專利名稱：具有超高泵送性能的鋼纖維混凝土的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種適合高空泵送且具有優(yōu)異抗裂性能和力學(xué)行為的鋼纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，具體而言是用于超高混凝土索塔的上塔柱(高度≥200米)，包括拉索錨固區(qū)、A型和H型索塔上橫梁以及A型和倒Y形塔肢交匯段等應(yīng)力復(fù)雜區(qū)域的專用鋼纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，主要解決了超高索塔在服役前后不開裂和一級(jí)泵送難的技術(shù)難題。
背景技術(shù)：
高抗裂性、高耐久性和高韌性是索塔拉索錨固區(qū)、倒Y型和A型塔肢交匯段(合攏段)專用高性能結(jié)構(gòu)混凝土發(fā)展的總趨勢(shì)，其中高抗裂性是核心，是安全和耐久的重中之重。采用高性能鋼纖維混凝土是提高混凝土抗裂性能的重要技術(shù)途徑之一。通過(guò)優(yōu)化基體組分和設(shè)計(jì)纖維外形，解決高程泵送的難題，將極大促進(jìn)在高空遭受疲勞載荷、抗震和受力復(fù)雜部位的應(yīng)用。
而對(duì)于普通鋼纖維混凝土而言，因工作性差，所以泵送高度達(dá)200m以上的鋼纖維混凝土鮮有報(bào)道。因此，迫切需要在滿足較好力學(xué)性能和耐久性能的基礎(chǔ)上，提高纖維混凝土的工作性能，尤其提高纖維混凝土的泵送性能，以便拓寬在重大橋梁工程和高層結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。這必將極大促進(jìn)索塔拉索錨固區(qū)結(jié)構(gòu)體系的改變，使鋼-混組合的非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)和環(huán)向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)更有生機(jī)和優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的是目前普通鋼纖維混凝土工作性差、無(wú)法保證高空泵送的難題，提供一種具有超高泵送性能的鋼纖維混凝土，該鋼纖維混凝土具有優(yōu)異抗裂性能和力學(xué)性能，又適合高空泵送，其泵送高度可達(dá)350m以上。
技術(shù)方案本發(fā)明的具有超高泵送性能的鋼纖維混凝土是將傳統(tǒng)的鋼纖維長(zhǎng)度縮短，直徑變細(xì)，兩端啞鈴，中間刻痕，大幅度地提高粘結(jié)力和錨固力，使鋼纖維混凝土具有突出的阻裂能力和增強(qiáng)增韌等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，又適合高空(高程)泵送(高度大于350m)。
該鋼纖維混凝土各組分用量比例如下水膠比0.3～0.35，膠凝材料420～480kg/m3，其中粉煤灰的摻量為膠凝材料總用量的20％～30％，水泥的摻量為膠凝材料總用量的70％～80％，砂率44～50％，外加劑相對(duì)膠凝材料總用量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.9～1.2％，啞鈴-刻痕鋼纖維相對(duì)混凝土總體積的體積百分?jǐn)?shù)0.8～1.2％。
啞鈴-刻痕鋼纖維的兩端為啞鈴，啞鈴寬度為1.0-1.2mm；啞鈴-刻痕鋼纖維的中間刻痕，纖維長(zhǎng)度和等效直徑分別為18-25mm和0.35-0.4mm。
所述的外加劑為混凝土高效減水劑。主要成分均是聚羧酸型高分子聚合物，具有超塑化、高效減水和增強(qiáng)、低收縮等功能。
該鋼纖維混凝土用于一級(jí)泵送高度分別為200～250米、250～300米、300米以上時(shí)，所述的啞鈴-刻痕鋼纖維相應(yīng)體積摻量分別為1.2～1.0％，1.0～0.8％，0.8％。
有益效果本發(fā)明的具有超高泵送性能的鋼纖維混凝土具有優(yōu)異抗裂性能和力學(xué)行為，又適合高空泵送(高度為200～350m)，可以用于高抗裂要求的重要部位如斜拉橋倒Y型索塔和A型索塔的塔肢交匯段(合攏段)，H型索塔的上橫梁，拉索錨固區(qū)；懸索橋索塔的上橫梁和懸索錨固區(qū)，以及高抗震要求的高層建筑的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用前景十分廣闊。
鋼纖維體積率為0.8％的啞鈴-刻痕鋼纖維增強(qiáng)混凝土，一級(jí)泵送高度能夠達(dá)到300m～350m。
鋼纖維體積率為0.8～1.0％的啞鈴-刻痕鋼纖維增強(qiáng)混凝土，一級(jí)泵送高度能夠達(dá)到250m以上。
鋼纖維體積率為1.0％-1.2％的啞鈴-刻痕鋼纖維增強(qiáng)混凝土，一級(jí)泵送高度能夠達(dá)到200m以上。
本發(fā)明是為解決鋼纖維混凝土難以高空泵送的難題而設(shè)計(jì)的，從攪拌到泵送整個(gè)過(guò)程不需要任何輔助手段，與普通混凝土的施工并無(wú)差別。其主要性能特點(diǎn)為(1)工作性能為了使纖維混凝土能一次泵送到350m以上的高度，要求出攪拌機(jī)時(shí)的坍落度為200～220mm，擴(kuò)展度≥550mm，混凝土出機(jī)后2小時(shí)的坍落度應(yīng)≥160mm；含氣量2.5％～4.0％；壓力泌水≤40％；分層度Fm達(dá)到100％±2％；混凝土初凝時(shí)間≥10小時(shí)。
(2)力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度提高30％～50％，彎曲韌性提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。
(3)抗收縮開裂性能在模擬鋼錨箱夏季施工環(huán)境條件下(環(huán)境溫度40℃，相對(duì)濕度為50％，風(fēng)速為10m/s)，塑性收縮達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；干燥收縮試驗(yàn)，60d內(nèi)開裂環(huán)試驗(yàn)不開裂，180d干縮值降低40％以上。


圖1是不同體積摻量且適合高空泵送的鋼纖維混凝土與基準(zhǔn)混凝土的抗塑性收縮開裂的比較，圖2是不同體積摻量且適合高空泵送的鋼纖維混凝土與基準(zhǔn)混凝土的抗彎強(qiáng)度和彎曲韌性的比較，圖3是在分級(jí)載荷作用下基準(zhǔn)混凝土配筋梁的裂縫傳播過(guò)程，圖4是在分級(jí)載荷作用下特制鋼纖維混凝土配筋梁的裂縫傳播過(guò)程，圖5是啞鈴-刻痕型鋼纖維形貌示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的具有超高泵送性能的鋼纖維混凝土的組分為水泥42.5級(jí)P.O水泥，粉煤灰I級(jí)粉煤灰，細(xì)集料細(xì)度模數(shù)為2.6的中砂(河砂)，表觀密度2550kg/m3，堆積密度1570kg/m3，級(jí)配合格。
粗集料5～20mm玄武巖碎石，表觀密度2900kg/m3，堆積密度1620kg/m3，壓碎指標(biāo)3.88。
外加劑混凝土高效減水劑。主要成分均是聚羧酸型高分子聚合物，具有超塑化、高效減水、保持塌落度和增強(qiáng)、低收縮等功能，產(chǎn)品性能符合國(guó)標(biāo)GB8076-1997(高效減水劑)一等品指標(biāo)。
拌合水清潔的自來(lái)水啞鈴-刻痕復(fù)合異形鋼纖維啞鈴-壓痕型，纖維長(zhǎng)度和等效直徑分別為18-25mm和0.35-0.4mm實(shí)施例1水膠比0.35砂率46％粉煤灰摻量20％外加劑摻量1.0％鋼纖維體積率0.8％按上述配方得到本發(fā)明，能夠一級(jí)泵送350m高度且保持新拌鋼纖維混凝土的工作狀態(tài)良好，纖維分布均勻，具有優(yōu)異的抗裂性和增強(qiáng)增韌效果。
實(shí)施例2水膠比0.30～0.35砂率48％粉煤灰摻量20％～30％外加劑摻量1.1％鋼纖維體積率1.0％按上述配方得到本發(fā)明，能夠一級(jí)泵送300m以上高度且新拌鋼纖維混凝土的黏聚性、流動(dòng)性和工作性良好，具有更優(yōu)異的抗裂性能和力學(xué)行為。
表1實(shí)施實(shí)例1的拌合物性能

表2實(shí)施實(shí)例1泵送試驗(yàn)主要指標(biāo)

表3實(shí)施實(shí)例2的拌合物性能

表4實(shí)施實(shí)例2泵送試驗(yàn)主要指標(biāo)

權(quán)利要求
1.一種具有超高泵送性能的鋼纖維混凝土，其特征在于該鋼纖維混凝土各組分用量比例如下水膠比0.3～0.35，膠凝材料420～480kg/m3，其中粉煤灰的摻量為膠凝材料總用量的20％～30％，水泥的摻量為膠凝材料總用量的70％～80％，砂率44～50％，外加劑相對(duì)膠凝材料總用量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.9～1.2％，啞鈴-刻痕鋼纖維相對(duì)混凝土總體積的體積百分?jǐn)?shù)0.8～1.2％。
2.如權(quán)利要求1所述的具有超高泵送性能的鋼纖維混凝土，其特征在于啞鈴-刻痕鋼纖維的兩端為啞鈴，啞鈴寬度為1.0-1.2mm；啞鈴-刻痕鋼纖維的中間刻痕，纖維長(zhǎng)度和等效直徑分別為18-25mm和0.35-0.4mm。
3.如權(quán)利要求1或2所述的具有超高泵送性能的鋼纖維混凝土，其特征在于該鋼纖維混凝土用于一級(jí)泵送高度分別為200～250米、250～300米、300～350米時(shí)，所述的啞鈴-刻痕鋼纖維相應(yīng)體積摻量分別為1.2～1.0％，1.0～0.8％，0.8％。
4.如權(quán)利要求1或2所述的具有超高泵送性能的鋼纖維混凝土，其特征在于所述的外加劑為混凝土高效減水劑，其主要成分為聚羧酸型高分子聚合物，具有超塑化、高效減水、保持塌落度和增強(qiáng)、低收縮等功能。
全文摘要
具有超高泵送性能的鋼纖維混凝土是一種適合高空泵送且具有優(yōu)異抗裂性能和力學(xué)行為的鋼纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，具體而言是用于超高混凝土索塔的上塔柱(高度≥200米)，包括拉索錨固區(qū)、A型和H型索塔上橫梁以及A型和倒Y形塔肢交匯段等應(yīng)力復(fù)雜區(qū)域的專用鋼纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，主要解決了超高索塔在服役前后不開裂和一級(jí)泵送難的技術(shù)難題。該鋼纖維混凝土各組分用量比例如下水膠比0.3～0.35，膠凝材料420～480kg/m
文檔編號(hào)C04B14/06GK101037315SQ200710020468
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月2日
發(fā)明者孫偉, 蔣金洋, 劉加平, 張?jiān)粕? 秦鴻根, 慕儒, 劉建忠, 周偉玲, 王晶 申請(qǐng)人:東南大學(xué)