CN103408275A

CN103408275A - 一种基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土

Info

Publication number: CN103408275A
Application number: CN2013103573091A
Authority: CN
Inventors: 王军; 高育欣; 余保英
Original assignee: China Construction Ready Mixed Concrete Co Ltd
Current assignee: China Construction Ready Mixed Concrete Co Ltd
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2013-11-27

Abstract

本发明公开一种基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土，其组分为玻璃纤维、超硫酸盐水泥、砂、石、水、及减水剂，各组分的重量比为：1份超硫酸盐水泥，0.01～0.10份玻璃纤维，1.8～2.6份砂，2.5～3.3份石，0.29～0.52份水，0.01～0.025份减水剂；所述的超硫酸盐水泥由70～90份粒化高炉矿渣，10～30份复合激发剂复合而成；所述的复合激发剂由碱性激发剂、硫酸盐激发剂、及铝酸盐激发剂复合而成；所述的玻璃纤维为中耐碱或不耐碱玻璃纤维，其浸碱失重大于5%。本发明所述的一种基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土可以明显提高玻璃纤维混凝土的耐碱侵蚀能力和使用寿命。

Description

一种基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土。

背景技术

水泥混凝土是当今最大宗的建筑材料，随着研究的深入，水泥混凝土韧性差的问题日益突出，纤维作为水泥基复合材料的主要增韧材料，可以依靠其与基体的界面粘结承担荷载，延缓基体中裂缝的出现和扩展，从而使水泥混凝土的韧性得到提高，玻璃纤维作为最主要的增韧材料之一，具有弹性模量与强度高，和混凝土界面粘结性能良好，在水泥混凝土中易于分散等优良特性；玻璃纤维掺入混凝土中，在混凝土的内部能够形成一种均匀的三维乱向分布支撑体系，有效防止微裂缝的产生和扩展，具有良好的增强增韧效果。

现有玻璃纤维混凝土中硅酸盐水泥水化析出的Ca(OH)₂的结晶呈强碱性，pH约12.5，对玻璃纤维有强烈的腐蚀作用，这些缺点在很大程度上影响和阻碍了玻璃纤维混凝土的进一步应用；目前主要通过在玻璃纤维表面添加抗碱保护层，在水泥混凝土掺加阻化剂等措施提高玻璃纤维混凝土抗碱侵蚀效果，但该效果仍然较差，且成本高。如何解决玻璃纤维在水泥混凝土中的耐碱侵蚀问题，提高玻璃纤维在水泥混凝土中的应用是纤维混凝土技术发展面临的关键问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土，该玻璃纤维混凝土能有效解决玻璃纤维常因被碱侵蚀而导致脆化，致使混凝土的韧性和劈裂强度严重下降的问题。

一种基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土，它由玻璃纤维、超硫酸盐水泥、砂、石、水、及减水剂组成，各组分的重量份比为：1份超硫酸盐水泥，0.01～0.10份玻璃纤维，1.8～2.62份砂，2.5～3.3份石，0.29～0.52份水，0.01～0.025份减水剂；所述的超硫酸盐水泥由70～90份粒化高炉矿渣，10～30份复合激发剂组成；所述的复合激发剂由碱性激发剂、硫酸盐激发剂、及铝酸盐激发剂组成。

上述方案中，所述玻璃纤维为中碱或不耐碱玻璃纤维，浸于10wt%的氢氧化钠溶液中，放置于100℃水浴锅恒温1小时，其浸碱失重大于5%。

上述方案中，所述复合激发剂的各组分按重量份计为：15～25份碱性激发剂、60～80份硫酸盐激发剂、3～15份铝酸盐激发剂。

上述方案中，所述硫酸盐激发剂至少一种选自脱硫石膏、磷石膏、或氟石膏。

上述方案中，所述碱性激发剂至少一种选自水泥熟料、氢氧化钙、或硅酸钠。

上述方案中，所述铝酸盐激发剂至少一种选自硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、铝酸钠。

上述方案中，所述铝酸盐激发剂中Al₂O₃含量在50wt%以上。

上述方案中，所述玻璃纤维的单丝直径6～20um，桥氧离子平均数位于2.8～3.9之间。

上述基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土的制备方法，包括如下步骤：(1)配料：按配方计量称重砂、石、超硫酸盐水泥、水、减水剂、及玻璃纤维；(2)搅拌：按重量比1:1取玻璃纤维与水，将玻璃纤维浸泡在水中润湿玻璃纤维；将按配方计量称重的砂、石、超硫酸盐水泥、减水剂、及剩余的水混合并搅拌均匀，再掺入上述润湿后的玻璃纤维继续搅拌均匀得到拌合物；(3)成型：将拌合物入模，振捣成型。

本发明所述的超硫酸盐水泥的水化产物不同于普硅水泥及矿渣水泥，超硫酸盐水泥主要水化产物没有普硅水泥及矿渣水泥常见的氢氧化钙存在，从扫描电镜图1(a)～(c)及X射线衍射分析图2(a)～(c)的对比可以看到：超硫酸盐水泥主要水化产物为钙矾石、水化硅酸钙及少量石膏晶体，大量的细针状或柱棒状钙矾石晶体，与纤维状的水化硅酸钙凝胶彼此间交叉、连生在一起，于整个空间形成连续的网状结构，共同构成浆体的骨架；对比普硅水泥浆体的扫描电镜图和X射线衍射分析图可以看到：普硅水泥的水化产物主要为大量水化硅酸钙凝胶以及六边形层状薄片的Ca(OH)₂晶体；矿渣水泥水化产物中晶体也主要为氢氧化钙，少量钙矾石及碳酸钙等；随着龄期的增长，氢氧化钙特征峰强度逐渐变小。

从水化产物的对比可以看出：超硫酸盐水泥水化产物没有氢氧化钙，主要为钙矾石、水化硅酸钙及少量石膏晶体，普通硅酸盐水泥及矿渣水泥制备的混凝土水化产物中存在大量的Ca(OH)₂晶体，致使体系的碱度较高，而基于超硫酸盐水泥配制的混凝土是一种低碱度水泥，其水浸出液PH低于10.5，能够有效的防止玻璃纤维在强碱环境下的化学腐蚀，制备出耐久性极好的玻璃纤维混凝土。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明所述的一种基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土可以明显提高玻璃纤维混凝土的耐久性，尤其是耐碱侵蚀能力；本发明无需使用高抗碱的耐碱玻璃纤维，制备得到的玻璃纤维混凝土的服役寿命高。

附图说明

图1为水泥水化产物形貌图，其中(a)为超硫酸盐水泥28d水化产物形貌图，(b)为普硅水泥在28d水化产物形貌图，(c)为矿渣水泥在28d水化产物形貌图。

图2为水泥水化产物不同龄期的XRD图谱，其中(a)为超硫酸盐水泥水化产物不同龄期的XRD图谱，(b)为普硅水泥水化产物不同龄期的XRD图谱，(c)为矿渣水泥水化产物不同龄期的XRD图谱。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实例。

实施例1

一种基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土，其各组分按重量份数计见表1，其中所述超硫酸盐水泥的组分按重量份数计为：高炉矿渣90份，复合激发剂10份；所述复合激发剂的组分按重量份数计为：脱硫石膏60份，水泥熟料25份，硫铝酸盐水泥15份，该硫铝酸盐水泥的Al₂O₃含量为60%。

所述玻璃纤维为中耐碱玻璃纤维，浸于10wt%的氢氧化钠溶液中，放置于100℃水浴锅恒温1小时，其浸碱失重为8.12%；所述玻璃纤维的单丝直径为6um，桥氧离子平均数为3.32。

上述基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土的制备方法：(1)配料：按配方计量称重砂、石、超硫酸盐水泥、水、减水剂、及玻璃纤维；(2)搅拌：按重量比1:1取玻璃纤维与水，将玻璃纤维浸泡在水中润湿玻璃纤维；将按配方计量称重的砂、石、超硫酸盐水泥、减水剂、及剩余的水混合并搅拌均匀，再掺入上述润湿后的玻璃纤维继续搅拌至均匀的拌合物；(3)成型：将拌合物入模，振捣成型。

对实施例1制备得到的基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土的主要性能进行测定，测定方法为：成型150mm*150mm*150mm试模及150mm*150mm*550mm试模，根据GB/T 50081-2002分别测量试块的劈裂抗拉强度及抗折强度，测定结果见表2。

实施例2

本实施例基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土，各组分按重量份数计见表1，其中所述超硫酸盐水泥的组分按重量份数计为：高炉矿渣85份，复合激发剂15份；所述复合激发剂的组分按重量份数计为：磷石膏65份，水泥熟料20份，铁铝酸盐水泥15份，该铁铝酸盐水泥的Al₂O₃含量为55wt%。

所述玻璃纤维为不耐碱玻璃纤维，浸于10wt%的氢氧化钠溶液中，放置于100℃水浴锅恒温1小时，其浸碱失重为10.78%；所述玻璃纤维的单丝直径为10um，桥氧离子平均数为3.90。

本实施例基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土的制备方法同实施例1，对实施例2制备得到的基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土的主要性能进行测定，测定方法同实施例1，测定结果见表2。

实施例3

本实施例基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土，各组分按重量份数计见表1，其中所述超硫酸盐水泥的组分按重量份数计为：高炉矿渣82份，复合激发剂18份；所述复合激发剂的组分按重量份数计为：氟石膏70份，氢氧化钙20份，铝酸钠10份，该铝酸钠的Al₂O₃含量为62wt%。

所述玻璃纤维为不耐碱玻璃纤维，浸于10wt%的氢氧化钠溶液中，放置于100℃水浴锅恒温1小时，其浸碱失重为10.41%；所述玻璃纤维的单丝直径为10μm，桥氧离子平均数为2.86。

本实施例基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土的制备方法同实施例1，对实施例3制备得到的基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土的主要性能进行测定，测定方法同实施例1，测定结果见表2。

实施例4

本实施例基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土，各组分按重量份数计见表1，其中所述超硫酸盐水泥的组分按重量份数计为：高炉矿渣80份，复合激发剂20份；所述复合激发剂的组分按重量份数计为：脱硫石膏70份，硅酸钠15份，铁铝酸盐水泥15份，该铁铝酸盐水泥的Al₂O₃含量为70wt%。

所述玻璃纤维为不耐碱玻璃纤维，浸于10wt%的氢氧化钠溶液中，放置于100℃水浴锅恒温1小时，其浸碱失重为12.71%；所述玻璃纤维的单丝直径为15μm，桥氧离子平均数为2.93。

本实施例基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土的制备方法同实施例1，对实施例4制备得到的基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土的主要性能进行测定，测定方法同实施例1，测定结果见表2。

实施例5

本实施例基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土，各组分按重量份数计见表1，其中所述超硫酸盐水泥的组分按重量份数计为：高炉矿渣75份，复合激发剂25份；所述复合激发剂的组分按重量份数计为：磷石膏75份，水泥熟料20份，硫铝酸盐水泥5份，该硫铝酸盐水泥的Al₂O₃含量为65wt%。

所述玻璃纤维为不耐碱玻璃纤维，浸于10wt%的氢氧化钠溶液中，放置于100℃水浴锅恒温1小时，其浸碱失重为10.86%；所述玻璃纤维的单丝直径为12μm，桥氧离子平均数为2.80。

本实施例基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土的制备方法同实施例1，对实施例5制备得到的基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土的主要性能进行测定，测定方法同实施例1，测定结果见表2。

实施例6

本实施例基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土，各组分按重量份数计见表1，其中所述超硫酸盐水泥的组分按重量份数计为：高炉矿渣70份，复合激发剂30份；所述复合激发剂的组分按重量份数计为：磷石膏80份，水泥熟料17份，铝酸钠3份，该铝酸钠的Al₂O₃含量为62wt%。

所述玻璃纤维为不耐碱玻璃纤维，浸于10wt%的氢氧化钠溶液中，放置于100℃水浴锅恒温1小时，其浸碱失重为12.76%；所述玻璃纤维的单丝直径为20μm，桥氧离子平均数为3.08。

本实施例基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土的制备方法同实施例1，对实施例6制备得到的基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土的主要性能进行测定，测定方法同实施例1，测定结果见表2。

对比例

本对比例普硅水泥制备的玻璃纤维混凝土，各组分的重量份数比(kg/m³)为：普硅水泥250kg，矿粉110kg，粉煤灰30kg，砂780kg、石1020kg，减水剂7.1kg，玻璃纤维21kg，水154kg。

所述玻璃纤维为耐碱玻璃纤维，浸于10wt%的氢氧化钠溶液中，放置于100℃水浴锅恒温1小时，其浸碱失重为2.86%，其单丝直径为12μm，桥氧离子平均数为2.8。

本对比例普硅水泥制备的玻璃纤维混凝土的制备方法为：(1)配料：按配方计量称重掺入砂、石、普通水泥、矿粉、粉煤灰、水、减水剂、及玻璃纤维；(2)搅拌：将砂、石、普通水泥、矿粉、粉煤灰、减水剂和水混合并搅拌至均匀的拌合物；将玻璃纤维与水按重量比1:1，润湿玻璃纤维，再掺入到拌合物中继续搅拌均匀；(3)成型：拌合物入模，振捣成型，即得到本对比例所述普硅水泥制备的玻璃纤维混凝土。

将制备得到的玻璃纤维混凝土进行主要性能测定，测定方法同实施例1，测定结果见表3。

表1 玻璃纤维混凝土各组分配比(kg/m³)

表2 基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土主要性能

表2的结果表明：实施例1～6中，使用中耐碱或不耐碱玻璃纤维制备得到的基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土，在28天至90天龄期，其劈裂抗拉强度均有进一步的增长，并且至1年龄期时，其劈裂抗拉强度仍能有所增长，显示出该中耐碱或不耐碱玻璃纤维在超硫酸盐水泥混凝土中良好的耐久性；

实施例5和对比例的混凝土配方完全相同，不同之处在于胶凝材料和玻璃纤维的类型不同，将实施例5和对比例制备得到的混凝土的性能进行对比，对比结果见下表3。

表3 实施例5和对比例制备的玻璃纤维混凝土的性能

表3的结果表明，实施例5中，使用不耐碱玻璃纤维制备得到的混凝土，28天至1年的龄期，混凝土的劈裂抗拉强度呈现出进一步增长趋势，显示出即使使用不耐碱玻璃纤维，制备的超硫酸盐水泥混凝土仍然具有良好的耐久性；而对比例中使用的是耐碱玻璃纤维，玻璃纤维的掺量与实施例5相同，掺耐碱玻璃纤维的普硅水泥混凝土的劈裂抗拉强度在3天到28天的龄期持续增长，但在28天至90天龄期中基本维持不变，到1年龄期时，劈裂抗拉强度下降较为明显，表明对比例中即使是使用耐碱玻璃纤维，在普硅水泥的高碱度水化环境下，玻璃纤维也受到了严重腐蚀。

综上所述，本发明制备得到的基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土可以明显提高玻璃纤维混凝土的耐久性，尤其是耐碱侵蚀能力，使用寿命高。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种基于超硫酸盐水泥的玻璃纤维混凝土，其特征在于它由玻璃纤维、超硫酸盐水泥、砂、石、水、及减水剂组成，各组分的重量份比为：1份超硫酸盐水泥，0.01～0.10份玻璃纤维，1.8～2.62份砂，2.5～3.3份石，0.29～0.52份水，0.01～0.025份减水剂；所述的超硫酸盐水泥由70～90份粒化高炉矿渣，10～30份复合激发剂组成；所述的复合激发剂由碱性激发剂、硫酸盐激发剂、及铝酸盐激发剂组成。

2.根据权利要求1中所述的玻璃纤维混凝土，其特征在于所述玻璃纤维为中碱或不耐碱玻璃纤维，其浸碱失重大于5%。

3.根据权利要求1中所述的玻璃纤维混凝土，其特征在于所述复合激发剂的各组分按重量份计为：15～25份碱性激发剂、60～80份硫酸盐激发剂、3～15份铝酸盐激发剂。

4.根据权利要求1或3中所述的玻璃纤维混凝土，其特征在于所述硫酸盐激发剂至少一种选自脱硫石膏、磷石膏、或氟石膏。

5.根据权利要求1或3中所述的玻璃纤维混凝土，其特征在于所述碱性激发剂至少一种选自水泥熟料、氢氧化钙、或硅酸钠。

6.根据权利要求1或3中所述的玻璃纤维混凝土，其特征在于所述铝酸盐激发剂至少一种选自硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、或铝酸钠。

7.根据权利要求1或3中所述的玻璃纤维混凝土，其特征在于所述铝酸盐激发剂中Al₂O₃含量在50wt%以上。

8.根据权利要求1或2中所述的玻璃纤维混凝土，其特征在于所述玻璃纤维的单丝直径6～20um，桥氧离子平均数为2.8～3.9。

9.权利要求1～3所述玻璃纤维混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)配料：按配方计量称重砂、石、超硫酸盐水泥、水、减水剂、及玻璃纤维；

(2)搅拌：按重量比1:1取玻璃纤维与水，将玻璃纤维浸泡在水中润湿玻璃纤维；将按配方计量称重的砂、石、超硫酸盐水泥、减水剂、及剩余的水混合并搅拌均匀，再掺入上述润湿后的玻璃纤维继续搅拌至均匀的拌合物；

(3)成型：将拌合物入模，振捣成型。