常用特种混凝土Word下载.docx
- 文档编号:17871741
- 上传时间:2022-12-11
- 格式:DOCX
- 页数:50
- 大小:228.54KB
常用特种混凝土Word下载.docx
《常用特种混凝土Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《常用特种混凝土Word下载.docx(50页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
各类钢纤维的制造方法和特征表10-97
钢纤维种类
制造方法
特征
存在问题
断面形状
表面
防拔方法
其他
切断钢纤维
将钢丝切断
圆形
冷拔表面
压痕折弯
强度高,表面处理容易
原材料成本高
剪切钢纤维
将薄钢板用旋转刀具切断
正方形
长方形
压延面
切断面
压痕、折弯、扭曲
可使用不锈钢、脱脂
刀具寿命短
铣削钢纤维
用平刀铣刀将钢块或钢板进行切削的金属屑
三角形
皱纹状
粗面回
火色
扭曲
硬度大,可制细纤维,用不锈钢
熔融抽丝钢纤维
熔钢粘在冷却的圆盘上被甩
月牙形
氧化皮膜回火色
两端较粗
淬火或回火可用不锈钢
熔炉材料的耐久性问题
各类钢纤维的抗拉强度表10-98
平均断面积
(mm2)
拉伸荷载
(N)
抗拉强度
(MPa)
0.10
230
2350
1号
2号
3号
0.11
0.25
90
140
120
790
540
460
180
710
0.26
0.23
0.18
160
150
130
620
670
760
3.钢纤维混凝土的物理力学性能
把直径为0.3~1.2mm,长为15~60mm的钢纤维均匀地掺入混凝土中,构成一种新的复合混凝土时,其性能改善尤为明显,见表10-99。
近年来,用喷射法进行钢纤维混凝土施工逐渐增多,钢纤维喷射混凝土与喷射混凝土的性能比较见表10-100。
钢纤维混凝土的性能(钢纤维掺入率为2%)表10-99
序号
钢纤维混凝土的物理力学性能
与普通混凝土比较
1
抗压强度
1.0~1.3倍
2
抗拉强度和抗弯强度
1.5~1.8倍
3
早期抗裂强度
1.5~20倍
4
抗剪强度
1.5~2.0倍
5
疲劳强度
有所改善
6
耐冲击性能
5~10倍
7
耐破损性能
8
延伸率
约2.0倍
9
韧性
40~200倍
10
耐热性能
显著改善
11
对冻融作用的抵抗能力
12
耐久性
密实度高,表面裂缝宽度不大于0.08mm,有所改善,暴露于大气中的面层钢纤维产生锈斑
钢纤维喷射混凝土的性能表10-100
钢纤维喷射混凝土的物理力学性能
与喷射混凝土的比较
1.3~1.5倍
抗弯强度
1.8~2.0倍
30~300倍
耐冲击性
8~60倍
收缩
0.5~0.8倍
影响力学性能的因素除钢纤维的掺量直接影响混凝土的物理力学性能外,尚有钢纤维形状尺寸、配制方向及分散程度等因素。
4.钢纤维混凝土的配制
(1)配制要求
为了获得高强度的钢纤维混凝土,必须满足以下条件:
1)具有足够数量和匀质的高强钢纤维;
2)在整个工艺过程中,钢纤维仍保持自身的大部分强度;
3)纤维同混凝土的粘结力较好,纤维同砂浆接触部分的密实度较高;
4)纤维应均匀分布在基体材料的整个体积中;
5)基体材料对纤维应是化学惰性的;
6)基体材料应具有足够的抗剪强度。
(2)组成材料
1)水泥:
一般使用32.5级、42.5级普通硅酸盐水泥;
配制高强钢纤维混凝土,可使用52.5级以上的硅酸盐水泥。
采用硅酸盐水泥配制的钢纤维混凝土,可掺用矿物掺合料。
2)骨料:
砂的粒径为0.15~5mm;
卵石或碎石的最大粒径一般不宜大于20mm,对钢纤维喷射混凝土,则不宜大于10mm。
3)外加剂:
掺外加剂是为了降低水灰比,从而改善拌合物的和易性。
可使用减水剂或高效减水剂。
配制钢纤维喷射混凝土,则需掺入适量速凝剂。
对抗冻性有要求的钢纤维混凝土,宜用引气型减水剂。
4)砂率:
保证钢纤维混凝土拌合物的和易性,混凝土的砂率一般不应低于45%。
水泥用量一般较未掺纤维的混凝土高10%左右。
(3)配合比设计
钢纤维混凝土配合比除满足普通混凝土一般要求外,还应满足抗拉强度或抗折强度、韧性及施工时拌合物和易性和钢纤维不结团的要求。
在某些条件下还应满足对抗冻性、抗渗性的要求。
对有耐腐蚀和耐高温要求时的结构物,应选用不锈钢钢纤维。
钢纤维混凝土配合比设计,可按下述步骤进行:
1)根据强度标准值或设计值以及施工配制强度提高系数,确定试配抗压强度与抗拉强度或试配抗压强度与抗折强度,按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)的规定采用。
2)根据试配抗压强度计算水灰比;
3)根据试配抗拉强度或抗折强度或韧性与耐久性要求,按表10-101选用或根据已有资料确定钢纤维体积率;
钢纤维体积率采用范围表10-101
钢纤维混凝土结构类型
钢纤维体积率(%)
0.5~2.0
局部受压构件、桥面、预制柱顶
1.0~1.5
铁路轨枕、刚性防水屋面
0.8~1.2
喷射钢纤维混凝土
4)根据施工要求的稠度,通过试验或按已有资料确定单位体积用水量,如掺用外加剂时应考虑外加剂的影响;
5)根据稠度和钢纤维体积率或参照已有工程经验确定砂率;
6)按绝对体积法或假定质量密度法计算材料用量,确定初步配合比;
7)按初步配合比进行拌合物性能试验,调整单位体积用水量和砂率,确定强度试验用的基准配合比;
8)根据强度试验结果调整水灰比和钢纤维体积率,确定施工配合比。
钢纤维混凝土水灰比宜选用0.45~0.50,每立方米的水泥用量宜为360~400kg;
当钢纤维体积率较大时,水泥用量可适当增加,但不应大于500kg。
钢纤维混凝土单位体积用水量可通过试验或根据已有经验确定。
钢纤维混凝土坍落度可比相应普通混凝土要求值小20mm。
钢纤维混凝土初步配合比确定后,应进行拌合物性能试验,检查其稠度、粘聚性、保水性是否满足施工要求,若不满足,则应在保持水灰比和钢纤维体积率不变的条件下,调整单位体积用水量或砂率,直到满足要求。
参考配合比见表10-102。
钢纤维混凝土配合比表10-102
5.施工要点
(1)搅拌工艺
1)搅拌设备:
可使用强制式混凝土搅拌机。
在纤维掺量增多时,应适当减少一次拌合量,一次搅拌量不宜大于其额定搅拌量的80%。
2)纤维加入方法:
为使纤维能均匀分散于混凝土中,应通过摇筛或分散机加料。
使用集束状钢纤维时,则不需使用上述设备。
3)投料顺序:
采用预拌法制作纤维混凝土,关键要使纤维在水泥硬化体中均匀分散。
特别是当纤维掺量较多时,如不能使其充分地分散,就容易同水泥浆或砂子一起结成球状的团块,显著降低增强效果。
目前,常用的混合投料顺序为:
①纤维以外的材料预先混合均匀,在拌合过程中加入纤维;
混合搅拌0.5min混合搅拌2min
②(砂十水泥)————→+(石子+纤维)————→+(水+外加剂)→搅拌→排料。
钢纤维混凝土的搅拌时间应通过试验确定,应较普通混凝土规定的搅拌时间延长1~2min。
采用先干拌后加水的搅拌方法,干拌时间不宜少于1.5min。
(2)浇筑与成型工艺
1)混凝土浇筑:
搅拌后的纤维混凝土的流动性,随着纤维掺量的增加而显著下降,拌合料从搅拌机卸出到浇筑完毕所需时间不宜超过30min。
浇筑过程中严禁加水。
2)混凝土振捣成型:
钢纤维混凝土的成型,可使用普通的振动台或表面振动器,内部振动器则不适用。
选用前者可避免振捣时将纤维折断,也防止钢纤维起团。
与普通混凝土相比,钢纤维混凝土的振动时间要适当延长。
3)纤维定向处理:
根据结构件的受力特点,在捣实时,可以人为地使纤维定向。
如采用磁力定向、振动定向及挤压定向等。
喷射法施工,钢纤维在喷射时不易受到损伤,且喷射物分布均匀,不会产生结团现象,这样就能提高长径比,提高界面粘结性能,同时,也能增大纤维含量,使钢纤维混凝土的物理力学性能有较大的改善。
10-9-1-2聚丙烯纤维混凝土
1.常用聚丙烯纤维的物理力学性能指标(表10-103)。
常用聚丙烯纤维的物理力学性能表10-103
纤维名称
密度
(kg/m3)
纤维直径
(μm)
纤维长度
(mm)
弹性模量
(GPa)
断裂延伸率
(%)
杜拉纤维
910
5~19
276
3.79
15
丙纶纤维
26
525
3.5
改性丙纶纤维
30~40
4~12
500~700
9~10
7~9
纤化丙纶
900
12~50
3.5~4.8
20
聚丙烯纤维增强水泥基材有两种不同的方式:
连续网片和短切纤维。
聚丙烯纤维的主要优点是良好的抗碱性和化学稳定性(它与大多数化学物质无反应),有较高的熔点,且原材料价格低廉。
其不足之处是:
①耐火性差,当温度超过120℃时,纤维就软化,使聚丙烯纤维增强水泥基复合材料的强度显著下降,因此,用聚丙烯纤维作为水泥基的主要增强材料,要特别注意耐火性能;
②在空气或氧气中光照易老化;
③弹性模量低,一般只有1~8GPa;
④具有憎水性而不易被水泥浆浸湿。
但是这些缺点并未阻碍聚丙烯纤维增强水泥基复合材料的发展,因包裹纤维的基体提供了一个保护层,有助于减小对火和其他环境因素的损伤。
2.聚丙烯纤维及混凝土的性能
纤维加入混凝土(砂浆)中采用常规搅拌设备搅拌,只要适当延长搅拌时间(约120s),纤维束即可彻底分散为纤维单丝,并均匀地分布于砂浆中,而采用强制式搅拌设备可以无须延长搅拌时间。
每立方米混凝土掺入0.7kg纤维,纤维丝数量即可达2000多万条。
聚丙烯纤维可以通过大量吸收能量,控制水泥基体内部微裂的生成及发展,大幅度提高混凝土抗裂能力及改善抗冲击性能,并能大幅度提高混凝土抗折强度并降低其脆性,同时也提高了混凝土的抗渗能力、抗冻能力,使混凝土耐久性大大增强。
聚丙烯纤维的使用非常方便,根据配合比掺量,将适量纤维(体积掺量0.05%~0.15%)加入料斗中的骨料一同送入搅拌机加水搅拌即可。
在预拌混凝土搅拌站,可直接将整袋纤维置于传送带上的骨料中即可。
由于包装纸袋为特制的快速水降解纸制成,进入搅拌机后见水迅速溶融,散于水泥基体中。
聚丙烯纤维完全为物理性配筋,同混凝土骨料及外加剂不起任何化学反应,故不需改变混凝土或砂浆的其他配合比,对坍落度影响很小,初凝、终凝时间变化甚微,粘聚性增强,泵送性能可以改善,施工及养护工艺无需特殊要求。
3.聚丙烯纤维在工程中的应用
聚丙烯纤维在我国的应用始于20世纪90年代初期在广佛高速公路的小批量试用,近年来已经先后应用于各种工程中,如高速公路修补路面,公路收费站特殊路段;
桥梁;
地下室工程结构性自防水、外墙抹灰、仓库地板、屋面防水;
高层建筑转换层大梁、钢筋混凝土柱;
水池、游泳池;
停车场、网球场、停机坪;
水泥预制构件、保温制品等许多方面。
10-9-1-3碳纤维片材加固混凝土结构技术
用于土木建筑结构加固的碳纤维增强材料有很多,其片材结构如图10-47,而碳纤维片材加固修补混凝土结构技术是一种新型的结构加固技术,且应用最多,主要利用树脂类粘结材料将碳纤维片材粘结于混凝土表面,以达到对结构及构件加固补强的目的。
片材根据纤维排列方向可分两类:
单向纤维片材和双向纤维片材。
图10-47碳纤维片材结构
1.材料
碳纤维片材又分碳纤维布和碳纤维板,加固修补混凝土结构所用材料主要为碳纤维材料与粘结用树脂。
材料及性能指标见表10-104~表10-106。
碳纤维片材的主要力学性能指标要求表10-104
性能
碳纤维布
碳纤维板
抗拉强度标准值(MPa)
≥3000
≥2000
弹性模量(MPa)
≥2.1×
105
≥1.4×
延伸率(%)
≥1.4
底层树脂及找平材料性能指标表10-105
性能指标要求
正拉粘结强度
≥2.5MPa,且大于被加固混凝土抗拉强度ftk的1.2倍
浸渍树脂和粘结树脂性能指标表10-106
试验方法
拉伸剪切强度
GB7124-86
≥10MPa
拉伸强度
GB/T2568-1999
≥30MPa
弯曲强度
GB/T5270-1999
≥40MPa
≥2.5MPa且大于被加固混凝土抗拉强度ftk的1.2倍
2.施工工艺
工艺流程为:
卸荷→基底处理→涂底胶→找平→粘贴→保护。
(1)卸荷:
加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。
(2)基底处理:
混凝土表层出现的剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除,对于较大面积的劣质层面,在凿除后应用不低于原混凝土强度等级的环氧砂浆修复。
裂缝部位应用环氧砂浆进行封闭处理。
除去混凝土表面浮浆、油污等杂质,突起部位要磨平,转角粘贴处平滑过度,表面清理干净,并保持干燥。
(3)涂底胶(FP胶):
按主剂:
固化剂=2:
1的比例搅拌均匀,根据现场实际气温决定用量并严格控制时间,一般情况1h内用完。
用滚筒刷将底胶均匀涂刷在混凝土表面,固化后再进行下一道施工。
一般固化时间为2-3d。
(4)找平:
混凝土表面凹陷部位应用FE胶填平,转角处也应用FE胶修补成光滑的圆弧,半径不小于10mm。
(5)粘贴:
按设计要求的尺寸及层数剪裁碳纤维布,除特殊要求外,碳纤维长一般应在3m之内。
调配、搅拌粘贴材料FR胶(使用方法与FP胶相同),然后均匀涂抹于待粘贴部位。
粘贴碳纤维布,剥去离型纸,用特制滚子反复沿纤维方向滚压,去除气泡。
多层粘贴重复上述步骤,在碳纤维布表面指触干燥后方可进行上一层的粘贴。
最后在碳纤维布表面均匀涂抹罩面FR胶。
碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm,端部用横向碳纤维布固定。
(6)保护:
加固后的碳纤维布表面应采取抹灰或喷防火涂料进行保护。
表面保护材料应于罩面FR胶具有可靠的粘结强度及良好的变形性能后再涂抹。
当被加固结构处于其他特殊环境时,应采取相应地防护措施。
3.其他注意事项
(2)气温低于5℃,应停止施工。
(3)施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响。
(4)施工安全技术、劳动保护、防火、防毒等应按国家现行的有关规定执行。
(5)裁剪和使用碳纤维布时应尽量远离电源。
(6)施工人员应穿工作服,佩戴口罩和手套,严禁现场吸烟。
配制及使用胶的场所必须保持良好通风。
10-9-1-4玻璃纤维混凝土
玻璃纤维混凝土是由玻璃纤维与水泥混凝土复合的材料。
主要用于制作复合外墙板(以岩棉、泡沫聚苯等作芯材)、隔墙板、阳台栏板、垃圾道和通风道、卫生盒子间等。
1.原材料及要求
(1)抗碱玻璃纤维
配制玻璃纤维混凝土应采用抗碱玻璃纤维,因为这种玻璃纤维中含有一定量的氧化锆(ZrO2),在碱液作用下,其表面的氧化锆会转化成含氢氧化锆[Zr(OH)4]的胶状物,并经脱水聚合在其表面,形成致密的膜层,从而减缓了水泥石液相中的氢氧化钙[Ca(OH)2]对玻璃纤维的侵蚀。
其化学成分、力学性能和耐腐蚀性能分别见表10-107、表10-108、表10-109。
抗碱玻璃纤维化学成分表10-107
名称
化学成分(%)
SiO2
CaO
Na2O
K2O
ZrO2
TiO2
Al2O3
MgO
Fe2O3
中国锆铁纤维
61.0
5.0
10.4
2.6
14.5
6.0
0.3
0.2
抗碱玻璃纤维力学性能表10-108
单丝直径
(g/mm2)
(N/mm2)
(×
104N/mm2)
极限延伸率
12~14
2.7~2.78
2000~2100
6.3~7.0
4.0
抗碱玻璃纤维耐腐蚀性能表10-109
玻璃纤维类别
纤维经碱液侵蚀后的抗拉强度保留率(%)
100℃饱和Ca(OH)2溶液中4h
80℃合成水泥滤液①24h
抗碱
66.2~88.1
54.3~84.3
中碱
41.5~44.3
24.6~26.4
无碱
29.2~35.5
25.3~32.0
①合成水泥滤液成分:
Ca(OH)20.48g/L
NaOH0.88g/I.
KOH3.45g/L
抗碱玻璃纤维的品种有:
无捻粗砂—将30股左右的连续玻璃纤维原丝(含200根左右的单丝)不经加捻直接平行合并成卷绕成圆筒纱团。
使用时可从纱团内孔抽出粗纱并切割任意长度。
网格布—系由玻璃纤维无捻粗砂,经、纬相交编织而成的具有方形网孔的织物,根据玻璃纤维混凝土制品或构件受力状况,可织成经、纬纱粗、细不等的网格布。
常用的规格和性能见表10-110。
网格布规格和性能表10-110
网格尺寸
幅宽
经向
纬向
重量
(g/m2)
经纱密度
(根/cm)
承载力
(N/cm)
纬纱密度
(根/m)
5×
850
324
151
(2)硫铝酸盐水泥
分早强型和I型低碱度两种。
2.配制和成型工艺
(1)配制
玻璃纤维水泥制品的配制因成型工艺而异,见表10-111。
玻璃纤维水泥制品的配制表10-111
成型工艺
玻璃纤维
水泥
骨料
外加剂
灰砂比
水灰比
直接喷射法
抗碱玻璃纤维无捻粗纱切短,长度=33~44mm,体积掺率=2%~5%
早强型或I型低碱硫铝酸盐水泥
dmax=2mm
细度模数=1.2~2.4
含泥率≤0.3%
减水剂或超塑化剂,掺量由预拌试验确定
1:
0.3~1:
0.5
0.32~0.38
喷射-抽吸法
一般可不掺
起始值
0.5~0.55
最终值
0.25~0.30
铺网-喷浆法
抗碱玻璃纤维网格布,厚10mm的板用多层网格布,体积掺率=2%~3%
同直接喷射法
1~1:
1.5
0.4~0.45
(2)成型
1)直接喷射法
将玻璃纤维无捻粗砂气割至一定长度后由气流喷出,再与雾化的水泥砂浆在空间混合并一起喷落在模具上。
如此反复喷射直至模具上的混凝土达到一定厚度。
然后用压辊或振动抹刀压实,再覆盖塑料薄膜,经20多小时的自然养护后脱模,继而在湿气养护室养护7d左右;
也可将压实的制品静停2~3h后,在40~50℃下进行6~8h蒸养,脱模后再在湿气养护室内养护4d左右即可。
直接喷射法采用的机具见表10-112。
喷射时,应使用纤维喷枪,与砂浆喷浆之夹角保持28°
~32°
之间,切割喷射机和喷射面的间距宜在300~400mm范围内。
直接喷射法采用的机具表10-112
项次
机具名称
作用
型式
主要技术参数
切割喷射机(图10-48)
使玻璃纤维无捻粗砂切成一定长度后喷出,水泥砂浆雾化喷出,井使两者混合
按纤维与水泥砂浆喷射方式可分为双枪式或同心式;
按动力类型可分为气动式或电动式
纤维切割长度:
22~66mm
纤维喷射量:
100~1000g/min
砂浆喷射量:
2~22kg/min
砂浆搅拌机
制备水泥砂浆
强制式
容积:
1~25L/min
砂浆输送泵
使已制备的水泥砂浆送至切割喷射器的砂浆喷枪内,并可调节其输送量
挤压式或螺旋式
输送能力:
空气压缩机
喷吹纤维与水泥砂浆,带动切割喷射器的气动电动机
气冷式
送气量:
0.9~1.2m3/mm
气压:
0.6~0.7N/mm2
图10-48切割喷射机
(a)单枪外形;
(b)双枪式喷射;
(c)单枪式喷射
2)喷射-抽吸法
其工艺原理与直接喷射法相同,所不同的是,混合后的玻璃纤维砂浆喷落在可抽真空的模具上(模具的表面开有许多棋盘式小孔,并覆以滤水性好的织物)。
当喷射达到一定厚度后,即可通过真空抽吸,以降低料层的水灰比,并使之趋于密实,从而获得具有一定强度的湿坯。
用真空吸盘将湿坯吸至另一成型模具上,用手工模塑成型,可生产多种外型制品。
喷射-抽吸法采用的机具,除与直接喷射法相同外,尚需增加真空泵(使模型的真空腔内的真空度达到8000Pa)与真空吸盘管。
3)铺网-喷浆法
用喷枪在模具上喷一层砂浆,然后铺一层玻璃纤维网格布,再喷一层砂浆,再铺第二层玻璃
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 常用 特种 混凝土
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)