[发明专利]一种经济环保型再生钢纤超高性能混凝土及制备方法

说明书

一种经济环保型再生钢纤超高性能混凝土及制备方法，属于混凝土技术领域。其原材料组成：水泥、超细活性粉、掺合料、砂、水、高效减水剂、生态钢纤维、原生钢纤维。胶凝材料总重量∶砂∶水∶减水剂质量比1∶0.7～1.5∶0.14～0.2∶0.01～0.05；水泥、超细活性粉末、矿物掺合料占基准混凝土总质量的16％～24％、8％～12％、16％～24％。生态钢纤维为通过任何形式的废旧钢丝再加工制造而成；制备过程，先将所需原材料中的胶凝材料、砂倒入搅拌机搅拌均匀，再将减水剂和水缓慢倒入搅拌机，待拌合物由颗粒状变为胶体状态时，人工加入钢纤维，分散均匀后浇筑。本发明能够降低超高性能混凝土制备成本。

技术领域

本发明涉及一种经济环保型再生钢纤维超高性能混凝土及制备方法，属于混凝土技术领域，主要应用于对强度、韧性、抗裂等要求较高的混凝土工程结构，例如：桥梁、铁路、公路、高层建筑、大跨度空间结构、修复加固、隧道、管道、吊车梁等预制构件、军事工程等。

背景技术

在20世纪90年代的法国布衣格(Bougygues)实验室，Richard P等人使用普通水泥、硅粉、石英砂、高效减水剂、钢纤维成功研制了一种新型复合材料-活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，简称RPC)，欧洲通常称之为超高性能混凝土(Ultra HighPerformance Concrete，简称UHPC)，通过使用硅粉提高组成成分的细度和活性提高密实度、使用高效减水剂较低水灰比、掺入钢纤维增韧阻裂，从而降低了材料内部的缺陷，使其具有十分优异的力学性能、良好的耐久性、体积稳定性。与普通混凝土相比，UHPC可减小构件截面尺寸，降低结构自重，增大结构跨度，提高承载能力、耗能能力和耐久性。未掺钢纤维的素UHPC虽然具有很高的强度和致密的微观结构，但变形性能差，脆性特征显著，因此，纤维是制备超高性能混凝土的不可或缺的增强材料。

目前制备UHPC使用的微细钢纤维价格较高是影响其广泛应用和推广的重要制约因素，许多学者对钢纤维的替代品开展了研究，在合成纤维、钢-合成混杂纤维等方式制备UHPC取得了大量成果，但钢纤维凭借其优异的物理力学性质对UHPC的增强增韧效果是一般品种类型纤维难以达到的，本文从环保经济和可持续发展角度出发，通过对废弃钢材加工处理，变为生态钢纤维(Ecological Steel Fiber，ESF)，生态钢纤维价格远低于原生钢纤维，使用生态钢纤维替代原生钢纤维制备UHPC不但可降低工程造价，还能实现废旧资源变废为宝，具有重要的理论意义和实践价值。

发明内容

本发明的一种经济环保型再生钢纤维超高性能混凝土，通过使用环保型再生钢纤维(即生态钢纤维)全部或部分替代原生钢纤维来制备的超高性能混凝土不但具有较好的韧性、断裂等性能，还相对降低了原生钢纤维制备超高性能混凝土的成本。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术路线：

一种经济环保型生态钢纤维超高性能混凝土，其特征在于，其原材料组分包括：水泥、超细活性粉末、掺合料、砂、水、高效减水剂、生态钢纤维、原生钢纤维。基准混凝土为未掺纤维的素超高性能混凝土，其胶凝材料(水泥、超细活性粉末、掺合料)总重量∶砂∶水∶减水剂的质量配合比为1∶0.7～1.5∶0.14～0.2∶0.01～0.05；胶凝材料中的普通水泥、超细活性粉末、矿物掺合料分别占基准混凝土(水泥、超细活性粉末、掺合料、砂、水、高效减水剂)总质量的16％～24％、8％～12％、16％～24％。生态钢纤维长度3～20mm、直径0.1～0.3mm、抗拉强度不低于2000MPa；原生钢纤维长度8～16mm、直径0.1～0.3mm、抗拉强度不低于2000MPa；纤维掺量按照占混凝土总体积的百分比计算，生态钢纤维和原生钢纤维分别占混凝土总体积的1％～6％、0～3％；

所述的普通水泥比表面积低于500m²/kg，优选PO·42.5普通硅酸盐水泥，比表面积350m²/kg。