專利名稱：纖維抗滲防裂混凝土的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種特種混凝土，特別是一種適于預拌、泵送的抗滲防裂混凝土。
目前國內外建設的許多大型橋梁、江河堤壩、大型體育場館等公用設施，都或多或少的出現結構缺陷裂縫，有的部位已經延伸到鋼筋部位，使混凝土建筑物的整體性受到破壞，堤壩出現滲漏，地下室滲水變潮，橋梁的安全性受到質疑，并最終拆除重建，許多公共場所被迫關閉，造成大量的人力物力浪費，人們的生命財產安全受到嚴重威脅。究其原因，主要是由于混凝土在使用的過程中內部應力集中，使內部存在結構缺陷的部位產生微裂紋，并逐漸擴展延伸最終形成較大的裂縫。隨著這些裂縫的產生與擴展，其表層逐漸碳化，當裂縫擴展至鋼筋時，混凝土的護筋作用完全喪失，空氣中的腐蝕性氣體直接侵害鋼筋導致鋼筋銹蝕，引起鋼筋混凝土結構的破壞最終完全失效。目前國內外預防混凝土裂縫主要采取以下二種方式1、采用摻加膨脹劑的方法。對于處于潮濕環境及地下的混凝土工程、游泳池及水工工程，基本上實現了在使用摻加膨脹劑混凝土后不開裂，不滲漏，保證了這些混凝土建筑物的正常使用。但對于大多數露天工程，特別是橋梁、大型體育場館的頂板和屋架、大面積公用建筑的地面、飛機跑道等混凝土構筑物，摻加膨脹劑不僅不能起到防裂的作用，而且在使用過程中開裂的更嚴重，究其原因，是由于膨脹劑的水化和水化產物的形成，必須在飽水的條件下進行，一旦周圍環境水分不足，膨脹劑不僅不會起到膨脹抗裂作用，并且由于膨脹劑水化還要爭奪原本不多的水分，混凝土內部產生毛細管力，導致混凝土收縮，形成裂紋。
2、采用摻加傳統纖維的方法來改善混凝土的性能。傳統摻加的纖維有玻璃纖維、有機質植物纖維和鋼纖維三種，從使用效果看，采用玻璃纖維混凝土主要使用玻璃纖維增強水泥制品，且水泥石液相中的Ca(OH)2會使玻璃纖維的硅氧鍵發生斷裂，SiO2與Ca(OH)2發生反應生成低鈣的水化硅酸鈣，此種反應可以進行至玻璃中的SiO2完全消耗為止，因而玻璃纖維的抗拉強度大大降低，使混凝土的性能劣化，因此不能大規模應用于混凝土建筑構筑物中。采用有機質植物纖維的混凝土由于纖維直徑較大，強度較低，與水泥基膠結材料效果較差，因此沒有大規模推廣使用。采用鋼纖維的混凝土有效地預防了混凝土裂縫的出現。但是其昂貴的價格，復雜的操作工藝使其應用范圍僅限于現場攪拌或有特殊要求的特種混凝土，不能大面積推廣使用。以上三種纖維在預拌混凝土領域不能大規模應用的另一個原因就是摻加這幾種纖維的混凝土坍落度損失大，擴展度小，工作性差，不利于長距離運輸和泵送施工。針對膨脹防裂和傳統纖維防裂方法的不足，國內外又研究了采用合成纖維配制混凝土來防止混凝土裂縫的出現，但應用于預拌混凝土中坍落度損失大，擴展度小，泵送性能差，沒有在預拌混凝土行業大量應用。工程界普遍認為聚丙烯纖維是一種低彈性模量纖維，摻量少，對混凝土的抗壓強度，抗折強度，抗拉強度影響較小，不能作為一種結構性能增強材料。
本發明的目的是提供一種適于預拌、泵送的纖維抗滲防裂混凝土，從源頭上消除混凝土裂縫，解決混凝土在水化硬化及使用過程中出現的裂縫問題，提高混凝土建筑物的整體性、穩定性、安全性，改善混凝土的耐久性和抗裂防滲功能，提高建筑物的使用壽命。
本發明的技術方案纖維抗滲防裂混凝土，其特征在于其組分和摻加量為(1)普通硅酸鹽水泥；(2)中砂；(3)石子；(4)減水劑；(5)礦渣粉內摻比表面積400±20m2/Kg的礦渣粉，摻量按水泥重量的5％～50％，最佳摻量20％-30％；(6)粉煤灰 內摻摻量按水泥重量的5％～50％，最佳摻量40％～50％；(7)防水劑 內摻摻量按水泥重量的0.5％～5.0％，最佳摻量2.5％；(8)膨脹劑 UEA內摻摻量按水泥重量的6％～12％，其最佳的摻量為8％-10％；(9)聚丙纖維的摻量是外摻按膠凝材料重量的0.1kg/m3-2.0kg/m3，最佳摻量為1kg/m3。
上述聚丙烯纖維是改性束狀纖維、網狀短纖維、單絲狀纖維或杜拉纖維。
上述防水劑和膨脹劑可以擇一摻加。
本發明抗滲防裂原理和優點聚丙烯纖維遇水攪拌后呈單層網狀或單絲亂向均勻分布，猶如在混凝土中摻入了巨大數量的微細筋，可以握裹粘結水泥和集料，抑制混凝土的開裂，對裂縫發生和發展起約束作用，提高韌性，降低內部裂縫端部的應力集中系數，防止和控制裂縫的出現，與混凝土各組份的接觸面較大，具有分散性能好、價格低，徹底消除了傳統纖維價格昂貴、含堿量高、與水泥粘結效果差、長纖維較粗，且不利于泵送等缺陷，使摻加纖維的預拌混凝土的坍落度損失小、擴展度大、工作性能良好，這些都有利于纖維抗滲防裂混凝土泵送施工及大批量生產。單方混凝土造價比基準混凝土僅增加32元/m3。防裂效果、適用范圍明顯改善和增加，施工養護中可節省人工費3～5元/m3。
加入膨脹劑UEA，提高了混凝土在潮濕環境下的抗滲防裂能力。在標養條件下，由于有充足的水分，膨脹作用發揮，混凝土收縮小，但在干燥環境下混凝土收縮達到甚至超過不摻膨脹劑的混凝土。因此，對處于地下或潮濕環境中工作的纖維混凝土采用膨脹劑可以起到膨脹補償收縮，防滲抗裂的作用。
加入防水劑來改善混凝土的防水抗裂功能，對于地下及地上有防水要求的混凝土工程，可以增加混凝土的結構密實度，防止了自由水和結合水在混凝土內部的分解、移動、蒸發，從而有效的預防了混凝土脆性裂紋的產生。這種抗裂措施的有效實施跨越了膨脹劑只適用于地下和潮濕環境使用范圍的障礙，使剛性防裂由地下及潮濕環境擴大到整個混凝土工程。采用摻加防水劑的措施為確保在潮濕環境和干燥環境的纖維混凝土都具有防水抗裂的能力。
加入高效減水劑，改善了混凝土施工性能，提高了耐久性，起到了潤滑油的作用，便于混凝土泵送施工，消除了傳統纖維混凝土只適用于現場攪拌，無法泵送的不足。
摻加礦物摻合料，對于大流動度和水泥用量較多的混凝土，可降低混凝土的水化熱，延緩水化峰值的出現，降低混凝土內部的溫度梯度，減少混凝土的溫度應力，同時可以提高混凝土結構的密實度，從而達到預防混凝土裂縫產生的目的。
采用干燥收縮較小的水泥、砂石、降低混凝土干縮的膨脹劑、防水劑、摻合料，經優化配比后，配置出具有剛性防水抗裂功能的結構密實的基體混凝土，然后在這種混凝土的基礎上摻加改性聚丙烯纖維，防止混凝土在不同方向的結構缺陷破壞，充分利用了混凝土各種原材料在混凝土中的功能優勢，提高混凝土防裂能力、延長混凝土使用壽命。經檢測各項主要力學性能指標滿足設計要求，本發明生產成本低，工作性能好，在相應的環境工作中具有良好的抗滲漏、防裂、防潮、護筋作用，提高了混凝土的耐久性，提高了建筑物的使用壽命，具備剛柔相濟，柔中帶剛的抗裂防滲功能。實現了無機剛性防裂、有機剛性防裂及復合材料柔性防裂的有機結合，改善了水泥基膠凝材料的功能，使混凝土向高性能、多功能方向發展。適用于各種潮濕環境或干燥環境抗滲防裂建筑工程預拌、泵送混凝土。
以下結合實施例對本發明作詳細描述纖維抗滲防裂混凝土原材料選擇實施例(1)水泥普通硅酸鹽水泥32.5；(2)砂子中砂M0＝2.8；(3)石子碎卵石d＝25.0；(4)外加劑TZ1-2減水劑或同類減水劑，外摻；(5)礦渣粉內摻比表面積400±20m2/kg，摻量按水泥重量的5％～50％，最佳摻量在20％-30％；(6)粉煤灰內摻II級粉煤灰，摻量按水泥重量的5％～50％，最佳摻量40％～50％。
(7)防水劑摻加FS防水劑或其它同類防水劑，摻量按水泥重量的0.5％～5.0％，最佳摻量2.5％。
(8)膨脹劑UEA膨脹劑或其它同類膨脹劑，摻量范圍按水泥重量的6％～12％，其最佳摻量為8％～10％。如適用范圍在潮濕工作環境應優選配合比實施例一，在干燥環境中應選配合比實施例二。
(9)采用的纖維有聚丙烯纖維、玻璃纖維或鋼纖維。
聚丙烯纖維可選擇改性束狀纖維、網狀短纖維、單絲狀纖維或杜拉纖維，纖維摻量是按膠凝材料重量的選擇0.1kg/m3、0.6kg/m3、1.0kg/m3、1.4kg/m3，最佳摻量為1kg/m3，其纖維直徑一般為20μm左右。
也可以摻加鋼纖維，增強混凝土的抗拉、抗彎等強度，提高耐磨、耐沖擊、耐疲勞、韌性和抗裂，抗爆等性能，用于泵送施工的纖維混凝土，拌合物中鋼纖維的摻量可選擇外摻占膠凝材料總量的0.5％、1.0％、1.5％、2.0％，最佳摻量1.5％。
當摻用玻璃纖維的時候，外摻摻量可選擇占膠凝材料總量的0.5％、1.0％、1.5％、2.0％。
本發明纖維抗滲防裂混凝土強度等級可以是C30、C40、C50、C60。
本發明纖維抗滲防裂混凝土C30強度等級重量配合比實施例一水 水泥 砂 石粉煤灰 礦渣粉 TZ1-2 UEA FS 聚丙烯纖維172 240 750 1036 100 100 9.235 0 1kg/m3本發明纖維抗滲防裂混凝土C30強度等級重量配合比實施例二水 水泥 砂 石粉煤灰 礦渣粉 TZ1-2 UEA FS 聚丙烯纖維172 240 750 1036 100 100 9.2012 1kg/m3本發明纖維抗滲防裂混凝土的制作工藝將水泥、砂石、膨脹劑、防水劑、摻合料，按配比稱重后，入攪拌機，邊攪拌邊摻加聚丙烯纖維。
權利要求
1.纖維抗滲防裂混凝土，其特征在于其組分和摻加量為(1)普通硅酸鹽水泥；(2)中砂；(3)石子；(4)減水劑；(5)礦渣粉內摻比表面積400±20m2/Kg的礦渣粉，摻量按水泥重量的5％～50％；(6)粉煤灰內摻摻量按水泥重量的5％～50％；(7)防水劑內摻摻量按水泥重量的0.5％～5.0％；(8)膨脹劑UEA內摻摻量按水泥重量的6％～12％；(9)聚丙纖維的摻量是外摻按膠凝材料重量的0.1kg/m3-2.0kg/m3。
2.根據權利要求1所述的纖維抗滲防裂混凝土，其特征在于所述聚丙烯纖維是改性束狀纖維、網狀短纖維、單絲狀纖維或杜拉纖維。
3.根據權利要求1所述的纖維抗滲防裂混凝土，其特征在于所述礦渣粉最佳摻量20％-30％。
4.根據權利要求1所述的纖維抗滲防裂混凝土，其特征在于所述粉煤灰最佳摻量40％～50％。
5.根據權利要求1所述的纖維抗滲防裂混凝±，其特征在于所述防水劑最佳摻量2.5％。
6.根據權利要求1所述的纖維抗滲防裂混凝土，其特征在于所述膨脹劑UEA最佳的摻量為8％-10％。
7.根據權利要求1所述的纖維抗滲防裂混凝土，其特征在于所述聚丙纖維的最佳摻量為1kg/m3。
8.根據權利要求1所述的纖維抗滲防裂混凝土，其特征在于所述防水劑和膨脹劑擇一摻加。
全文摘要
一種纖維抗滲防裂混凝土,其組分和摻加量為:(1)普通硅酸鹽水泥,(2)中砂;(3)石子;(4)減水劑;(5)礦渣粉內摻量5%～50%,最佳摻量20%－30%;(6)粉煤灰內摻量5%～50%,最佳摻量40%～50%;(7)防水劑內摻0.5%～5.0%,最佳摻量2.5%;(8)膨脹劑UEA內摻量6%～12%,最佳摻量8%－10%;防水劑和膨脹劑可以擇一摻加;(9)聚丙纖維纖維是改性束狀、網狀短纖維、單絲狀纖維或杜拉纖維,外摻量是0.1－2.0kg/m
文檔編號C04B28/04GK1385394SQ0114023
公開日2002年12月18日 申請日期2001年12月7日 優先權日2001年12月7日
發明者路來軍, 陳大鵬, 陳益民, 朱效榮, 母淮周 申請人:北京市城昌商品混凝土聯營公司