型轻质骨料以及一种抑制轻质骨料上浮的方法，在保证混凝土良好和易性的前提下抑制轻骨料上浮。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于设计一种外裹纤维的轻骨料及提出了一种抑制轻骨料上浮的方法，能有效改善轻质骨料在混凝土中的上浮现象，从而保证浇筑试件的匀质性和外观平整性，进而提高结构或构件的耐久性，保证工程质量。
4.一种能抑制上浮的轻质骨料及其制备方法，包括以下步骤：先将预湿的轻骨料与胶凝材料浆体混合并搅拌均匀；然后加纤维并搅拌，使轻质骨料表面形成一层带有纤维的胶凝材料浆体薄层，纤维的一端嵌固在轻质骨料表层的外裹浆体中，另一端暴露在浆体的表面，形成一个个毛球状的颗粒；最后将毛球状轻质骨料筛分成单粒状，待凝结硬化后形成一种外裹纤维的毛球状轻质骨料。
5.带纤维轻质骨料制备的混凝土在浇筑过程中，轻质骨料表面均布的纤维增加了轻质骨料与周围砂浆的接触面积，从而增大了与砂浆的胶结面，使轻质骨料受到更大的胶结作用力；而且轻质骨料表面纤维的自由一端嵌固在周围砂浆中，当轻质骨料发生移动时会产生阻止其上浮的拉力和摩阻力，所以轻质骨料无法上浮，较为均匀的分布在混凝土试件中，有效的改善了混凝土中轻质骨料上浮的问题。
6.由于采用了上述技术方案，本发明相对于现有技术的有益效果如下：
7.(1)与其他方法相比，本发明制得了一种新型轻质骨料：本发明先将预湿的轻骨料与纤维通过少量的胶凝材料浆体连成一体，轻质骨料表面形成一层带有纤维的胶凝材料浆体薄层，凝结硬化后制得了一种带纤维的毛球状轻质骨料，再利用此类轻质骨料作为一种
新型粗骨料来制备轻质混凝土。混凝土中的轻质骨料因为纤维间的张拉作用和砂浆的胶结作用，较为均匀的分布在混凝土试件中，轻骨料无法上浮。因此有效解决了轻骨料的上浮问题，而且保证了试件的均质性；
8.(2)在制得的轻质混凝土中，新型轻质骨料表面纤维的一端嵌固在骨料表面包覆的胶凝材料薄层中，另一端嵌固在混凝土浆体内部，增大了骨料与水泥浆的接触面积，与直接加入纤维的方法相比，此方法制备得到的混凝土，其抗拉强度以及骨料和水泥浆的界面粘结强度都更大，因此更有效的阻止轻质骨料的上浮；
9.(3)混凝土作为一种脆性材料，容易发生开裂破坏，但因为骨料表面的纤维，提高了混凝土抗裂缝发展的能力及混凝土的黏结性能，进而提高了结构或构件的耐久性，保证工程质量。
附图说明
10.图1一种防上浮轻质骨料的制备流程
11.图2轻质骨料等效模型图
12.图3轻质骨料筛分示意图
13.图4轻质混凝土制备流程
14.图5新型轻质骨料与普通骨料在试件中的受力分析图
具体实施方式
15.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
16.具体实施例：
17.如图1所示，本发明中一种新型轻质骨料的制备方法如下步骤：
18.(1)配置胶凝材料浆体：本发明中胶凝材料浆体是由胶凝材料、水、化学外加剂和矿物掺合料按一定的比例混合而成。其配比为胶凝材料:水:化学外加剂:矿物掺合料＝1：0.45：0.03：0.7，其中胶凝材料选用普通硅酸盐水泥，等级为52.5；矿物掺合料由粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰等组成，其中粉煤灰选用ⅰ级粉煤灰，粒化高炉矿渣取s95级矿粉；外加剂选用聚羧酸高性能减水剂，浓度为30％。
19.(2)制备一种抑制上浮的轻质骨料：将预湿的轻骨料与步骤(1)制得的胶凝材料浆体混合并搅拌均匀，然后加入一定量的纤维搅拌均匀，从而使轻质骨料表面形成一层带有纤维的胶凝材料浆体薄层，纤维的一端嵌固在轻质骨料表层的外裹浆体中，另一端暴露在浆体的表面，形成一个个毛球状的颗粒。此时再利用适宜孔径的筛子将此种轻质骨料筛分成颗粒状，待凝结硬化后形成一种带纤维的轻质骨料。其中轻质骨料选用的粒径为30mm的烧结陶粒，级配连续且粗细均匀，因为轻骨料吸水率大，为了保证混凝土的和易性和强度，陶粒在搅拌前应先预湿；纤维选用钢纤维，纤维直径为18
‑
48μm，长度为20mm，纤维掺量为2％。
20.(3)利用步骤(2)得到的轻质骨料作为一种新型粗骨料来制备轻质混凝土，其配比为水泥:矿物掺合料:粗骨料:细骨料:水:外加剂＝1:0.7:1.4:1.6:0.4:0.03，其中细骨料
采用河砂和陶砂，质量比为4:1；然后将制得的轻质混凝土装模,并振捣均匀密实,制得所需的混凝土结构或构件。
21.(4)在混凝土振捣完毕后，混凝土初凝前，应在试件顶部进行人工抹面，并多次来回抹压。目的是通过人工抹压将部分上浮的轻骨料压回水泥浆内，以减轻轻骨料上浮，并且保证试件表面的平整光滑；且试件制作完成后应在标准养护室中进行养护。
22.本发明的核心是将轻质骨料与纤维通过一薄层胶凝材料浆体粘结在一起，制得一种外裹纤维的毛球状新型轻质骨料，再利用此类轻质骨料作为一种新型粗骨料来制备轻质混凝土，通过增大骨料的重力、骨料与混凝土浆体的界面粘结强度以及纤维对骨料的张拉作用力等，来抑制混凝土中轻质骨料的上浮。
23.如图1所示，普通轻质骨料2外围包裹了一薄层胶凝材料1，纤维3的一端包裹在胶凝材料薄层1中，另一端裸露在表面，制得的新型轻质骨料4为毛球状的颗粒，为了获得更明显的实验效果，用理想新型轻质骨料模型5等效代替4，效果如图2所示。
24.如图3所示，用筛子6将其筛分成一个个毛球状的颗粒，得到新型轻质骨料5，再按照图4所示将制备得到的新型轻质骨料5作为粗骨料来制备轻质混凝土。
25.为了更好地展示实验效果，故分别对用新型轻质骨料和普通轻质骨料制备的轻质混凝土进行骨料的受力分析，如图5所示：
26.两种不同的轻质骨料分别制备成同一种混凝土试件7，图5左侧的试件是用新型轻质骨料5制备的，右侧试件是用普通轻质骨料制备得到，分别对单个骨料进行受力分析可得：新型轻质骨料5和普通轻质骨料2都被砂浆8包覆，两种骨料都受到相同的上浮力9，与普通轻质骨料相比，新型轻质骨料受到更大的重力10、更大的界面粘结力12，此外还存在纤维的张拉作用力11，因此能够更有效地抑制骨料的上浮，使新型轻质骨料5均匀的分布在混凝土试件中。
27.以上所述的具体实施例，是对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了详细说明，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。