[发明专利]钢纤维聚合物结构混凝土材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程和交通运输工程，具体涉及一种钢纤维聚合物结构混凝土材料。

背景技术

对于大跨度混凝土桥梁结构，在施工或运营期间，结构局部，例如连续刚构桥的0号块、跨中合拢段等，处于复杂应力状态并会出现较大的拉应力，造成开裂或影响结构的耐久性。较多的工程实践表明，采用普通的高强混凝土材料，仅仅靠提高材料强度还不能满足桥梁结构的抗裂性及耐久性要求。高强、高韧化是土木建筑及交通领域对材料性能要求的发展趋势。目前，高强或高韧混凝土主要有三类：普通高强混凝土、钢纤维混凝土、钢纤维增强聚合物改性混凝土。

普通高强混凝土虽然强度高、造价低廉，应用广泛，但易出现干燥收缩开裂、疲劳及冲击荷载下的开裂，不能满足桥梁等混凝土结构的抗裂性及耐久性要求。

钢纤维混凝土比普通混凝土具有更高的抗拉、抗弯、抗剪强度，其抗疲劳、抗冲击和耐久性也有较大的改善。但钢纤维对防止混凝土的初裂贡献不大；钢纤维混凝土的抗渗性、耐碱性、耐候性和抗变形能力较差，而且普通钢纤维在混凝土中易被锈蚀，使结构外表面过早被破坏；不锈钢钢纤维价格较贵，难以推广应用。

钢纤维增强聚合物改性混凝土，虽然有较好的粘结性、抗渗性、耐碱性、耐候性和较大的变形能力等，但目前的钢纤维增强聚合物改性混凝土属于中低强混凝土，无法应用于桥梁上部结构等需要高强度的混凝土结构中。

发明内容

本发明的目的在于针对现有普通高强混凝土材料抗裂性和耐久性能的不足，提供一种能够应用于大跨度桥梁上部结构的新型复合材料——钢纤维聚合物结构混凝土材料，达到抗拉、抗弯、抗剪强度高，具有耐磨、耐碱、耐候、变形能力强、初裂强度高、收缩小、抗疲劳、抗冲击及耐久性能优越等效果，具体技术方案如下。

一种钢纤维聚合物结构混凝土材料，由碎石、中砂、水泥、水、钢纤维、减水剂、乳胶和粉煤灰按重量比例为39-44%：27-32%：20-25%：5.0-9.0%：1.5-3.0%：0.25-0.40%：0.25-0.40%：0.10-0.30%配置而成。

上述的钢纤维聚合物结构混凝土材料中，所述钢纤维为压痕形钢纤维。

上述的钢纤维聚合物结构混凝土材料中，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

上述的钢纤维聚合物结构混凝土材料中，乳胶为丁苯乳胶，是一种遇水可再分散的醋酸乙烯酯和乙烯共聚的胶粉（VAC/E）。

本发明的另一目的是提供所述钢纤维聚合物结构混凝土材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）根据所述重量比先将碎石、中砂、钢纤维投入搅拌机干拌；

（2）加入水泥再搅拌；

（3）然后加入水、减水剂与乳胶、粉煤灰，进行湿拌；

（4）把湿拌后的混凝土投入拌合设备中，搅拌均匀后即可出料，制备得所述钢纤维聚合物结构混凝土材料。

上述的钢纤维聚合物结构混凝土材料的制备方法中，步骤（1）所述搅拌机干拌时间为2-10min。

上述的钢纤维聚合物结构混凝土材料的制备方法中，步骤（2）所述搅拌时间为2-10min。

上述的钢纤维聚合物结构混凝土材料的制备方法中，步骤（3）所述湿拌时间为3-10min。

本发明的钢纤维聚合物结构混凝土在浇注后湿养3～7天即可进入干养阶段，干养完毕后就可开发交通。

本发明的钢纤维聚合物结构混凝土可用于桥梁、隧道、道路和房屋等混凝土结构中。

本发明与现有材料及技术相比，具有以下优点：

（1）比普通高强混凝土具有更优越的耐磨、耐碱、耐候、抗变形、抗裂、抗疲劳、抗冲击及耐久性能；

（2）比钢纤维混凝土具有更优越的耐碱、耐候、抗变形、抗裂、抗疲劳、抗冲击及耐久性能；比钢纤维增强聚合物改性混凝土具有更高的抗拉、抗弯、抗剪强度，具有更优越的抗疲劳、抗冲击及耐久性能。

附图说明

图1为实施例制得的材料和C60混凝土的S～N疲劳实验曲线。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。

实施例1：

钢纤维聚合物结构混凝土的制备方法如下：

（1）清洗中砂、石子，并使其处于干燥状态；

（2）按照表1所示配合比先将碎石、中砂、钢纤维投入搅拌机干拌2min；

（3）加入水泥再搅拌2min；

（4）加入水、聚羧酸高性能减水剂与丁苯乳胶、粉煤灰，进行湿拌3min；