一种绿色高延性纤维混凝土空心砌块的制作方法
技术领域
本发明涉及一种绿色高延性纤维混凝土空心砌块的制作方法，属于建筑产品技术领域。
背景技术
框架结构中，虽然填充墙不是结构的主要受力构件，但从抗震的角度来说，却充当了第一道抗震防线，起到了耗散地震能量的作用。更广之，尤其对于带有填充墙的框架结构抵抗侧向作用时，填充墙可吸收的能量不可忽视，也有利于减弱主体框架的反应。
现实结构中的填充墙经常由普通混凝土空心砌块砌筑而成，然而普通混凝土空心砌块未具有拉伸应变硬化特性，从而引起了填充墙存在延性低的现象，导致了当填充墙受到较大侧向作用例如地震作用时，往往会导致裂缝的出现，更有甚者，裂缝大而宽，严重下还可导致填充墙的坍塌。其中普通混凝土空心砌块延性低，变形能力不足是导致此现象的重要因素。
为此，有必要提供一种具有拉伸应变硬化特性，延性明显高于普通混凝土，而且其余性能指标例如抗拉强度，抗压强度，耐久性相当于普通混凝土甚至优于普通混凝土的空心砌块，其延性明显高于普通混凝土。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种绿色高延性纤维混凝土空心砌块的制作方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种绿色高延性纤维混凝土空心砌块的制作方法，采用高延性纤维混凝土作为原材料制作空心砌块。
优选的，空心砌块的最小外壁厚不小于30mm、最小肋厚应不小于25mm、空心率不小于25%。
优选的，高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、矿粉、砂、剑麻纤维和水；其中，按质量百分比计，水泥:粉煤灰:矿粉:砂:水=1:0.55~0.70:0.27~0.35:0.73~0.9:0.55~0.65；以水泥、粉煤灰、矿粉、砂和水混合均匀后的总体积为基数，剑麻纤维的体积掺量为0.2-1%。
优选的，水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥；粉煤灰为I级粉煤灰；矿粉的烧失量小于2.8%、密度3.07g/cm3、含水量6%、比表面积大于418m2/kg；砂为粒径小于0.3mm的石英砂；剑麻纤维的长度为10~20mm、直径为100~200μm、密度1.45g/cm、材料的弹性模量9.4~22GPa、断裂延伸率约为6%、拉伸强度511～635Mpa、拉伸弹性模量9.4~22.0GPa、杨氏模量15GPa。
优选的，剑麻纤维进行碱处理来提高剑麻纤维在混凝土中的耐久性，用质量浓度为10%的丙乳溶液浸泡24h，然后压干后自然干燥备用。
优选的，高延性纤维混凝土中添加有减水率在30%以上的TH-W5高效减水剂，且减水剂的添加量为粉煤灰、矿粉和水泥总质量的0.8%。
优选的，高延性纤维混凝土的制备方法为：将水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均匀后加入减水剂和70%的水搅拌均匀；之后再加入剑麻纤维搅拌均匀后加入剩余30%的水搅拌均匀即得高延性纤维混凝土。
优选的，空心砌块的制备方法为：S1：以剑麻纤维为原材料制备高延性纤维混凝土砂浆；S2：以高延性纤维混凝土砂浆为原料，制备空心砌块试件；S3：将制备的空心砌块放到蒸汽养护室，控制温度和湿度，温度控制在(34
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：以高延性纤维混凝土为主要原材料，充分利用高延性纤维混凝土的高强度和高韧性，提高了空心砌块的承载力和延性，同时提高了砌块砌体结构的抗震性能。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图。
图2为单轴拉伸试验示意图。
图3为四点弯曲试验示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1-3所示，一种绿色高延性纤维混凝土空心砌块的制作方法，采用高延性纤维混凝土作为原材料制作空心砌块。
在本发明实施例中，空心砌块的最小外壁厚不小于30mm、最小肋厚应不小于25mm、空心率不小于25%。
在本发明实施例中，水泥是制成普通混凝土砌块的重要原材料，大量水泥的使用往往是以牺牲环境为代价。因此，若能减少水泥的使用量，加入或者提高工业废渣比如矿渣粉，粉煤灰的使用量，相对减少了水泥的用量，有利于制成的高延性空心砌块是绿色环保的产品。因此，本申请的高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、矿粉、砂、剑麻纤维和水；其中，按质量百分比计，水泥:粉煤灰:矿粉:砂:水=1:0.55~0.70:0.27~0.35:0.73~0.9:0.55~0.65；以水泥、粉煤灰、矿粉、砂和水混合均匀后的总体积为基数，剑麻纤维的体积掺量为0.2-1%。
在本发明实施例中，针对提高砌块延性且达到多裂缝开展的特性，当前常用的方法是在水泥基材料中掺入pva纤维、钢纤维形成高延性纤维混凝土，然而pva纤维、钢纤维成本过高不宜在混凝土砌块中大量使用。综合考虑延性，成本，力求绿色环保等因素，采用植物纤维（剑麻纤维）作为提高砌块延性的原材料。
在本发明实施例中，水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥；粉煤灰为I级粉煤灰，主要活性化学成分是SiO2与Al2O3，与水泥水化产生的氢氧化钙可反应生成胶凝产物，起到密实填充混凝土的作用；矿粉的烧失量小于2.8%、密度3.07g/cm3、含水量6%、比表面积大于418m2/kg；砂为粒径小于0.3mm的石英砂；剑麻纤维的长度为10~20mm、直径为100~200μm、密度1.45g/cm、材料的弹性模量9.4~22GPa、断裂延伸率约为6%、拉伸强度511～635Mpa、拉伸弹性模量9.4~22.0GPa、杨氏模量15GPa。
在本发明实施例中，剑麻纤维进行碱处理来提高剑麻纤维在混凝土中的耐久性，用质量浓度为10%的丙乳溶液浸泡24h，然后压干后自然干燥备用。丙乳溶液的固含量很高，在纤维浸泡压干后容易相互粘结在一起，因此试验中将丙乳溶液稀释到10%后使用。
在本发明实施例中，高延性纤维混凝土中添加有减水率在30%以上的TH-W5高效减水剂，且减水剂的添加量为粉煤灰、矿粉和水泥总质量的0.8%。其作用是通过表面物理化学作用使水泥颗粒分散，从而改善基质的流动性、降低用水量。
在本发明实施例中，高延性纤维混凝土的制备方法为：将水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均匀后（大概2分钟）加入减水剂和70%的水搅拌2分钟；之后再加入剑麻纤维搅拌均匀（低速4分钟，高速4分钟），最后加入剩余30%的水搅拌均匀即得高延性纤维混凝土。
在本发明实施例中，空心砌块的制备方法为：S1：以剑麻纤维为原材料制备高延性纤维混凝土砂浆；S2：以高延性纤维混凝土砂浆为原料，制备空心砌块试件；S3：将制备的空心砌块放到蒸汽养护室，控制温度和湿度，温度控制在(34
在本发明实施例中，空心砌块主要原材料高延性纤维混凝土具有独特的应变—硬化性能和较强的韧性，其极限拉应变大于1.5%，克服了材料脆性导致的诸多缺陷；该高延性纤维混凝土空心砌块呈现出多缝开裂的特点，材料第一条裂缝开始产生后并不会像普通混凝止那样逐渐扩大直至贯穿，而是裂缝数量不断增多，裂缝的宽度却不会明显增长，其饱和状态的多点开裂裂缝宽度小于50μm，因此其优异的裂缝控制能力非常有利于混凝土空心砌块对裂缝宽度控制的要求，有效的减轻地震作用下裂缝产生的破坏；剑麻纤维水泥基材料显著提高了基体材料的抗弯能力、韧性、抗折强度及变形能力，并在一定程度上提高了其抗压强度。本发明采用的高延性纤维混凝土抗压强度可达到35-45Mpa，抗拉强度达到4-5Mpa，抗折强度可以达到7-9Mpa（相比较不掺纤维提高了50%左右）其力学性质良好，是一种具有高延性、耐久性较好（通过碱化处理）和较高耐损伤的能力的生态建筑材料，避免砌块发生脆性破坏，能够显著提高砌块砌体结构的变形能力、整体性和抗震性能；高延性空心砌块以高延性纤维混凝土为主要原材料，增加了砌块填充墙的承载力、延性和耗能能力，可以作为框架-填充墙体系遭遇地震时的第一道防线，提高了结构的抗震性能和安全性；价格比较，pva：22万/吨，国产pva：6万/吨，苎麻纤维（植物纤维）：5.2万/吨，剑麻纤维：0.8万/吨，所以该高延性纤维混凝土的配比中由剑麻纤维替代钢纤维、PVA纤维等起桥联作用，大大降低传统水泥基复合材料的成本；本申请的纤维水泥基复合材料由于采用大量的粉煤灰替代部分水泥，减少了水泥用量，绿色经济环保。总体而言，由于剑麻纤维相对廉价，而且减少了水泥用量，相比于普通混凝土砌块，成本增加相对较少（剑麻纤维水泥基复合材料500-600元/立方米，普通混凝300-400元/立方米），但延性性能得到明显改善。
实施例1：
遵循本发明的技术方案，如图1所示，本实施例中的高延性空心砌块尺寸为390mm×190mm×190mm，外壁厚50mm，肋为45mm，空心率为29.76%。
其具体制作过程为：
步骤一，以剑麻纤维为原材料制备高延性纤维混凝土砂浆：
该实施例的高延性纤维混凝土砂浆的组分为：水泥、粉煤灰、矿粉、砂、剑麻纤维和水，其中，按质量百分比计，水泥：粉煤灰：矿粉：砂：水=1:0.55：0.27:0.73:0.55；以水泥、粉煤灰、矿粉、砂和水混合均匀后的总体积为基数，剑麻纤维的体积掺量为0.5%；所述水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥；所述粉煤灰为I级粉煤灰；所述矿粉的烧失量小于2.8%、密度3.07g/cm3、含水量6%、比表面积大于418m2/kg；所述砂为粒径小于0.3mm的石英砂；所述剑麻纤维的长度为10~20mm、直径为100~200μm、密度1.45g/cm、材料的弹性模量9.4~22GPa，断裂延伸率约为6%、拉伸强度511～635Mpa、拉伸弹性模量9.4~22.0GPa，杨氏模量15GPa，其中剑麻纤维要进行碱处理来提高剑麻纤维在混凝土中的耐久性，用质量浓度为10%的丙乳溶液浸泡24h，然后压干后自然干燥备用。丙乳溶液的固含量很高，在纤维浸泡压干后容易相互粘结在一起，因此试验中将丙乳溶液稀释到10%后使用。并且该实施例的高延性纤维混凝土中添加有减水率在30%以上的TH-W5高效减水剂，且减水剂的添加量为粉煤灰、矿粉和水泥总质量的0.8%。其中水灰比、减水剂和纤维掺加量应根据现场实际情况、以及原生纤维水泥基复合材料的流动性再进行微调。
其配置过程为：首先将水泥、矿粉、粉煤灰和砂搅拌均匀后（大概2分钟）加入减水剂和70%水搅拌2分钟；之后再加入剑麻纤维搅拌均匀（低速4分钟，高速4分钟），最后加入30%水搅拌均匀即得高延性纤维混凝土。
步骤二，以高延性纤维混凝土为原料，选择尺寸为390mm×190mm×190mm的普通混凝土砌块用模具，采用国产的QKYM3-12型全自动砌块成型机制备空心砌块试件。
步骤三，将试件坯体连同托板放入蒸汽养护室，控制温度和湿度，温度控制在(34
为了验证按本发明制备得到的高延性砌块的各项力学性能，对本发明得到的剑麻-ECC进行力学性能测试。
（1）立方体抗压试验
立方体抗压试验采用70.7mm×70.7mm×70.7mm试块，试件成型24h后拆模，放入标准养护室28d，试验前3h拿出晾晒3h晾干准备试验。每组配合比准备3个试块完成抗压试验。测试指标为弹性模量和抗压强度。
（2）单轴拉伸试验
单轴拉伸试验采用厚度×宽度×长度=50mm×50mm×190mm试块，试件24h后拆模，放入标准养护室28d，实验前3h拿出晾干准备试验。每组配合比准备4个试块完成抗拉试验。测试指标为开裂强度、抗拉强度、最大拉应变、弹性模量和断裂能。构件试验后裂缝开展情况如图2所示。
（3）四点弯曲试验
弯曲试验采用400mm×100mm×100mm试块，试件24h后拆模，放入标准养护室28d，实验前3h拿出来晾干准备试验。每组配合比准备3个试块完成弯曲试验。测试指标为韧性指数、峰值荷载和抗弯强度。试件试验后裂缝开展情况如图3所示。
将本发明的剑麻-ECC利用上述方法制成试块，采用强度等级为MU30的混凝土砌块的配比制成试件，在相同条件下进行测试，结果如下表所示：
各性能对比表
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的绿色高延性纤维混凝土空心砌块的制作方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
