一种空间网格体增强混凝土及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种空间网格体增强混凝土及其制备工艺，空间网格体增强混凝土是由普通混凝土基体和均匀分散在其中的空间网格体组成。空间网格体是一种具有稳定几何形态的空间骨架结构，由金属丝、纤维增强复合材料细杆或高分子聚合物纤维细杆通过节点连接构成。本发明专利技术的增强型混凝土采用了具有特定三维结构的空间网格体代替目前常用的仅具有一维结构的钢纤维或者其他种类纤维，可使混凝土拥有更高的纤维含量，具有更优异的力学性能；而且空间网格体具有良好的分散性能和自然堆积形成空间骨架的特性，更易于混凝土的拌合和浇注，保证了良好的施工性能。

【技术实现步骤摘要】
一种空间网格体增强混凝土及其制备工艺
本专利技术涉及一种纤维增强型混凝土材料及其制备工艺，具体的说是一种采用空间网格体增强的混凝土材料及其制备工艺。
技术介绍
纤维增强混凝土又简称为纤维混凝土，通常指以水泥净浆、砂浆或者混凝土为基体，以一维线性的非连续短纤维或者连续长纤维作增强材料所组成的水泥基复合材料。纤维种类主要包括钢纤维、耐碱玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维或尼龙合成纤维等。由于纤维的存在，可有效限制混凝土内部微裂缝的发展，从而可显著改善混凝土的抗拉性能差、延性差等缺点。常用的纤维为钢纤维，其通常为圆形截面的长直钢纤维，长度约为10～60毫米，直径约为0.2～0.6毫米，长径比约为30～100。另外，为增加纤维和砂浆或混凝土的界面粘结，可选用各种异形的钢纤维：多种截面形状(矩形、锯齿形、弯月形等)、截面尺寸沿长度交替变化、长度方向为非直线形(波形和螺旋形等)、端部放大或带弯钩等。纤维增强混凝虽然具有很好的力学性能，但是拌合难度较大、施工性能不如普通混凝土。主要是由于纤维容易聚集成团，不易均匀分散在混凝土中，而且纤维的存在，使得拌合物的流动性变差，从而使其施工难度变大。另外，现有的纤维混凝土中，纤维的体积含量一般在3％以下，难以做到更高的纤维含量。这些不利因素限制了纤维混凝土在实际工程中的应用。
技术实现思路
本专利技术为了克服目前纤维混凝土中纤维形式单一、施工性能较差的不足，提出了一种采用三维空间网格体替代现有一维钢纤维的增强型混凝土材料及其制备工艺，能够实现更好的受力性能、更高的纤维含量和良好的施工性能。本专利技术采用的技术方案为：一种空间网格体增强混凝土，包括混凝土基体和作为增强相的空间网格体，所述空间网格体均匀分散在混凝土基体中；所述空间网格体为由金属纤维、纤维增强复合材料细杆或高分子聚合物细杆构成的具有稳定几何形态的空间骨架，其空间形态包括但不限于棱柱体、棱锥体以及其他空间多面体；所述空间网格体增强混凝土中包含一种或同时包含多种不同形态或尺寸的空间网格体；所述空间网格体的棱，其截面为圆形、矩形、锯齿形或弯月形中的一种；棱的截面形状和尺寸沿长度交替变化；棱在长度方向为直线形、折线形、波浪形和螺旋形中的一种；棱向一端或者两端伸出，在端部采用局部放大或带弯钩处理。作为优选，所述混凝土基体为普通混凝土、轻骨料混凝土、再生混凝土、活性粉末混凝土、超高性能混凝土以及海水/海砂混凝土。可根据需要将空间网格体的各条棱采用不同材料制作。上述空间网格体增强混凝土的制备工艺：一是先将空间网格体制作完成，然后与混凝土基体其他组分混合搅拌均匀后浇注于模具内，即完成空间网格体增强混凝土；二是先将空间网格体制作完成，然后预先置于待浇注混凝土的模具内、使其堆积形成空间骨架，然后向模具内浇注自密实混凝土，即完成空间网格体增强混凝土。在实际使用时，可根据工程项目的具体情况，选择相应的制备方法。采用上述方法，可将空间网格体用于现有的普通混凝土、轻骨料混凝土、再生混凝土、活性粉末混凝土以及超高性能混凝土等，得到对应的空间网格体增强混凝土。作为优选，为保证空间网格体与混凝土骨料之间具有较好的配合度，宜保证最大骨料直径不大于空间网格体棱长的一半。本专利技术的有益效果：与现有纤维增强混凝土相比，本专利技术采用具有三维结构的空间网格体代替现有的一维钢纤维配制增强型混凝土材料，具有更好的拌合性能和浇筑性能；同时空间网格体的空间结构以及相邻棱之间的相互约束作用，可使空间网格体与混凝土之间具有更好的连接性能；而且空间网格体增强混凝土可实现更高的纤维含量，从而具有更好的力学性能。附图说明图1为本专利技术的空间网格体示例一；图2为本专利技术的空间网格体示例二；图3为本专利技术的空间网格体示例三；图4为本专利技术的空间网格体示例四；图5为本专利技术的空间网格体示例五；图6为本专利技术的空间网格体的棱的形态示例一；图7为本专利技术的空间网格体的棱的形态示例二；图8为本专利技术的空间网格体的棱的形态示例三；图9为本专利技术的具体实施例一采用的空间网格体；图10为本专利技术的具体实施例三采用的空间网格体。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。一种空间网格体增强混凝土，包括混凝土基体和作为增强相的空间网格体；所述空间网格体为由金属纤维、纤维增强复合材料细杆或高分子聚合物细杆构成的具有稳定几何形态的空间骨架，其空间形态包括三棱柱体、棱出头(如图1所示)，长方体、棱出头(如图2所示)，四面体、棱出头(如图3所示)，四面体、棱不出头(如图4所示)，长方体、部分棱出头(如图5所示)，所述每一条棱在长度方向为波浪型(如图6所示)、折线型(如图7所示)和螺旋型(如图8所示)中的一种。实施例一一种网格体增强混凝土，采用的组分材料包括：钢纤维网格体、水、水泥、砂子、石子、减水剂。其中钢纤维网格体为立方体构型(见图9)，棱长为25mm，其中一组平行的棱向两端出头，出头长度10mm，并且棱的端部设有弯钩，弯钩长度5mm，弯钩的作用主要用于增强其与混凝土之间的锚固性能；混凝土拌合用水使用普通的自来水；水泥采用普通硅酸盐水泥P.O42.5级；砂子采用河砂，细度模数为3.0；粗骨料采用的石子为碎石，最大粒径为10mm；减水剂为缓凝高效聚羧酸系减水剂。经过配合比计算以及适配试验，得到各组分材料用量的质量比为水:水泥:砂:石子:网格体:减水剂＝634:231:619:855:156:5.51，其中网格体的体积含量为2.0％。将上述各组分材料按重量称量备用，然后按照以下步骤进行操作：(1)将水泥、砂子和网格体混合搅拌均匀；(2)加入石子混合搅拌均匀，得到干混料；(3)将水与减水剂同时加入干混料，并进行搅拌使其均匀，得到空间网格体增强混凝土拌合物；(4)进行空间网格体增强混凝土拌合物浇筑，经养护、脱模即可。实施例二本实施例为一种用于沿海工程建设的空间网格体增强海水/海砂混凝土，采用的组分材料包括：玻璃纤维增强聚酯基复合材料网格体(简称复材网格体)，海水，海砂，水泥。其中复材网格体为正四面体构型(见图3)，边长60mm；海水和海砂为东海某海域就地取材。经过配合比计算以及适配试验，得到各组分材料用量的质量比为海水:水泥:海砂:网格体＝694:247:1427:133，其中网格体的体积含量约为2.4％。制备过程为：(1)将海砂和空间网格体混合并搅拌均匀，得到初混料；(2)向初混料中加入水泥搅拌均匀，得到二次混合料；(3)向二次混合料中加入海水并搅拌，得到空间网格体增强混凝土拌合物；(4)进行空间网格体增强混凝土拌合物浇筑，经养护、脱模即可。实施例三本实施案例利用一种具有优良抗剪性能的空间网格体增强混凝土材料，制作无箍筋混凝土梁。采用的材料包括：钢纤维网格体、钢筋和自密实混凝土。其中钢纤维网格体为足球型(见图10)，其由长度为50mm的90条钢纤维构成，形成12个正五边形和20个正六边形；钢筋采用HRB400作为受力纵筋，由于配置有足球型网格体的混凝土具有优良的受剪性能，在该梁中不需另配箍筋；自密实混凝土采用C40的商品混凝土，其中粗骨料最大粒径不大于15mm。具体操作步骤如下：(1)按照设计进行受力纵筋加工；(2)组装模板，在模板表面涂刷脱模剂；(3)安装保护层定位配件及受力纵筋；(4)将足球型钢纤维网格体布放在模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间网格体增强混凝土，其特征在于：包括混凝土基体和作为增强相的空间网格体，所述空间网格体均匀分散在混凝土基体中；所述空间网格体为由金属纤维、纤维增强复合材料细杆或高分子聚合物细杆构成的具有稳定几何形态的空间骨架，其空间形态包括但不限于棱柱体、棱锥体以及其他空间多面体；所述空间网格体增强混凝土中包含一种或同时包含多种不同形态或尺寸的空间网格体；所述空间网格体的棱，其截面为圆形、矩形、锯齿形或弯月形中的一种；棱的截面形状和尺寸沿长度交替变化；棱在长度方向为直线形、折线形、波浪形和螺旋形中的一种；棱向一端或者两端伸出，在端部采用局部放大或带弯钩处理。

【技术特征摘要】
1.一种空间网格体增强混凝土，其特征在于：包括混凝土基体和作为增强相的空间网格体，所述空间网格体均匀分散在混凝土基体中；所述空间网格体为由金属纤维、纤维增强复合材料细杆或高分子聚合物细杆构成的具有稳定几何形态的空间骨架，其空间形态包括但不限于棱柱体、棱锥体以及其他空间多面体；所述空间网格体增强混凝土中包含一种或同时包含多种不同形态或尺寸的空间网格体；所述空间网格体的棱，其截面为圆形、矩形、锯齿形或弯月形中的一种；棱的截面形状和尺寸沿长度交替变化；棱在长度方向为直线形、折线形、波浪形和螺旋形中的一种；棱向一端或者两端伸出，在端部采用局部放大或带弯钩处理。2.根据权利要求1所述的空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐玉军，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32