一种钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土：包括如下重量份的组分：水泥100份、硅灰5.84～35.3份、矿物掺合料8.08～100份、细集料105.16～258.83份、减水剂1～3份、颜料10～20份、水19.86～47.06份，还包括体积掺量0.8％～1.2％的钢纤维和0.05％～0.2％的玄武岩纤维。还公开了其制备方法：(1)干料拌合：将水泥、硅灰、矿物掺合料、细集料、固体减水剂及颜料按重量比称取后混合并拌匀；(2)加水拌合：待干料混匀后，在搅拌条件下将水加入干料中，拌匀；(3)加入纤维：在搅拌条件下加入钢纤维和玄武岩纤维，搅拌均匀至混合物稳定，即得。

【技术实现步骤摘要】
一种钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料
，具体涉及一种钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土及其制备方法。
技术介绍
为克服传统高性能混凝土作为刚性材料抗拉强度小、韧性差、抗冲击性弱等不足，具有超高强度(抗压强度不小于120MPa、抗折强度不小于20MPa)、超高抗拉强度(不小于5MPa)、超高韧性(断裂能是普通混凝土的300倍)和超高耐久性特点的超高性能混凝土(Ultra-HighPerformanceConcrete,UHPC)应运而生，具有极为广阔的应用前景。超高性能混凝土超高强度与韧性来源于其致密基体与所含纤维材料的紧密粘结，超高性能混凝土的纤维材料一般选择钢纤维或聚合物纤维等纤维材料。然而，钢纤维等单一种类的纤维材料制备而成的超高性能混凝土存在明显不足：(1)由于钢纤维密度较大，导致制备而成的超高性能混凝土自重较大；(2)在纤维体积总量一定的条件下，使用钢纤维对超高性能混凝土成本提升较大；(3)钢纤维易受到腐蚀性介质的侵蚀；(4)单一纤维材料受限于其材料特性，对超高性能混凝土性能的提升有所偏向，如钢纤维的增强效果较好，但增韧效果一般；有机纤维增韧效果较好，但增强效果一般；矿物纤维增韧效果较好，但抗剪性能一般。因此，选择合适的混杂纤维组合能够充分发挥不同纤维本身的优点，多方面改善混凝土的性能。为满足人们对建筑物和构筑物日益增长的美观要求，彩色混凝土已成为改善现代建筑材料美观性的重要手段。然而，通常意义上的彩色混凝土存在抗拉强度低、韧性差、抗冲击性弱、耐久性不足等方面的问题，限制了彩色混凝土的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土，本专利技术的钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土，解决了现有技术中使用单一纤维材料易引起的材料自重增加(钢纤维)、易腐蚀(钢纤维)、与混凝土基体黏结强度不高导致的强度下降(有机纤维)、对混凝土早期收缩抗裂效果较小(钢纤维、有机纤维)等问题。本专利技术为了实现其目的，采用的技术方案是：一种钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土：包括如下重量份的组分：水泥100份、硅灰5.84～35.3份、矿物掺合料8.08～100份、细集料105.16～258.83份、减水剂1～3份、颜料10～20份、水19.86～47.06份，还包括体积掺量0.8％～1.2％的钢纤维和体积掺量0.05％～0.2％的玄武岩纤维。所述水泥选自硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥或低热硅酸盐水泥；优选所述水泥的强度等级为52.5级。所述硅灰的比表面积≥15000m2/kg，SiO2质量含量≥90％。所述矿物掺合料为粉煤灰、矿渣粉、偏高岭土、石灰石粉中的一种或多种的混合物；优选所述粉煤灰为一级灰，所述矿渣粉为S95级或S105级中的一种。所述细集料为河砂、石英砂、机制砂中的一种或多种的混合物；优选所述河砂的最大颗粒粒径为1mm；优选所述石英砂细度为18～100目；优选机制砂的最大颗粒粒径为1mm。所述钢纤维长度为15～25mm，直径为0.1～0.3mm，钢纤维类型为长直型；所述玄武岩纤维长度为6～10mm，密度为2.6～2.8g/cm3。所述减水剂为聚羧酸系减水剂，减水率不小于25％。所述颜料为无机颜料；优选所述无机颜料为氧化铁、钴蓝、群青蓝中的一种。本专利技术还提供了前述任一项的钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)干料拌合：将水泥、硅灰、矿物掺合料、细集料、固体减水剂及颜料按重量比称取后混合并拌匀；(2)加水拌合：待干料混匀后，在搅拌条件下将水加入干料中，拌匀；若减水剂为液态减水剂，则步骤(1)中不含减水剂，将液态减水剂与水一同加入混匀后的干料中，拌匀；(3)加入纤维：待步骤(2)中混合物呈均匀的、稳定的流态状后，在搅拌条件下加入钢纤维和玄武岩纤维，搅拌均匀至混合物稳定，即得钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土。在步骤(3)中，将纤维材料置于筛孔尺寸2.5mm或4.75mm的筛上，均匀、持续地摇动筛网，使得纤维材料通过筛孔加入到(2)中的混合物。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术在保证产品各项性能稳定的情况下，通过丰富水泥、矿物掺合料、细集料的选择种类，扩大了产品应用范围并降低了成本；2.本专利技术在保证产品各项性能稳定的情况下，通过引入玄武岩纤维部分替代现有相关专利技术中常用的钢纤维，降低了产品的自重，降低了产品受腐蚀的风险，提高了产品早期抗裂性；3.本专利技术丰富了颜料的选择种类，通过将颜料纳入最紧密堆积配合比设计中，将颜料对材料各项性能的不利影响降到最低，保证了产品各项性能的稳定。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但并不因此而限制本专利技术。下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。本专利技术所用材料均为市售常规材料，均可通过商购获得。本专利技术实施例中所用原料的产品规格参数如下：水泥的强度等级为52.5级。硅灰的比表面积≥15000m2/kg，SiO2质量含量≥90％。粉煤灰为一级灰，矿渣粉为S95级或S105级。河砂的最大颗粒粒径为1mm；石英砂细度为18～100目；机制砂的最大颗粒粒径为1mm。钢纤维长度为15～25mm，直径为0.1～0.3mm，钢纤维类型为长直型；玄武岩纤维长度为6～10mm，密度为2.6～2.8g/cm3。减水剂采用聚羧酸系减水剂，减水率不小于25％。偏高岭土各项技术指标应满足《高强高性能混凝土用矿物外加剂》(GB/T18736-2017)的相关要求，石灰石粉各项技术指标应满足《石灰石粉在混凝土中应用技术规程》(JGJ/T318-2014)的相关要求。实施例1目前，彩色超高性能混凝土相关技术有专利CN110467409A、专利CN111484292及专利CN106927753A等。这些专利公开的彩色或装饰型彩色超高性能混凝土材料及其制备方法具有较好的装饰性、工作性、力学性能和耐久性，但存在以下不足：(1)可选颜色单一，限制了专利的应用范围；(2)可供选择的水泥种类单一，限制了专利的应用范围，推高了产品成本；(3)水泥及硅灰用量较大，易加剧材料早期收缩开裂的同时，推高了产品成本；(4)细集料种类单一，限制了专利的应用范围，推高了产品成本。为了解决彩色超高性能混凝土
中存在的问题，申请人选取了多种不同的材料进行研发实验，在研发过程中发现选取钢纤维作为纤维材料时，存在增加产品自重、受腐蚀风险加剧的问题；选取有机纤维为纤维材料时，有机纤维刚度较小，且与水泥浆体黏结力不高，容易造成有机纤维对材料的增强效果不足、增韧效果有限的不利影响，另外，有机纤维普遍存在疏水性，在混凝土搅拌过程中易发生结团现象，导致纤维分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土，其特征在于：包括如下重量份的组分：水泥100份、硅灰5.84～35.3份、矿物掺合料8.08～100份、细集料105.16～258.83份、减水剂1～3份、颜料10～20份、水19.86～47.06份，还包括体积掺量0.8％～1.2％的钢纤维和体积掺量0.05％～0.2％的玄武岩纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土，其特征在于：包括如下重量份的组分：水泥100份、硅灰5.84～35.3份、矿物掺合料8.08～100份、细集料105.16～258.83份、减水剂1～3份、颜料10～20份、水19.86～47.06份，还包括体积掺量0.8％～1.2％的钢纤维和体积掺量0.05％～0.2％的玄武岩纤维。


2.如权利要求1所述的钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土，其特征在于：所述水泥选自硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥或低热硅酸盐水泥；
优选所述水泥的强度等级为52.5级。


3.如权利要求1所述的钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土，其特征在于：所述硅灰的比表面积≥15000m2/kg，SiO2质量含量≥90％。


4.如权利要求1所述的钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土，其特征在于：所述矿物掺合料为粉煤灰、矿渣粉、偏高岭土、石灰石粉中的一种或多种的混合物；
优选所述粉煤灰为一级灰，所述矿渣粉为S95级或S105级中的一种。


5.如权利要求1所述的钢纤维和玄武岩纤维双掺彩色超高性能混凝土，其特征在于：所述细集料为河砂、石英砂、机制砂中的一种或多种的混合物；
优选所述河砂的最大颗粒粒径为1mm；
优选所述石英砂细度为18～100目；
优选机制砂的最大颗粒粒径为1mm。


6.如权利要求1所述的钢纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑琨鹏，李正川，周定祥，刘贵应，田光文，王万值，徐国华，刘勇，李东奎，胥燕军，季学亮，王昀，
申请(专利权)人：中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50