CN101348356A - 矿渣聚丙烯纤维混凝土的制备方法 - Google Patents

矿渣聚丙烯纤维混凝土的制备方法 Download PDF

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汪有科
田堪良
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姚汝芳
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    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

本发明公开了一种矿渣聚丙烯纤维混凝土的制备方法，将砂、石子按质量比为1∶1.61配制，并称取水泥、矿渣，聚丙烯纤维，聚羧酸系超塑化剂和水，其中，水泥在混凝土的含量为0.32％～0.17％；矿渣在混凝土的含量为0.17％～0.32％；聚丙烯纤维按混凝土体积比加入0.2％～0.6％，聚羧酸系超塑化剂的加入量为3.52ml/kg～11.55ml/kg；水在混凝土的含量为0.17％～0.22％；可直接应用到水利、交通、城建等各个行业的混凝土工程中，尤其用在承受拉应力及反复动荷载，有抗疲劳要求的混凝土结构工程中。由于掺入了大量的矿渣，从而使水泥用量减少，以及引入聚羧酸系超塑化剂，在混凝土造价降低的情况下，提高了混凝土的耐久性，从而将使矿渣纤维混凝土的应用产生较大的经济和社会效益及显著的生态效益。

Description

矿渣聚丙烯纤维混凝土的制备方法
技术领域
本发明属于土木工程，涉及一种矿渣聚丙烯纤维混凝土的制备方法，本发明制备的矿渣聚丙烯纤维混凝土能显著改善混凝土的和易性，减少坍落度损失，抑制混凝土塑性开裂，提高混凝土抗折强度、抗拉强度、抗疲劳强度，适用于水利、交通、城建等工程中长期承受拉应力，经受疲劳荷载的混凝土部位。
背景技术
混凝土是一种典型的脆性材料，它的抗拉强度很低，通常只有其抗压强度的10％左右，抗折强度只有其抗压强度的9％左右。对于混凝土路面、桥面、停车场等长期经受车辆反复动荷载的部位，以及对于承受水流荷载的渠道等水工建筑物，混凝土的抗折性能显得尤为重要。混凝土长期经受反复弯折和反复受压状态，混凝土内部微裂缝发展加速，导致裂纹相互贯通，使混凝土出现裂缝和老化现象，缩短了工程寿命。对这些抗折强度有要求的混凝土工程，应采用符合抗折疲劳强度要求的高性能混凝土。
混凝土破坏最容易发生在受拉部位，混凝土由于抗拉强度较低引起的裂缝破坏是当今混凝土工程中存在的一个普遍现象。用纤维改善脆性材料的历史可以追溯到远古时代，如，稻草麦秸秆被加入土坯中，马毛、发毛加入抹墙的泥灰中，上世纪六十年代后，将石棉纤维加入混凝土中改善混凝土的脆性。到近年来，人们将化学纤维加入混凝土中以提高混凝土的抗拉性能。研究证明，加入高弹性模量的钢纤维、玻璃纤维，以及低弹性模量的聚丙烯纤维、碳纤维等，均能不同程度地使混凝土克服了脆性和低抗拉强度的缺点，能应用于混凝土的受拉部位。在混凝土中加添的纤维品种很多，如碳纤维，玻璃纤维，聚丙烯纤维等等形状不一，长短不同。在这些纤维中，聚丙烯纤维由于比重小、呈化学惰性、不被酸、碱、盐腐蚀、不吸水、易于混凝土拌合均匀，抗拉强度高、断裂伸长率高、能吸收断裂能量，价格低廉、成为了应用最成功的一种。聚丙烯纤维可以呈网状，缠搅状，束状，加入混凝体系，其中束状是目前市场上最受欢迎的。利用聚丙烯纤维作为二级增强的复合混凝土也越来越多地应用在工程结构中。同时，它能抑制混凝土塑性收缩裂缝，增加抗折、抗拉强度，提高抗冲击性、剩余强度、提高抗渗性，提高抗冻融性能等等。
自从1992年里约热内卢世界环境发展大会以来，环境保护问题尤其是全球升温与温室气体的排放问题已引起全人类的重视。水泥混凝土的大量应用对环境造成了污染。现在世界水泥年产量已超过15亿吨，约可制混凝土60亿m3以上(所用砂、石集料约达60亿m3)，其中我国占1/3，从1997年以来我国水泥年产量已达5亿吨，并仍在继续增长，预计2010年将达到18亿吨。其中小水泥占80％，以1吨熟料排放的CO2估算，水泥工业排放的CO2量占工业、交通等排放总量的1/10到1/7，加上粉尘和有害气体，对环境是一大危害。
由于水泥生产过程中排出大量CO2，减少水泥用量已经成为环境保护的要求，用一些工业废渣，如粉煤灰、高炉矿渣代替部分水泥，也有用硅粉替代部分水泥。从节省水泥用量和利用废料两种角度看，这都是造福社会、保护环境的好办法。
对高耐久性的高性能混凝土的要求以及对环境保护的要求已经成为21世纪高性能混凝土发展的两个基本要求。
我国是发展中国家，近年来，基础建设发展迅速，为高性能混凝土的发展带来了很大的空间。我国在解放初就有人主张在满足强度要求的同时，必须考虑耐久性。对有些工程而言，应把混凝土的耐久性放在强度之前。与欧、美、日等国基建工程已接近饱和不同，我国作为水泥混凝土生产大国，今后基础设施建设与住宅建筑需要量还将大量增加，故对水泥混凝土可持续发展的问题应倍加重视。
我国资深院士吴中伟于1994年率先提出了绿色高性能混凝土GHPC(Green High Performance Concrete)概念，其后在美国、日本等国也提出相似的概念。磨细掺合料是工业废渣(粉煤灰，矿渣等)或磨细的石粉等掺入混凝土中以取代部分水泥的粉状物质。使用了磨细掺合料后，取代了部分水泥，从而使水泥用量减少，减少CO2排放量，减少水化热，也是目前混凝土工业的趋势。以粉煤灰取代40％左右的水泥，混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度，静弹性模量等都得以提高，尤其后期强度增长较快。磨细矿渣加入混凝土中，取代部分水泥，使混凝土的抗压强度、抗折强度、抗拉强度有不同程度的提高，而且减少了塌落度损失。
混凝土技术长期以来没有根本性的变化，直到二十世纪末，高性能减水剂和超细矿物掺合料的开发，才使泵送混凝土、自流平混凝土、水下不分散混凝土、喷射混凝土、聚合物混凝土、高强高性能混凝土等新技术得到发展，混凝土材料性能又有了新的飞跃。
超塑化剂，又叫高效减水剂，它的作用是：
(1)改善混凝土施工工作性；
(2)减少水胶比，提高混凝土的强度和耐久性；
(3)节约水泥，减少混凝土初始缺陷；
(4)使混凝土的水胶比降到最低和流动性达到最大。
上世纪60年代以来，主要代表产品有萘系减水剂(NSF)和和三聚氰氨磺酸盐甲醛缩合物(MSF)，它们减水率较高，但混凝土塌落度损失快，通过多次添加法、后掺法、与缓凝剂复合法解决间题时，往往出现一些操作上或技术上的困难，甚至引起混凝土性能和质量的不稳定。进入21世纪，高性能混凝土的生态化、高强化、轻质化、多功能化对高效减水剂提出了更高的要求，而聚羧酸系超塑化剂就是目前为止最好的，是完全不同与NSF，MSF的“理想”减水剂，更能满足实际需要的高性能减水剂。除具有高效减水、改善混凝土孔结构和密实程度等作用外，它还能控制混凝土的塌落度损失，更好地解决混凝土的引气、缓凝、泌水等问题。
吴中伟院士提出的玻璃纤维增强塑料的复合组分性能的超叠加效应，即1+2》3，尤其在HPC中十分明显。进入21世纪，特种混凝土将会进一步发展，其中一个主要的发展特点是有机和无机材料的复合，而高性能减水剂是最重要的有机材料之一。混凝土最大的缺点是脆性大，容易开裂，可通过纤维、聚羧酸高效减水剂这些有机材料来降低混凝土的脆性。混凝土复合材料，由于在混凝土中增加了纤维和细掺料，对高效减水剂的要求也更高，而聚羧酸系超塑化剂就可以满足要求，它与细掺料和水泥相容性更好，使混凝土的界面过渡区相对密实，粘结强度高。能在低掺量时也能使混凝土具有高流动性，并且在低水灰比时具有低粘度和塌落度保持性能。
高强、超高强混凝土应用情况反映了整个国家的高性能减水剂的技术水平。21世纪的减水剂将进一步向高性能多功能化、生态化、国际标准化的方向发展。聚羧酸系超塑化剂正符合这一发展趋势，具有广阔的研究发展空间。
国内研究现状及进展
1、聚丙烯纤维对混凝土性能的影响
我国对聚丙烯纤维的研究从上世纪90年代开始，大量的试验研究侧重于聚丙烯纤维的力学性能研究，结果表明，加入聚丙烯纤维提高了混凝土的抗拉强度，抗折强度等力学性能，增强了混凝土抑制裂缝的能力，提高混凝土弯曲疲劳强度。到目前为止，我国在动荷载下聚丙烯纤维混凝土的变形发展规律及损伤特性等方面的研究较为薄弱。对高温后聚丙烯纤维混凝土的性能研究引起国际同行关注，研究结果表明高温后的聚丙烯纤维混凝土比普通混凝土具有更高的抗压强度保持率，抗爆裂能力比普通混凝土高。王平，方晓，陈瑞生研究发现，高性能混凝土的抗火性能比普通混凝土差，在混凝土中加入聚丙烯微纤维可作为一种有效的混凝土温差补偿抗裂手段。
2、矿渣对混凝土性能的影响
我国在矿渣混凝土性能研究方面更多地偏重于力学性质的研究，优化掺合料细度和选择适当的掺量不但可以节约水泥、改善新拌混凝土的流动性、减少坍落度损失，而且还可以显著提高混凝土强度。其中矿渣的活性指数是决定其参与化学反应的重要因素，而影响矿渣活性指数的因素主要有两个：矿渣的化学成分和细度。对于普通细度的矿渣，其抗压强度降低20～30％，但混凝土的各龄期劈裂抗拉强度均有较大提高。郭丽萍，孙伟，郑克仁等，研究了高掺量磨细矿渣混凝土的抗疲劳及破坏，结果表明，掺量为50％(占水泥重量)和80％的矿渣混凝土疲劳寿命比对照组(不掺矿渣)要长，在应力水平大于或等于0.80时，50％矿渣掺量的混凝土具有最长的疲劳寿命，然而，当应力水平低于0.80时，80％矿粉掺量的混凝土具有最长的疲劳寿命。可以看出，矿渣减小了混凝土的脆性，增加了混凝土开裂能量吸收能力，从而延长了疲劳寿命。
刘数华，方坤河，曾力，研究了降低高强混凝土脆性的方法，单掺25％矿渣时，脆性指数(抗压强度比抗折强度)最低，复掺与单掺差不多，但三掺要降低得更多，将硅粉与聚丙烯再掺时，就能更加降低混凝土的脆性。纤维掺量在0.24％。
肖建庄、李杰、姜峰等，通过试验结果表明，高温作用会降低矿渣高性能混凝土剪力墙的抗震能力，而掺加聚丙烯纤维可以显著提高矿渣高性能混凝土剪力墙高温后的抗震性能.
刘海峰，高建明，王边等，通过X射线衍射分析、界面显微硬度的测试和扫描电镜观察，对掺矿渣微粉混凝土中胶凝体系的水化以及集料-水泥石界面进行研究.试验结果表明，由于火山灰效应，矿渣微粉的掺入有效地减少了CH晶体在界面区的富集，改善了集料与水泥浆体界面薄弱区.随着矿渣微粉细度的增大，其效果更为明显。
3聚羧酸系超塑化剂对混凝土性能的影响
聚羧酸系超增塑剂是继萘系减水剂后的目前减水效果最好的高效减水剂，对多种水泥的适应性更好，掺量低(0.15％～0.4％，相当于其他高效减水剂的1/3～1/5)、减水(20％～35％)增强(早期增加30％～140％，后期增加20％～80％)幅度大，混凝土塌落度损失小，特别适于配制高强高性能混凝土。在综合性能上，聚羧酸系＞氨基＞脂肪族＞萘系；不必用甲醛，生产与使用过程对环境无任何不良影响，是一种安全、绿色环保型高性能减水剂。我国目前也已经进行了聚羧酸系超塑化剂对混凝土性能的影响研究，结果发现聚羧酸系超塑化剂的保塑性明显高于其它高效减水剂。从聚合物化学结构，分子链长度和形状设计出发，合成开发具有自主知识产权的聚羧酸系超增塑剂。胡建华、胡国栋从化学组分和分子形态出发，阐释了聚羧酸系超增塑剂的减水增塑机理。
存在的问题
以往对聚丙烯纤维的研究项目，在加了纤维后，在混凝土抗拉强度增加的同时，带来了三个问题：
(1)纤维在拌制混凝土过程中，易相互缠绕，结团，施工困难，甚至需要人工将缠绕的纤维撕开撒匀。
(2)加了纤维的混凝土抗压强度显著下降，最高者甚至下降50％，降低了混凝土标号，在混凝土标号要求越来越高的设计趋势下，很难满足设计要求和工程应用。
(3)每公斤纤维在20元到280元不等，按目前的现状，每立方混凝土加0.9公斤纤维，增加了工程造价。
以往对矿渣混凝土的研究，矿渣作为水泥的替代物，矿渣的成分和活性对混凝土最终性能的影响很大。
以往对聚羧酸系超塑化剂的研究，都是在水泥为胶结材料的系统中进行的。到目前为止，尚未发现关于高分散性聚丙烯纤维、磨细矿渣、聚羧酸系超塑化剂三者共同存在于水泥混凝土中的研究资料。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种矿渣聚丙烯纤维混凝土的制备方法，该方法将聚丙烯纤维、矿渣、聚羧酸系超塑化剂加入普通混凝土中，产生一种均匀高性能的新型混凝土，本发明的方法可以直接应用到水利、交通、城建等各个行业的混凝土工程中，尤其用在承受拉应力和反复动荷载，有抗疲劳要求的混凝土结构工程中。由于掺加了大量的磨细矿渣，从而使水泥用量减少，以及引入聚羧酸系超塑化剂，在混凝土造价降低的情况下，提高了混凝土的耐久性，从而将使矿渣纤维混凝土的应用产生较大的经济效益和社会效益及显著的生态效益。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种矿渣聚丙烯纤维混凝土的制备方法，其特征在于，具体包括下列步骤：
步骤一，将砂、石子洗净晾干，并使中砂和石子处于干燥状态；
步骤二，按砂、石子质量比1∶1.61配制，并称取水泥、矿渣，聚丙烯纤维，聚羧酸系超塑化剂和水，其中，水泥在混凝土的含量为0.32％～0.17％；矿渣在混凝土的含量为0.17％～0.32％；聚丙烯纤维按混凝土体积比加入0.2％～0.6％，聚羧酸系超塑化剂的加入量为3.52ml/kg～11.55ml/kg；水在混凝土的含量为0.17％～0.22％；
步骤三，将聚羧酸系超塑化剂加入水中搅拌均匀，得到均匀混合液体；
步骤四，将砂、石子、聚丙烯纤维加入投入混凝土搅拌机中，开启混凝土搅拌机搅拌1分钟；然后加入水泥和矿渣，继续搅拌1分钟；再加入步骤三的混合液体，搅拌3分钟；然后将混凝土搅拌机口用塑料膜包住，停歇2分钟，再搅拌5分钟，即可得到相对均匀的矿渣聚丙烯纤维混凝土。
本发明制备的矿渣聚丙烯纤维混凝土，与相应的普通混凝土相比具有以下优良性能：
1)混凝土拌合物塌落度经时损失30分钟减少50～75mm，60分钟减少120～195mm，90分钟减少140～225mm；
2)混凝土28大抗折强度提高11～58％，韧性指数I20是普通混凝土的1.4～13.4倍，剩余强度因子R10，20达到16～34；
3)混凝土28天劈拉强度提高14～64％；
4)混凝土28天抗折疲劳强度提高2.51～6.52倍。
5)混凝土的抗冲击性能、抗渗性能等都得到大幅提高。
具体实施方式
以下结合发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的矿渣聚丙烯纤维混凝土配合比如下表：
  水泥   矿渣   聚丙烯纤维(体积百分率)   砂   石   水   聚羧酸系超塑化剂(ml/kg)
  0.32％～0.17％   0.17％～0.32％   0.2％～0.6％   1   1.61   0.17％～0.22％   3.52～11.55
配合比设计中聚丙烯纤维含量指占混凝土体积的百分率，单位为％，聚羧酸系超塑化剂的剂量是以胶结料(水泥+矿渣)质量为基础的毫升数表示的，单位为ml/kg，水是指混凝土中的含水量。
本发明的验证实验采用原材料如下：
1、水泥：采用ASTM C-150规定的I型II型混合型，由BONSALAMERICAN公司生产的硅酸盐水泥。
2、矿渣：采用LAFARGE North America公司提供的NEWCEM优质磨细矿渣，比表面积大于4800cm2/g，符合ASTM989-05标准要求。
3、聚丙烯纤维：采用束状聚丙烯纤维，长度为5～20mm，密度为0.91g/cm3。
4、聚羧酸系超塑化剂：采用由美国GRACE建筑材料公司提供的ADVA140高效减水剂，这是此公司新近开发的一种新型高效减水剂，其化学成分与以前常见的高效减水剂不同，目前，还没有相关这种外加剂的研究资料。
其化学成分如下：
a.环氧乙烷-环氧丙烷，一元丁基乙醚共聚物(Ethlene Oxide-PropyleneOxide Copolymer monobutyl ether CAS3#009038-95-3)；
b.聚丙烯酸水溶液(PolyacrylateAqueous Solution，CAS#NJ801416030)；
c.葡萄糖酸钠(Sodium gluconate，CAS#000527-07-1)；
d.水(water，CAS#007732-18-5).
5、砂：采用中砂，石子的级配为5mm～25mm连续级配。
本验证实施例的矿渣聚丙烯纤维混凝土的制备方法如下：
按照配方表将砂、石子洗净晾干，准备好配料桶，将水按质量称好，聚羧酸系超塑化剂按体积称量好后，掺入水中，然后搅拌均匀，得到均匀混合体；将砂、石子按质量比1∶1.61配制，聚丙烯纤维按体积比0.2％～0.6％加入投入混凝土搅拌机中，开启混凝土搅拌机搅拌1分钟；加入水泥和矿渣搅拌1分钟；加入掺有聚羧酸系超塑化剂的水搅拌3分钟；将混凝土搅拌机口用塑料膜包住，停歇2分钟，再搅拌5分钟。这样就可得到相对均匀的矿渣聚丙烯纤维混凝土。
以下是发明人给出的具体实施例，需要说明的是，本发明不限于这些实施例，根据申请人所作的实验证明，只要在本发明的配方范围，均可以达到本发明的目的。
具体实施例1：
(1)清洗中砂、石子并晾干，称取698千克中砂，1126千克石子，使中砂和石子处于干燥状态；
(2)将1211ml的聚羧酸系超塑化剂称量好与称量好的151千克水搅拌均匀；
(3)将占混凝土体积0.2％的聚丙烯纤维1.820千克称好待用；
(4)将224千克水泥和120千克矿渣称好待用。
(5)开启搅拌机，将称量好的砂、石子、聚丙烯纤维投入混凝土搅拌仓中，开启混凝土搅拌机搅拌1分钟；加入水泥和矿渣搅拌1分钟；加入掺有聚羧酸系超塑化剂的水，继续搅拌3分钟；将搅拌机口用塑料膜包住停歇2分钟，再搅拌5分钟。这样就可得到相对均匀的混凝土拌合物。
本实施例制备的矿渣聚丙烯纤维混凝土的性能测试方法均按照以下国际标准进行：
塌落度：ASTM C143-05a，混凝土塌落度测试标准方法；
塌落度损失：ASTM C143-05a，凝土塌落度损失测试标准方法；
抗压强度：ASTM C39-05，混凝土圆柱体试样抗压强度试验方法；
劈拉强度：ASTM C496-04，混凝土圆柱体试样劈拉强度试验方法
抗折强度：ASTM C78-02，混凝土简支梁法抗折强度试验方法；
弯折韧性：ASTM C1550-05纤维混凝土弯折韧性试验方法；
疲劳强度：参照Ramakrishnan，V.，Wu，G.Y.，和Hosalli，G.(1989)提出的试验方法；
试验仪器设备
试验采用的仪器设备为：塌落度筒，INSTRON测试系统，MTS万能材料测试系统。
性能测试结果是：
1、混凝土拌合物塌落度损失30分钟减少50mm，60分钟减少120mm，90分钟减少140mm；
2、混凝土28天抗折强度提高16％，韧性指数I20是普通混凝土的1.9倍，剩余强度因子R10，20达到18；
3、混凝土28天劈拉强度提高17％；
4、混凝土28天抗折疲劳强度提高2.55倍。
5、混凝土的抗冲击性能、抗渗性能等都得到大幅提高。
具体实施例2：
1、清洗中砂、石子并晾干，称取698千克中砂，1126千克石子，使中砂和石子处于干燥状态；
2、将3973ml聚羧酸系超塑化剂称量好与称量好的151千克水搅拌均匀；
3、将占混凝土体积0.4％的聚丙烯纤维3.640千克称好待用；
4、将155千克水泥和189千克矿渣称好待用。
5、开启搅拌机，将称好的砂、石子、聚丙烯纤维投入混凝土搅拌仓中，开启混凝土搅拌机搅拌1分钟；加入水泥和矿渣搅拌1分钟；加入掺有聚羧酸系超塑化剂的水搅拌3分钟；将搅拌机口用塑料膜包住停歇2分钟，再搅拌5分钟。这样就可得到相对均匀的混凝土拌合物。
本实施例制备的矿渣聚丙烯纤维混凝土的性能测试方法同实施例1，其性能测试结果是：
1、混凝土拌合物塌落度损失30分钟减少50mm，60分钟减少185mm，90分钟减少210mm；
2、混凝土28天抗折强度提高58％，韧性指数I20是普通混凝土的1.9倍，剩余强度因子R10，20达到28；
3、混凝土28天劈拉强度提高17％；
4、混凝土28天抗折疲劳强度提高5.42倍。
5、混凝土的抗冲击性能、抗渗性能等都得到大幅提高。
实施例3：
1、清洗中砂、石子并晾干，称取698千克中砂和1126千克石子，使中砂和石子处于干燥状态；
2、将3054ml聚羧酸系超塑化剂称量好与称量好的151千克水搅拌均匀；
3、将占混凝土体积0.6％的聚丙烯纤维5.460千克称好待用；
4、将189千克水泥和155千克矿渣称好待用。
5、开启搅拌机，将称好的砂、石子、聚丙烯纤维投入混凝土搅拌仓中，开启混凝土搅拌机搅拌1分钟；加入水泥和矿渣搅拌1分钟；加入掺有聚羧酸系超塑化剂的水搅拌3分钟；将搅拌机口用塑料膜包住停歇2分钟，再搅拌5分钟。这样就可得到相对均匀的混凝土拌合物。
本实施例制备的矿渣聚丙烯纤维混凝土的性能测试方法同实施例1，其性能测试结果是：
1、混凝土拌合物塌落度损失30分钟减少75mm，60分钟减少195mm，90分钟减少140mm；
2、混凝土28天抗折强度提高16％，韧性指数I20是普通混凝土的10.8倍，剩余强度因子R10，20达到32；
3、混凝土28天劈拉强度提高51％；
4、混凝土28天抗折疲劳强度提高4.78倍。
5、混凝土的抗冲击性能、抗渗性能等都得到大幅提高。
实施例4：
1、清洗中砂、石子并晾干，称取698千克中砂，1126千克石子，使中砂、石子处于干燥状态；
2、将3879ml聚羧酸系超塑化剂称量好与称量好的110千克水搅拌均匀；
3、将占混凝土体积0.5％的聚丙烯纤维4.550千克称好待用；
4、将124千克水泥和220千克矿渣称好待用。
5、开启搅拌机，将称好的砂、石子、聚丙烯纤维投入混凝土搅拌仓中，开启混凝土搅拌机搅拌1分钟；加入水泥和矿渣搅拌1分钟；加入掺有聚羧酸系超塑化剂的水搅拌3分钟；将搅拌机口用塑料膜包住停歇2分钟，再搅拌5分钟。这样就可得到相对均匀的混凝土拌合物。
本实施例制备的矿渣聚丙烯纤维混凝土的性能测试方法同实施例1，其性能测试结果是：
1、混凝土拌合物塌落度损失30分钟减少68mm，60分钟减少170mm，90分钟减少185mm；
2、混凝土28天抗折强度提高38％，韧性指数I20是普通混凝土的9.5倍，剩余强度因子R10，20达到25；
3、混凝土28天劈拉强度提高28％；
4、混凝土28天抗折疲劳强度提高3.85倍。
5、混凝土的抗冲击性能、抗渗性能等都得到大幅提高。
采用本发明方法制备的矿渣聚丙烯纤维混凝土，由于掺入了聚羧酸系超塑化剂，能够使聚丙烯纤维在混凝土中分散均匀，混凝土拌和物粘聚性、保水性、工作性好，而且新鲜混凝土塌落度损失大大减少，适于长距离运输。本发明的硬化混凝土的28天抗折强度、抗拉强度、抗动荷载疲劳强度显著提高。
矿渣属于钢铁工业的废物，将矿渣加入混凝土，不仅实现了废物利用，响应了国家有关环境保护、废物利用的政策，而且由于矿渣的掺加量从35％到65％(占胶结材料百分比)，大大减少了水泥用量，减少二氧化碳的排放量，降低了水泥水化热，并且降低了混凝土的造价。适用于在交通、水利、城建工程中对受拉或承受反复动荷载的部位使用，具有较高的经济效益、社会效益和生态效益。

Claims (6)

1.一种矿渣聚丙烯纤维混凝土的制备方法，其特征在于，具体包括下列步骤：
步骤一，将砂、石子洗净晾干，并使中砂和石子处于干燥状态；
步骤二，按砂、石子质量比1∶1.61配制，并称取水泥、矿渣，聚丙烯纤维，聚羧酸系超塑化剂和水，其中，水泥在混凝土的含量为0.32％～0.17％；矿渣在混凝土的含量为0.17％～0.32％；聚丙烯纤维按混凝土体积比加入0.2％～0.6％，聚羧酸系超塑化剂的加入量为3.52ml/kg～11.55ml/kg；水在混凝土的含量为0.17％～0.22％；
步骤三，将聚羧酸系超塑化剂加入水中搅拌均匀，得到均匀混合液体；
步骤四，将砂、石子、聚丙烯纤维加入投入混凝土搅拌机中，开启混凝土搅拌机搅拌1分钟；然后加入水泥和矿渣，继续搅拌1分钟；再加入步骤三的混合液体，搅拌3分钟；然后将混凝土搅拌机口用塑料膜包住，停歇2分钟，再搅拌5分钟，即可得到相对均匀的矿渣聚丙烯纤维混凝土。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的聚丙烯纤维的长度为5mm～20mm，密度为0.91g/cm3，
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的矿渣为磨细铁矿渣，其比表面积大于4800cm2/g。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的水泥是普通硅酸盐水泥。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的砂是中砂，所述的石子的级配为5mm～25mm连续级配。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的聚羧酸系超塑化剂中的固化物超过16％，主要成分为氧化氮-环氧丙烷共聚物；甲醚；聚丙烯酸酯水溶液；葡萄糖酸钠；水。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102503292A (zh) * 2011-10-21 2012-06-20 黄贺明 一种混凝土及其制备方法
CN105538512A (zh) * 2016-01-26 2016-05-04 嘉兴市鼎业新型建材有限公司 混凝土产品的生产方法以及混凝土产品的生产系统
CN106966641A (zh) * 2017-02-14 2017-07-21 陕西理工学院 高强韧性混凝土配方
CN113149544A (zh) * 2021-03-13 2021-07-23 祎禾科技有限公司 一种低脆性高固化的煤矿巷道高性能混凝土喷射浆料及制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102503292A (zh) * 2011-10-21 2012-06-20 黄贺明 一种混凝土及其制备方法
CN105538512A (zh) * 2016-01-26 2016-05-04 嘉兴市鼎业新型建材有限公司 混凝土产品的生产方法以及混凝土产品的生产系统
CN106966641A (zh) * 2017-02-14 2017-07-21 陕西理工学院 高强韧性混凝土配方
CN113149544A (zh) * 2021-03-13 2021-07-23 祎禾科技有限公司 一种低脆性高固化的煤矿巷道高性能混凝土喷射浆料及制备方法

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