本發明涉及混凝土箱涵，具體地，涉及一種高強度混凝土箱涵及其制備方法。
背景技術：
綜合管廊，即用箱涵拼接形成的地下城市管道綜合走廊，即在城市地下建造一個隧道空間，將電力、通訊，燃氣、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，設有專門的檢修口、吊裝口和監測系統，實施統一規劃、統一設計、統一建設和管理，是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線”。它是實施統一規劃、設計、施工和維護，建于城市地下用于鋪設市政公用管線的市政公用設施。
對于組成管廊的箱涵來說，作用于箱涵的荷載通常有垂直土荷載、活荷載、箱涵自重力、土的側向壓力及內外水壓力等。公知的混凝土構件是剛性結構，目前，對公知的混凝土構件的評判更注重抗壓強度，因此，現有的混凝土構件抗壓強度強，但缺乏韌性，劈裂抗拉強度弱，混凝土構件質脆，表面易出現龜裂、破損；主要原因是混凝土凝固后其內的毛細孔率較高，劈裂抗拉強度差，這樣混凝土構件在頻繁或瞬間重壓或沖擊力的作用下，致混凝土構件頻繁或極限承載而使得構件表面出現龜裂、破損，不但減少混凝土構件的使用壽命，破損嚴重時構件斷裂將導致毀滅性事故。
因此，在保證混凝土具有較好抗壓強度的基礎上，提高混凝土的劈裂抗拉強度，降低毛細孔率，是目前亟待解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種高強度混凝土箱涵及其制備方法，在保證箱涵混凝土具有較好抗壓強度的基礎上，提高箱涵混凝土的劈裂抗拉強度。同時，本發明的制備方法簡單，原料易得。
為了實現上述目的，本發明提供了一種高強度混凝土箱涵的制備方法，包括以下步驟：(1)制作模具，并在模具中設置鋼筋骨架；(2)將聚乙烯醇纖維、丙二醇、二甲基甲酰胺、異丙基三異硬脂基鈦酸酯、硅酸鹽礦物粒、氯化鈣、偏高嶺土和硅藻土加熱混合制得高強度纖維混凝土添加劑；(3)將所述高強度纖維混凝土添加劑與水泥、砂、碎石、粉煤灰和水混合制得混凝土；(4)將所述混凝土澆筑至模具中，振搗，然后養護制得高強度鋼筋混凝土箱涵。
本發明還提供了一種根據前文所述的制備方法制備的高強度混凝土箱涵。
在上述技術方案中，本發明通過控制箱涵混凝土的原料組成，制備高強度混凝土箱涵。本發明通過聚乙烯醇纖維、丙二醇、二甲基甲酰胺、異丙基三異硬脂基鈦酸酯、硅酸鹽礦物粒、氯化鈣、偏高嶺土、和硅藻土發生協同作用，得到的高強度纖維混凝土添加劑，高強度纖維混凝土添加劑又與混凝土中的其他原料發生作用，不僅能夠提高凝固后混凝土的抗壓強度，同時能夠提高混凝土凝固后的劈裂抗拉強度，使制得的混凝土箱涵具有抗壓強度高和劈裂抗拉強度高的優點。不僅如此，本發明的制備方法簡單，原料易得。
本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
具體實施方式
以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應當理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數值范圍，這些數值范圍應被視為在本文中具體公開。
本發明提供了一種高強度混凝土箱涵的制備方法，包括以下步驟：(1)制作模具，并在模具中設置鋼筋骨架；(2)將聚乙烯醇纖維、丙二醇、二甲基甲酰胺、異丙基三異硬脂基鈦酸酯、硅酸鹽礦物粒、氯化鈣、偏高嶺土和硅藻土加熱混合制得高強度纖維混凝土添加劑；(3)將所述高強度纖維混凝土添加劑與水泥、砂、碎石、粉煤灰和水混合制得混凝土；(4)將所述混凝土澆筑至模具中，振搗，然后養護制得高強度鋼筋混凝土箱涵。
本發明中，步驟(1)、步驟(2)、步驟(3)僅是步驟編號，不表示步驟順序。
在上述技術方案中，本發明通過控制高強度混凝土箱涵的箱涵混凝土的原料組成，制備高強度混凝土箱涵。本發明通過聚乙烯醇纖維、丙二醇、二甲基甲酰胺、異丙基三異硬脂基鈦酸酯、硅酸鹽礦物粒、氯化鈣、偏高嶺土、和硅藻土發生協同作用，得到的高強度纖維混凝土添加劑，高強度纖維混凝土添加劑又與混凝土中的其他原料發生作用，不僅能夠提高凝固后混凝土的抗壓強度，同時能夠提高混凝土凝固后的劈裂抗拉強度，使制得的混凝土箱涵具有抗壓強度高和劈裂抗拉強度高的優點。不僅如此，本發明的制備方法簡單，原料易得。
在本發明中，聚乙烯醇纖維的分子量可在多種范圍內選擇，為了使原料易得，同時降低生產成本，在本發明中，優選聚乙烯醇纖維的數均分子量為60000～150000，熱分解溫度為200～220℃，熔點為225～230℃。
在上述技術方案中，硅酸鹽礦物粒可以有多種選擇，為了使制得的高強度纖維混凝土添加劑彌散性較好，同時與其他組分發揮更好的協同作用，優選地，硅酸鹽礦物粒為云母、白土、長石、石英中的至少一種。
同時，硅酸鹽礦物粒的粒徑有多種選擇，為了更進一步使制得的高強度纖維混凝土添加劑彌散性較好，同時與其他組分發揮更好的協同作用，優選地，硅酸鹽礦物粒的粒徑為60目-400目。
在上述技術方案中，偏高嶺土和硅藻土可以在較寬范圍選擇，只要其符合混凝土添加劑的要求既能夠實現本發明。
在該技術方案中，水泥、砂、碎石、粉煤灰可以在較寬范圍內選擇，只要符合混凝土原料使用要求即可。
在上述技術方案中，為了提高聚乙烯醇纖維、丙二醇、二甲基甲酰胺、異丙基三異硬脂基鈦酸酯、硅酸鹽礦物粒、氯化鈣、偏高嶺土和硅藻土發生協同作用，使制得的高強度纖維混凝土添加劑提高凝固后混凝土的抗壓強度，同時能夠提高混凝土凝固后的劈裂抗拉強度，進而使制得的混凝土箱涵具有抗壓強度高和劈裂抗拉強度高的優點，優選地，以重量份計，步驟(2)中：聚乙烯醇纖維50-80份，丙二醇10-15份，二甲基甲酰胺10-15份，異丙基三異硬脂基鈦酸酯5-8份，硅酸鹽礦物粒20-30份，氯化鈣8-10份，偏高嶺土10-15份和硅藻土8-12份。
在上述具體實施方式中，制備方法中的加熱混合溫度和時間可在較寬范圍內選擇，為了使制得的高強度纖維混凝土添加劑提高凝固后混凝土的抗壓強度，同時能夠提高混凝土凝固后的劈裂抗拉強度，進而使制得的混凝土箱涵具有抗壓強度高和劈裂抗拉強度高的優點，同時節約生產成本，優選地，步驟(2)中加熱混合溫度為180-220℃，時間為20-48小時。
為了進一步提高高強度纖維混凝土的抗壓強度，提高混凝土凝固后的劈裂抗拉強度，從而使制得的混凝土箱涵具有抗壓強度高和劈裂抗拉強度高的優點，優選地，混凝土的原料包括：以重量份計，水泥100份，砂20-30份，碎石15-25份、粉煤灰10-13份、水60-85份，高強度纖維混凝土添加劑15-25份。
為了提高混凝土原料的結合能力，增強高強度纖維混凝土添加劑的作用效果，從而在提高混凝土強度的基礎上提高混凝土的抗劈拉強度，進而使制得的混凝土箱涵具有抗壓強度高和劈裂抗拉強度高的優點，優選地，步驟(3)中還添加最大粒徑小于20mm、平均孔徑小于3mm的蜂窩石。
在上述具體實施方式中，蜂窩石的添加量可以在較寬范圍內添加，為了更進一步提高混凝土原料的結合能力，增強高強度纖維混凝土添加劑的作用效果，從而在提高混凝土強度的基礎上提高混凝土的抗劈拉強度，更進一步使制得的混凝土箱涵具有抗壓強度高和劈裂抗拉強度高的優點，優選地，相對于添加100重量份的水泥，蜂窩石的添加量為5-8份。
在該具體實施方式中，振搗的振點距離可以有多種選擇，為了使澆注的混凝土密實，減少空隙，優選地，振搗的振點距離不大于500mm，同一振點振動時間10～30秒。
在該具體實施方式中，步驟(4)中養護的養護條件可以選擇常規養護條件，為了取得較好的養護效果，使制得的混凝土箱涵具有抗壓強度高和劈裂抗拉強度高的優點，優選地，步驟(4)中養護至少滿足以下條件：相對濕度為50-60％，養護時間為3-7天。
本發明還提供一種高強度混凝土箱涵，所述高強度混凝土箱涵根據前文所述方法制備而得。該混凝土箱涵具有抗壓強度高和劈裂抗拉強度高的優點，能夠滿足多種工況的使用要求。
以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。
在以下實施例中，混凝土抗壓強度和劈裂抗拉強度參數按照國家標準gb/t50081-2002檢測而得。
聚乙烯醇纖維選擇數均分子量為90000，熱分解溫度為210℃，熔點為225℃的聚乙烯醇纖維；硅酸鹽礦物粒選擇云母粒；水泥為425牌號的海螺水泥；偏高嶺土購自湖南超牌集團，最大粒徑小于2μm；硅藻土購自宜興市君聯硅藻土有限公司的硅藻土填料；砂為中砂；碎石最大粒徑小于45mm；粉煤灰為ⅱ級粉煤灰；其他原料為市售品。
實施例1
(1)制作模具，并在模具中設置鋼筋骨架；
(2)以重量份計，將聚乙烯醇纖維50份、丙二醇10份、二甲基甲酰胺10份、異丙基三異硬脂基鈦酸酯5份、云母粒20份(粒徑為60目)、氯化鈣8份、偏高嶺土10份、和硅藻土8份加熱混合，混合溫度為180℃，時間為20小時，得到高強度纖維混凝土添加劑；
(3)以重量份計，將水泥100份，砂20份，碎石15份、粉煤灰10份、水60份和高強度纖維混凝土添加劑15份和蜂窩石(平均粒徑為15mm，平均孔徑3mm)5份相混合，制得混凝土；
(4)將所述混凝土澆筑至模具中，振搗，振搗的振點距離500mm，同一振點振動時間10秒，保持相對濕度為50％，然后養護3天，制得高強度鋼筋混凝土箱涵。
按照國家標準gb/t50081-2002制備試樣并檢測抗壓強度和劈裂抗拉強度，檢測結果見表1。
實施例2
(1)制作模具，并在模具中設置鋼筋骨架；
(2)以重量份計，將聚乙烯醇纖維80份、丙二醇15份、二甲基甲酰胺15份、異丙基三異硬脂基鈦酸酯8份、云母粒30份(粒徑為200目)、氯化鈣10份、偏高嶺土15份、和硅藻土12份加熱混合，混合溫度為220℃，時間為48小時，得到高強度纖維混凝土添加劑；
(3)以重量份計，將水泥100份，砂30份，碎石25份、粉煤灰13份、水85份和高強度纖維混凝土添加劑25份和蜂窩石(平均粒徑為15mm，平均孔徑3mm)8份相混合，制得混凝土；
(4)將所述混凝土澆筑至模具中，振搗，振搗的振點距離300mm，同一振點振動時間30秒，保持相對濕度為60％，然后養護7天，制得高強度鋼筋混凝土箱涵。
按照國家標準gb/t50081-2002制備試樣并檢測抗壓強度和劈裂抗拉強度，檢測結果見表1。
實施例3
(1)制作模具，并在模具中設置鋼筋骨架；
(2)以重量份計，將聚乙烯醇纖維65份、丙二醇13份、二甲基甲酰胺13份、異丙基三異硬脂基鈦酸酯7份、云母粒25份(粒徑為400目)、氯化鈣9份、偏高嶺土13份、和硅藻土10份加熱混合，混合溫度為200℃，時間為36小時，得到高強度纖維混凝土添加劑；
(3)以重量份計，將水泥100份，砂25份，碎石20份、粉煤灰11份、水72份和高強度纖維混凝土添加劑20份和蜂窩石(平均粒徑為15mm，平均孔徑3mm)5份相混合，制得混凝土；
(4)將所述混凝土澆筑至模具中，振搗，振搗的振點距離200mm，同一振點振動時間20秒，保持相對濕度為55％，然后養護4天，制得高強度鋼筋混凝土箱涵。
按照國家標準gb/t50081-2002制備試樣并檢測抗壓強度和劈裂抗拉強度，檢測結果見表1。
實施例4
(1)制作模具，并在模具中設置鋼筋骨架；
(2)以重量份計，將聚乙烯醇纖維65份、丙二醇13份、二甲基甲酰胺13份、異丙基三異硬脂基鈦酸酯7份、云母粒25份(粒徑為400目)、氯化鈣9份、偏高嶺土13份、和硅藻土10份加熱混合，混合溫度為200℃，時間為36小時，得到高強度纖維混凝土添加劑；
(3)以重量份計，將水泥100份，砂25份，碎石20份、粉煤灰11份、水72份、高強度纖維混凝土添加劑20份和和蜂窩石(平均粒徑為15mm，平均孔徑3mm)7份相混合，制得混凝土；
(4)將所述混凝土澆筑至模具中，振搗，振搗的振點距離200mm，同一振點振動時間20秒，保持相對濕度為55％，然后養護7天，制得高強度鋼筋混凝土箱涵。
按照國家標準gb/t50081-2002制備試樣并檢測抗壓強度和劈裂抗拉強度，檢測結果見表1。
對比例1
按照實施例3的方法制得混凝土，步驟(2)中，不添加聚乙烯醇纖維。
對比例2
按照實施例3的方法制得混凝土，不同的是，步驟(2)中，不添加丙二醇。
對比例3
按照實施例3的方法制得混凝土，不同的是，步驟(2)中，不添加二甲基甲酰胺。
對比例4
按照實施例3的方法制得混凝土，不同的是，步驟(2)中，不添加異丙基三異硬脂基鈦酸酯。
對比例5
按照實施例3的方法制得混凝土，不同的是，步驟(2)中，不添加云母粒。
對比例6
按照實施例3的方法制得混凝土，不同的是，步驟(2)中，不添加氯化鈣。
對比例7
按照實施例3的方法制得混凝土，不同的是，步驟(2)中，不添加偏高嶺土。
對比例8
按照實施例3的方法制得混凝土，不同的是，步驟(2)中，不添加硅藻土。
表1
以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。