一种竹骨料混凝土结构

本发明涉及一种新型混凝土，具体涉及一种竹骨料混凝土结构，属于土木工程领域。

背景技术：

1、在世界范围内，竹子大约有70多属、1200多种，面积共达到了2200万公顷左右。我国的竹类资源位于世界第一位，其中包括竹林面积，竹材产量，竹材蓄积量均排在世界第一位。从建筑的角度看，竹子易于加工并且能够满足建筑的安全性要求，而且其质量较轻、收缩率低、弹性模量高、径向抗拉强度高等特点。竹子的纹理和中空结构特点使其具有良好的保温性能。竹子的热传导系数很小，大大低于砖、石头、混凝土和其他材料。竹子是一种轻质材料，在建造过程中节省了成本，节约了劳动力。

2、在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料或集料，其中粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料，粒径在4.75mm以下的骨料称为细骨料。常用的粗骨料有碎石、卵石、陶粒等无机材料。随着建筑行业的不断发展，砂石骨料成为消耗固体资源量最大的产品，且呈逐年上升趋势，由于环保和开采的限制，造成了砂石等无机骨料供不应求、价格持续上涨的现状。因此，找寻一种可再生可持续的新型骨料替代砂石等无机骨料，解决资源紧缺的问题对建筑行业的前景具有重大意义。同时，随着国家经济的快速发展，建筑物的高度、桥梁及屋盖跨度越来越大，混凝土作为广泛应用的建筑材料，要求它的性能越来越好；然而，普通混凝土自重大的缺陷随着建筑物高度与跨度的不断增长而日益明显。在这种迫切的情况下，研究一种质轻、高能的混凝土取代传统混凝土也显得更加重要。

3、现有技术研究了许多替代碎石、卵石等无机骨料的骨料类型包括再生骨料、珊瑚骨料等，例如中国专利cn 110627433 a公开了一种再生骨料混凝土及其制备方法，这种以再生粗骨料替代传统碎石骨料制备混凝土的方法，虽然能起到环保、解决碎石紧缺的作用，但是混凝土的强度不高，且再生混凝土自带界面过渡区，这是导致混凝土性能劣化的本质所在。又例如中国专利cn 105936593 a公开了一种海水珊瑚骨料混凝土，采用低热海工硅酸盐水泥、海水珊瑚骨料混凝土固盐剂、预先筛取的天然珊瑚砂石混合物、预先筛取的破碎珊瑚石砂混合物、珊瑚骨料海水混凝土减水剂、混凝土缓凝剂、混凝土消泡剂、天然海水或一次淡化海水配合而成，此发明中的珊瑚骨料孔隙率较大、不均匀性较强，导致其制备的混凝土脆性较强。

4、竹子作为建筑材料与混凝土相结合的常见结构包括竹筋混凝土结构、竹-混凝土组合结构等，以竹子作为骨料浇筑混凝土结构有望在一定范围内替代普通无机粗骨料，形成新的有机生物骨料混凝土结构。

技术实现思路

1、本发明针对传统的砂石骨料过度采掘，导致资源紧缺、环境破坏严重等问题，以可再生可持续的竹骨料替代碎石、卵石、陶粒等无机粗骨料，拌制一种新型竹骨料混凝土。竹骨料是由天然毛竹切割并进行表面处理而形成的，经表面处理后的竹骨料，防水防腐性能提升，力学性能有所提升，且表面粗糙度提高，用于拌制混凝土时与水泥的粘结性较好。竹骨料的表观密度远小于石子，质轻高强，用其制备的混凝土具有密度较小、自重较轻以及变形性能较好的特点，形成事实上的超轻质混凝土的同时强度也有一定的保证。除此之外，竹材的利用还能够解决现有建筑原材料紧缺，环境严重破坏的问题，本发明中选用的竹材来源于自然，可再生可持续，取材方便，易于加工，绿色环保，经济效益较好。

2、本发明的技术方案：一种竹骨料混凝土结构，其特征在于，包括以重量份计的以下原料：胶凝材料400～530份、细骨料660～820份、无机粗骨料0～1100份、竹骨料20～600份、水180～200份、减水剂8～10份；选用3年竹龄以上的毛竹，去除掉竹青和竹黄后剖切成长径比为1～3、尺寸为2mm～30mm的块状颗粒以制成竹骨料，竹骨料的表面经碳化、预裹水泥浆、胶黏剂或粘砂处理，胶黏剂为环氧树脂、环氧砂浆、酚醛树脂、聚氨酯树脂的一种，预裹水泥浆或胶黏剂的裹覆厚度为0.05mm～1mm，粘砂为河沙、海砂、石英砂、金刚砂的一种，根据重量计竹骨料取代无机粗骨料的取代率为1.8％～100％，无机粗骨料为碎石、卵石、陶粒中的一种，公称粒级为5mm～40mm；细骨料为天然砂、人工砂的一种，粒径小于4.75mm；胶凝材料为普通水泥、硅酸盐水泥、镁酸盐水泥、铝酸盐水泥、矿渣水泥及粉煤灰水泥的一种。

3、所述的竹骨料的形状为立方体、长方体、多边体以及球体的一种。

4、所述的竹骨料取代无机粗骨料的方式为连续级配取代、单粒级取代的一种。

5、所述的竹骨料的含水率为6％～12％。

6、所述的混凝土强度为c10～c60。

7、所述的混凝土的水灰比为0.35～0.60。

8、所述的竹骨料混凝土中加入纤维以形成竹骨料纤维混凝土，纤维为竹纤维、钢纤维、剑麻纤维、椰壳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维以及碳纤维的一种。

9、本发明的有益效果在于：

10、1)竹骨料来源于自然，可再生可持续、绿色环保、成本低，取材方便，易于加工，以竹骨料取代碎石、卵石、陶粒等无机粗骨料，大幅提升了竹材的利用率，并解决了现有建筑原材料过度采掘导致的原材料紧缺，环境严重破坏等问题，符合我国大力推行绿色建筑、可持续建筑材料的行业需求，有助于我国双碳战略。

11、3)竹骨料的表观密度远小于碎石，强重比高，变形能力大，用其制备的混凝土具有密度较小、自重轻、延性好的特点，形成事实上的超轻质高延性混凝土。

12、4)经表面处理后的竹骨料，防水防腐性能及力学性能提升，同时表面粗糙度也提高，使得其在拌制混凝土过程中与水泥的黏结性提高，同时使得竹骨料混凝土的和易性较好，坍落度损失较小，混凝土的强度较高。

技术特征：

1.一种竹骨料混凝土结构，其特征在于，包括以重量份计的以下原料：胶凝材料400～530份、细骨料660～820份、无机粗骨料0～1100份、竹骨料20～600份、水180～200份、减水剂8～10份；选用3年竹龄以上的毛竹，去除掉竹青和竹黄后剖切成长径比为1～3、尺寸为2mm～30mm的块状颗粒以制成竹骨料，竹骨料的表面经碳化、预裹水泥浆、胶黏剂或粘砂处理，胶黏剂为环氧树脂、环氧砂浆、酚醛树脂、聚氨酯树脂的一种，预裹水泥浆或胶黏剂的裹覆厚度为0.05mm～1mm，粘砂为河沙、海砂、石英砂、金刚砂的一种，根据重量计竹骨料取代无机粗骨料的取代率为1.8％～100％，无机粗骨料为碎石、卵石、陶粒中的一种，公称粒级为5mm～40mm；细骨料为天然砂、人工砂的一种，粒径小于4.75mm；胶凝材料为普通水泥、硅酸盐水泥、镁酸盐水泥、铝酸盐水泥、矿渣水泥及粉煤灰水泥的一种。

2.如权利要求1所述的一种竹骨料混凝土结构，其特征在于所述的竹骨料的形状为立方体、长方体、多边体以及球体的一种。

3.如权利要求1所述的一种竹骨料混凝土结构，其特征在于所述的竹骨料取代无机粗骨料的方式为连续级配取代、单粒级取代的一种。

4.如权利要求1所述的一种竹骨料混凝土结构，其特征在于所述的竹骨料的含水率为6％～12％。

5.如权利要求1所述的一种竹骨料混凝土结构，其特征在于所述的混凝土强度为c10～c60。

6.如权利要求1所述的一种竹骨料混凝土结构，其特征在于所述的混凝土的水灰比为0.35～0.60。

7.如权利要求1所述的一种竹骨料混凝土结构，其特征在于所述的竹骨料混凝土中加入纤维以形成竹骨料纤维混凝土，纤维为竹纤维、钢纤维、剑麻纤维、椰壳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维以及碳纤维的一种。

技术总结一种竹骨料混凝土结构，将毛竹剖切成块状颗粒并经表面处理形成一种新型竹骨料拌制成一种新型竹骨料混凝土，包括以重量份计的以下原料：胶凝材料400～530份、细骨料660～820份、无机粗骨料0～1100份、竹骨料20～600份、水180～200份、减水剂8～10份。竹骨料来源于自然，可再生可持续，成本低，取材方便，易于加工，以竹骨料取代碎石、卵石、陶粒等无机粗骨料，解决了现有建筑原材料过度采掘导致的资源紧缺，环境破坏等问题的同时大力推进了绿色建筑、可持续建筑材料的发展。技术研发人员：魏洋,王高飞,丁明珉,黄林杰,赵康,陈佳炜受保护的技术使用者：南京林业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5