本发明涉及混凝土制备领域，尤其涉及一种钢纤维-微硅粉混凝土及其制备方法。
背景技术：
水泥混凝土路面是刚性路面，且具有良好的抗弯，抗压及抗磨能力，具有良好的耐久性，不易老化衰变,还具备更好的稳定性，也就是高低温和水的稳定性，最主要的是承载力高，非常适用重载交通。但是因为混凝土自身的抗拉抗裂性较差等，在具体使用过程中道路会比较容易出现裂纹且不易修复。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题为：提供一种钢纤维-微硅粉混凝土及其制备方法，基于本发明的钢纤维-微硅粉混凝土，劈裂抗拉强度、抗折强度、抗压强度等力学性能相比微硅粉混凝土有很大提升。
本发明的具体解决方案如下：
本发明提供了一种钢纤维-微硅粉混凝土，包括：微硅粉混凝土本体、分布于所述微硅粉混凝土本体内的上层钢纤维层以及下层钢纤维层，所述混凝土本体的制备原料包括以下组分:微硅粉、水泥、砂、石子、减水剂以及水，所述上层钢纤维层和所述下层钢纤维层分别由钢纤维组成，所述微硅粉、水泥、砂、石子、减水剂、水以及钢纤维的重量百分比为(20～50)：(480～505)：(558～603)：(1150～1208)：(3.2～6.3)：(120～180)：(18.84～25.12)。
微硅粉具有极强的火山灰效应，拌合混凝土时，可以与水泥水化产物ca(oh)2发生二次水化反应，形成胶凝产物，填充水泥石结构，改善浆体的微观结构，提高硬化体的力学性能和耐久性。在微硅粉、水泥、砂、石子、减水剂以及水制备的微硅粉混凝土本体中设置钢纤维层，在混凝土强度和耐久性的同时，能够有效增加混凝土的延性、韧性，使得钢纤维-微硅粉混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度、抗压强度等力学性能相比一般的微硅粉混凝土有很大提升。
在上述方案的基础上，本发明的技术方案还可以进行如下改进：
进一步，所述钢纤维为长度25-35mm，直径0.2-0.8mm，长径比为40-80的钢纤维，所述微硅粉平均粒径为0.1～0.2um。
微硅粉以及钢纤维的加入量、尺寸对混凝土的力学性能影响显著，所用微硅粉平均颗粒尺寸均匀且比较小，具有很好的填充效应，可以填充在水泥颗粒空隙之间、钢纤维与水泥空隙之间，提高混凝土强度和耐久性，层布式钢纤维可以增加混凝土的抗折强度并且在混凝土遭到破坏时拉扯住混凝土，提高混凝土的结构的寿命。该尺寸条件下，钢纤维以及微硅粉的协同作用显著，使得混凝土的抗拉强度、抗折强度均具有显著提高。
进一步，所述水泥为32.5-52.5级的通用硅酸盐水泥。
进一步，所述砂为粒径20-70目的石英砂、河砂、机制砂以及山砂中的任意一种或多种的组合。
进一步，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
本发明还提供了一种如上所述的钢纤维-微硅粉混凝土的制备方法，包括以下步骤：
1)准备原料：按照所述重量百分比准备原料；
2)制备混合料浆：将准备好的砂、石子、水泥以及微硅粉投入搅拌机内搅拌均匀，将减水剂与水形成的减水剂溶液加入搅拌机中搅拌2-4min得到微硅粉混合浆料；
3)混凝土浇筑成型：将所述混合浆料倒入模具中，振捣6-15s左右，使其高出模具底部1-3cm，均匀撒上一层所述钢纤维，并用混合浆料材料浇筑，振捣20-40s,使混凝土低出模具顶面1-3cm，再均匀撒上一层所述钢纤维，并用混合浆料材料浇筑，振捣直至混凝土不再冒气泡；
4)养护：将已经成型的混凝土在湿度大于95％，温度在20℃±3℃条件下养护25-30天。
5)拆模，将养护完成的混凝土拆模得混凝土成品。
基于本发明的制备方法，工艺简单，成本低，可制备得到的层布式结构的钢纤维-聚乙烯醇纤维混凝土，该混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度、抗压强度等力学性能优异，在具体使用过程中道路会不容易出现裂纹，使用寿命长，具有良好的应用前景。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为基于本发明实施例的钢纤维-微硅粉混凝土的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件名称为：
微硅粉混凝土本体1；上层钢纤维层2；下层钢纤维层3。
具体实施方式
以下结合附图以及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，基于本发明的钢纤维-微硅粉混凝土，包括：微硅粉混凝土本体1、分布于微硅粉混凝土本体内的上层钢纤维层2以及下层钢纤维层3，混凝土本体1的制备原料包括以下组分:微硅粉、水泥、砂、石子、减水剂以及水，上层钢纤维层2和下层钢纤维层3分别由钢纤维组成，微硅粉、水泥、砂、石子、减水剂、水以及钢纤维的重量百分比为(20～50)：(480～505)：(558～603)：(1150～1208)：(3.2～6.3)：(120～180)：(18.84～25.12)。
实施例1：
层布式钢纤维-微硅粉混凝土的具体制备过程如下：
制备1m3层布式钢纤维-微硅粉混凝土，取如下重量的各原料：微硅粉25kg，钢纤维18.84kg，水泥477kg，砂593kg，石子1151kg，减水剂4.26kg，水150.5kg，开动搅拌机，将称量好的砂、石子投入搅拌机内，搅拌30s，再投入水泥和微硅粉混合物搅拌30s，将减水剂溶于水形成减水剂溶液，将所述减水剂溶液加入搅拌机中搅拌3min，将搅拌好的混凝土混合料浆倒入模具中，放在振动台上振捣10s左右，利用钢尺使其厚度控制在2cm左右，在2cm厚度的混凝土上均匀的撒上12.56kg的下层钢纤维，继续将搅拌好的混凝土混合料浆倒入模具中，用振动台振捣模具内的混凝土30s左右，再次利用钢尺控制混凝土的厚度使混凝土顶面距离模具顶面2cm左右，将6.28kg的上层钢纤维均匀撒在混凝土上，最后将混凝土混合料浆注满整个模具，振捣10s直至混凝土表面不再冒气泡得到层布式钢纤维-微硅粉混凝土初品，将已经成型的混凝土初品至于阴凉处静置24h，然后放置在养护箱内，在湿度98％，温度为23℃条件下养护28天，将养护完成的混凝土拆模得混凝土成品。
实施例2
与实施例1相似，不同之处在于，各原料的质量与实施例1不同。
本实施例中制备1m3层布式钢纤维-微硅粉混凝土，各种原料重量为：微硅粉25kg，下层钢纤维12.56kg，上层钢纤维9.42kg，水泥477kg，砂593kg，石子1151kg，减水剂4.26kg，水150.5kg
实施例3
与实施例1相似，不同之处在于，各原料的质量与实施例1不同。
本实施例中制备1m3层布式钢纤维-微硅粉混凝土，各种原料重量为：微硅粉25kg，下层钢纤维12.56kg，上层钢纤维12.56kg，水泥477kg，砂593kg，石子1151kg，减水剂4.26kg，水150.5kg。
实施例4
与实施例相似，不同之处在于，各原料的质量与实施例1不同。
本实施例中制备1m3层布式钢纤维-微硅粉混凝土，各种原料重量为：微硅粉40kg，下层钢纤维12.56kg，上层钢纤维6.28kg，水泥462kg，砂593kg，石子1151kg，减水剂4.26kg，水150.5kg。实施例5
与实施例相似，不同之处在于，各原料的质量与实施例1不同。
本实施例中制备1m3层布式钢纤维-微硅粉混凝土，各种原料重量为：微硅粉40kg，下层钢纤维12.56kg，上层钢纤维9.42kg，水泥462kg，砂593kg，石子1151kg，减水剂4.26kg，水150.5kg。
实施例6
与实施例相似，不同之处在于，各原料的质量与实施例1不同。
本实施例中制备1m3层布式钢纤维-微硅粉混凝土，各种原料重量为：微硅粉40kg，下层钢纤维12.56kg，上层钢纤维12.56kg，水泥462kg，砂593kg，石子1151kg，减水剂4.26kg，水150.5kg。
实施例7
与实施例相似，不同之处在于，各原料的质量与实施例1不同。
本实施例中制备1m3层布式钢纤维-微硅粉混凝土，各种原料重量为：微硅粉50kg，下层钢纤维12.56kg，上层钢纤维6.28kg，水泥452kg，砂593kg，石子1151kg，减水剂4.26kg，水150.5kg。实施例8
与实施例相似，不同之处在于，各原料的质量与实施例1不同。
本实施例中制备1m3层布式钢纤维-微硅粉混凝土，各种原料重量为：微硅粉50kg，下层钢纤维12.56kg，上层钢纤维9.42kg，水泥452kg，砂593kg，石子1151kg，减水剂4.26kg，水150.5kg。
实施例9
与实施例相似，不同之处在于，各原料的质量与实施例1不同。
本实施例中制备1m3层布式钢纤维-微硅粉混凝土，各种原料重量为：微硅粉50kg，下层钢纤维12.56kg，上层钢纤维12.56kg，水泥452kg，砂593kg，石子1151kg，减水剂4.26kg，水150.5kg。
对比例1
微硅粉混凝土的具体制备过程如下：
制备微硅粉混凝土取如下重量的各原料：微硅粉25kg，水泥477kg，砂593kg，石子1151kg，减水剂4.26kg，水150.5kg，开动搅拌机，将称量好的砂、石子投入搅拌机内，搅拌30s，再投入水泥和微硅粉混合物搅拌30s，将减水剂溶于水形成减水剂溶液，将所述减水剂溶液加入搅拌机中搅拌3min，将搅拌好的混凝土混合料浆倒入模具中，振捣直至直至混凝土表面不再冒气泡得到微硅粉混凝土初品，将已经成型的混凝土初品至于阴凉处静置24h，然后放置在养护箱内，在湿度98％，温度为23℃条件下养护28天，将养护完成的混凝土拆模得混凝土成品。
对实施例1-9以及对比例1制备得到的混凝土进行力学性能测试，性能测定结果如表1所示：
表1：混凝土的力学性能测试结果表
由表1中的性能测试结果可知，基于本发明的层布式钢纤维-微硅粉混凝土在力学性能优异，该层布式结构钢纤维-微硅粉混凝土，在抗拉强度、抗折强度和抗压强度上均高于微硅粉混凝土。
尽管上面已经详细描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
1.一种钢纤维-微硅粉混凝土，其特征在于，包括：微硅粉混凝土本体(1)、分布于所述微硅粉混凝土本体内的上层钢纤维层(2)以及下层钢纤维层(3)，所述混凝土本体(1)的制备原料包括以下组分:微硅粉、水泥、砂、石子、减水剂以及水，所述上层钢纤维层(2)和所述下层钢纤维层(3)分别由钢纤维组成，所述微硅粉、水泥、砂、石子、减水剂、水以及钢纤维的重量百分比为(20～50)：(480～505)：(558～603)：(1150～1208)：(3.2～6.3)：(120～180)：(18.84～25.12)。
2.根据权利要求1所述钢纤维-微硅粉混凝土，其特征在于，所述钢纤维为长度25-35mm，直径0.2-0.8mm，长径比为40-80的钢纤维，所述微硅粉平均粒径为0.1～0.2um的微硅粉。
3.根据权利要求1所述钢纤维-微硅粉混凝土，其特征在于，所述水泥为32.5-52.5级的通用硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述钢纤维-微硅粉混凝土，其特征在于，所述砂为粒径20-70目的石英砂、河砂、机制砂以及山砂中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述钢纤维-微硅粉混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
6.一种如权利要求1-5任一项所述钢纤维-微硅粉混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)准备原料：按照所述重量百分比准备原料；
2)制备混合料浆：将准备好的砂、石子、水泥以及微硅粉投入搅拌机内搅拌均匀，将减水剂与水形成的减水剂溶液加入搅拌机中搅拌2-4min得到微硅粉混合浆料；
3)混凝土浇筑成型：将所述混合浆料倒入模具中，振捣6-15s左右，使其高出模具底部1-3cm，均匀撒上一层所述钢纤维，并用混合浆料材料浇筑，振捣20-40s,使混凝土低出模具顶面1-3cm，再均匀撒上一层所述钢纤维，并用混合浆料材料浇筑，振捣直至混凝土不再冒气泡；
4)养护：将已经成型的混凝土在湿度大于95％，温度在20℃±3℃条件下养护25-30天；
5)拆模：将养护完成的混凝土拆模得到混凝土成品。
技术总结