CN104310892A - 一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，所述的聚丙烯纤维混凝土由矿渣、粉煤灰、硅粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂和水组成，其制备方法即首先将干砂和石子用清水进行洗净晾干；然后将水泥和聚丙烯纤维搅拌混合均匀；然后将矿渣、粉煤灰、硅粉与所得的洗净晾干的干砂、石子一起倒入混凝土搅拌机，干拌0.5min，然后将混合好的水泥与聚丙烯纤维的混合物倒入混凝土搅拌机中，用塑料薄膜封住混凝土搅拌机口，进行干拌1min，然后倒入加入减水剂的水，进行搅拌4min，即得坍落度明显降低，抗压强度明显提高的聚丙烯纤维混凝土，该聚丙烯纤维混凝土中聚丙烯纤维分布均匀。
Description
技术领域
本发明属于土木工程，涉及一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，本发明的聚丙烯纤维混凝土的制备方法能显著改善混凝土中聚丙烯纤维分散的均匀性，减少材料损失，抑制混凝土塑性开裂，提高混凝土扛着强度、抗拉强度、抗疲劳强度，为实验提供更准确的数据。该制备方法特别适用于实验室中测量聚丙烯纤维混凝土各项力学性能的试验。
背景技术
混凝土是一种脆性材料，其抗拉强度远低于抗压强度、耐磨性差、易产生裂缝、抗变形能力差等缺点影响了在某些特殊领域的应用。多年以来科学家们从原材料、配合比、外加剂、制造工艺、振捣方法和养护工艺等方面加以改进，但是无法从根本上改变混凝土的这些弱点。
随着科学技术的发展，纤维增强混凝土成为当代迅速发展的新兴复合建筑材料之一，从多方面改善了混凝土的性能，大大提高混凝土的抗拉强度、变形能力、耐磨性、抗渗性、抗冲击性等。纤维具有分散性好、高耐酸碱、抗辐射、抗冻防腐、增强增韧、掺加工艺简单、价格低廉等优点，近年来被广泛掺加于混凝土中。
目前国内外对纤维混凝土研究并不深入，因普通住宅并不是都需要聚丙烯纤维的加入来提高性能，并且添加的比例还有待继续研究，并且，其制备方法大多是在混凝土搅拌时直接投入，存在分布不均匀，容易成团等技术问题，从而降低了聚丙烯混凝土的性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述的聚丙烯纤维在混凝土中分布不均匀以及纤维容易成团等技术问题而提供一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，该制备方法使聚丙烯纤维更加均匀的加入到普通混凝土中，解决了聚丙烯纤维容易成团的问题，从而得到一种均匀、高性能的聚丙烯纤维混凝土。
本发明的技术方案
一种聚丙烯纤维混凝土，由矿渣、粉煤灰、硅粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂和水组成，按每吨计算，其组成及含量如下：
矿渣 11-12kg
粉煤灰 24-25kg
硅粉 12-14kg
干砂 230-232kg
石子 538-540kg
水泥 114-118kg
聚丙烯纤维 0.36-0.38kg
减水剂 1.9-2.02Kg
余量为水；
所述的矿渣粒径为1-2mm；
所述的粉煤灰为国家一级，低钙粉煤灰，粒径为0.5-300μm；
所述的硅粉粒径为0.1-0.3μm；
所述的干砂为普通江砂，细度模数2.8，试验砂率30%；
所述的石子级配为5-20mm连续级配；
所述的水泥优选为42.5级普通硅酸盐水泥；
所述的聚丙烯纤维，束状单丝的长度3-20mm，直径31μm，密度为0.91g/cm3；
所述的减水剂：YSP萘系高效减水剂，减水效率15%，胶凝材料质量分数的1.2%。
上述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，具体包括如下步骤:
（1）、将干砂和石子用清水进行洗净晾干；
（2）、将水泥和聚丙烯纤维进行搅拌混合均匀；
（3）、将矿渣、粉煤灰、硅粉与步骤（1）所得的洗净晾干砂、石子一起倒入混凝土搅拌机，干拌0.5min，然后将步骤（2）所得的混合好的水泥与聚丙烯纤维的混合物倒入混凝土搅拌机中，用塑料薄膜封住混凝土搅拌机口，进行干拌1min，然后然后倒入加入减水剂的水，进行搅拌4min，即得聚丙烯纤维混凝土。
上述聚丙烯纤维混凝土的制备过程中，会出现了以下问题：
干燥的混凝土搅拌机会对制备的混凝土水灰比产生影响，使得水灰比下降，而潮湿的混凝土搅拌机会使得干拌的拌料粘附在筒壁上，拌制后的混凝土坍落度较大，而敲打筒壁后，粘在筒壁上的干料掉下，落入拌和料内，使拌制后的混凝土坍落度又变小，故混凝土坍落度难于控制，影响混凝土质量，所以在制备时建议先润湿筒壁，晾晒一段时间再进行实验。
本发明的有益效果
本发明的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，由于采用了预先将水泥与聚丙烯纤维混杂的方法，而不是与现有技术一样将聚丙烯纤维、骨料和胶凝材料直接投入混凝土搅拌机，因此，最终所得的聚丙烯纤维混凝土在聚丙烯纤维分布方面，其均匀性与成团量方面都有显著优势。
进一步，本发明的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，最终所得的聚丙烯纤维混凝土，根据（DL/T5144-2001）《水工混凝土施工规范》方法，采用一个上口100mm，下口200mm，高300mm喇叭状坍落度桶仪器对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度进行测定，其值为3.90-4.08cm，其抗压强度经测定，28天后其值为385-40.9MPa，即其坍落度明显降低，抗压强度明显提高。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
本发明的各实施例中所用的聚丙烯纤维，束状单丝的长19mm，直径31μm，密度为0.91g/cm3的由江苏射阳强力纤维制造有限公司生产的聚丙烯纤维；
所用的减水剂：YSP萘系高效减水剂，减水效率15%，胶凝材料质量分数的1.2%的由武汉格瑞林生产的减水剂。
除上述特殊说明之外，本发明的各实施例中所用的其他各种原料均为市售。
实施例1
一种聚丙烯纤维混凝土，由矿渣、粉煤灰、硅粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂和水组成，按每吨计算，其组成及含量如下：
矿渣 11.5kg
粉煤灰 24.5kg
硅粉 13kg
干砂 231kg
石子 539kg
水泥 116kg
聚丙烯纤维 0.37kg
水 62.7kg
减水剂 1.93kg
所述的矿渣的粒径范围1-2mm；
所述的干砂为普通江砂，细度模数2.8，试验砂率30%；
所述的石子级配为5-20mm连续级配；
所述的粉煤灰，国家一级，低钙粉煤灰，粒径范围0.5-300μm；
所述的硅粉的粒径范围0.1-0.3μm；
所述的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；
所述的聚丙烯纤维，束状单丝的长19mm，直径31μm，密度为0.91g/cm3；
所述的减水剂：YSP萘系高效减水剂，减水效率15%，胶凝材料质量分数的1.2%。
上述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，具体包括如下步骤:
（1）、将干砂和石子用清水进行洗净晾干；
（2）、将水泥和聚丙烯纤维搅拌混合均匀；
（3）、将矿渣、粉煤灰、硅粉与步骤（1）所得的洗净晾干的干砂、石子一起倒入混凝土搅拌机，干拌0.5min，然后将步骤（2）所得的混合好的水泥与聚丙烯纤维的混合物倒入混凝土搅拌机中，用塑料薄膜封住混凝土搅拌机口干拌1min，然后倒入加入减水剂的水，进行搅拌4min，即得聚丙烯纤维混凝土。
根据（DL/T5144-2001）《水工混凝土施工规范》方法，采用一个上口100mm，下口200mm，高300mm喇叭状坍落度桶仪器对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度进行测定，其值为4.03cm；
根据GB/T2611-1992《试验机通用技术要求》，GB/T3722-1992《液压式压力试验机》，T0551-2005《水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法》方法，采用SANS微型控制电液伺服压力试验机对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的抗压强度进行测定，28天后其值为40.9MPa。
对照实施例1
一种聚丙烯纤维混凝土，按每吨计算，其组成及含量同实施例1。
上述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，具体包括如下步骤:
（1）、将干砂和石子用清水进行洗净晾干；
（2）、将水泥、聚丙烯纤维与步骤（1）所得的洗净晾干的干砂、石子一起倒入混凝土搅拌机，干拌0.5min混合均匀；
（3）、将矿渣、粉煤灰、硅粉倒入混凝土搅拌机中，用塑料薄膜封住混凝土搅拌机口干拌0.5min，然后倒入加入减水剂的水，进行搅拌4min，即得聚丙烯纤维混凝土。
根据（DL/T5144-2001）《水工混凝土施工规范》方法，采用一个上口100mm，下口200mm，高300mm喇叭状坍落度桶仪器对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度进行测定，其值为6-8cm；
根据GB/T2611-1992《试验机通用技术要求》，GB/T3722-1992《液压式压力试验机》，T0551-2005《水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法》方法，采用SANS微型控制电液伺服压力试验机对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的抗压强度进行测定，28天后其值为44.2MPa。
对照实施例2
一种聚丙烯纤维混凝土，按每吨计算，其组成及含量同实施例1。
上述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，具体包括如下步骤:
（1）、将干砂和石子用清水进行洗净晾干；
（2）、将水泥、步骤（1）所得的洗净晾干的干砂、石子、矿渣、粉煤灰、硅粉与加入减水剂的水一起倒入混凝土搅拌机，拌4min混合均匀；
（3）、然后将聚丙烯纤维加入到凝土搅拌机中拌1min，即得聚丙烯纤维混凝土。
根据（DL/T5144-2001）《水工混凝土施工规范》方法，采用一个上口100mm，下口200mm，高300mm喇叭状坍落度桶仪器对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度进行测定，其值为6-8cm；
根据GB/T2611-1992《试验机通用技术要求》，GB/T3722-1992《液压式压力试验机》，T0551-2005《水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法》方法，采用SANS微型控制电液伺服压力试验机对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的抗压强度进行测定，28天后其值为41.6MPa。
对照实施例3
一种聚丙烯纤维混凝土，按每吨计算，其组成及含量同实施例1。
上述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，具体包括如下步骤:
（1）、将干砂和石子用清水进行洗净晾干；
（2）、将矿渣、粉煤灰、硅粉与步骤（1）所得的洗净晾干的干砂、石子一起倒入混凝土搅拌机，然后加入聚丙烯纤维，用塑料薄膜封住混凝土搅拌机口，拌1min；
（3）、将水泥倒入混凝土搅拌机中，干拌0.5min，然后倒入加入减水剂的水，进行搅拌4min，即得聚丙烯纤维混凝土。
根据（DL/T5144-2001）《水工混凝土施工规范》方法，采用一个上口100mm，下口200mm，高300mm喇叭状坍落度桶仪器对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度进行测定，其值为3.8cm；
根据GB/T2611-1992《试验机通用技术要求》，GB/T3722-1992《液压式压力试验机》，T0551-2005《水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法》方法，采用SANS微型控制电液伺服压力试验机对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的抗压强度进行测定，28天后其值为38.4MPa。
从上述的实施例1、对照实施例1-3所得的坍落度、抗压强度等进行分析可以看出，由于聚丙烯纤维掺入的方式的不同，最终所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度、抗压强度均不同。本发明的制备方法所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度明显降低，抗压强度明显提高。
由于坍落度与混凝土的流动性正相关，根据坍落度可以看出，实施例1的混凝土流动性要低于对照实施例1和2，但是略高于对照实施例3。说明实施例1中的制备方法有效的使聚丙烯纤维均匀分布与混凝土内，并且保持了较好的流动性。
由于抗压强度与聚丙烯纤维分散的均匀性正相关，根据抗压强度可以看出，实施例1的抗压强度要略低于对照实施例1和2，但是高于对照实施例3。这是因为均匀分散的聚丙烯纤维会导致初始破裂强度的降低，但是极限抗压强度会大幅提高。
进一步，对上述的实施例1、对照实施例1-3所得的聚丙烯纤维混凝土中分别取样，每个样2kg，每个实施例取4个样，将所取得的各实施例中的聚丙烯纤维混凝土用水洗至无杂物程度后晒干，然后采用上海浦春电子天平秤JE2000仪器对上述所得的聚丙烯纤维混凝土中的纤维分散均匀性进行测定，结果见下表：
从上表中可以看出，实施例1中采用先将水泥与聚丙烯纤维单独提前混合的制备方法所得的聚丙烯纤维混凝土中的聚丙烯纤维分散更加均匀，其他三个对照实施例中均没有先将水泥与聚丙烯纤维单独提前混合，并且制备过程中，对照实施例1与2中聚丙烯纤维成团现象严重，对照实施例1和对照实施例2制备的聚丙烯纤维混凝土，在搅拌的过程中产生了很多纤维聚集成团，分散性与实施例1相比，均匀性比较差，对照实施例2中可能是因为聚丙烯纤维直接接触水而导致从开始聚丙烯纤维就没分散开。对照实施例3相对较好，但是没有实施例1中聚丙烯纤维分散的均匀。
上述结果表明，实施例1中提前将水泥与聚丙烯纤维单独混合，减少了聚丙烯纤维成团的数量，使得聚丙烯纤维分布的更加均匀，从而使得最终所得的聚丙烯纤维混凝土极限抗压强度增加，塌落度损失大大减少。
实施例2
一种聚丙烯纤维混凝土，由矿渣、粉煤灰、硅粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂和水组成，按每吨计算，其组成及含量如下：
矿渣 11kg
粉煤灰 24kg
硅粉 12kg
干砂 230kg
石子 538kg
水泥 114kg
聚丙烯纤维 0.36kg
水 68.74kg
减水剂 1.9kg；
所述的矿渣的粒径范围1-2mm；
所述的干砂为普通江砂，细度模数2.8，试验砂率30%；
所述的石子级配为5-20mm连续级配；
所述的粉煤灰，国家一级，低钙粉煤灰，粒径范围0.5-300μm；
所述的硅粉的粒径范围0.1-0.3μm。
所述的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；
所述的聚丙烯纤维，束状单丝的长19mm，直径31μm，密度为0.91g/cm3；
所述的减水剂：YSP萘系高效减水剂，减水效率15%，胶凝材料质量分数的1.2%。
上述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，具体包括如下步骤:
（1）、将干砂和石子用清水进行洗净晾干；
（2）、将水泥和聚丙烯纤维搅拌混合均匀；
（3）、将矿渣、粉煤灰、硅粉与步骤（1）所得的洗净晾干的干砂、石子一起倒入混凝土搅拌机，干拌0.5min，然后将步骤（2）所得的混合好的水泥与聚丙烯纤维的混合物倒入混凝土搅拌机中，用塑料薄膜封住混凝土搅拌机口干拌1min，然后倒入加入减水剂的水，进行搅拌4min，即得聚丙烯纤维混凝土。
根据（DL/T5144-2001）《水工混凝土施工规范》方法，采用一个上口100mm，下口200mm，高300mm喇叭状坍落度桶仪器对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度进行测定，其值为4.08cm；
根据GB/T2611-1992《试验机通用技术要求》，GB/T3722-1992《液压式压力试验机》，T0551-2005《水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法》方法，采用SANS微型控制电液伺服压力试验机对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的抗压强度进行测定，28天后其值为39.8MPa。
实施例3
一种聚丙烯纤维混凝土，由矿渣、粉煤灰、硅粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂和水组成，按每吨计算，其组成及含量如下：
矿渣 12kg
粉煤灰 25kg
硅粉 14kg
干砂 232kg
石子 540kg
水泥 118kg
聚丙烯纤维 0.38kg
水 56.6kg
减水剂 2.02kg
所述的矿渣的粒径范围1-2mm；
所述的干砂为普通江砂，细度模数2.8，试验砂率30%；
所述的石子级配为5-20mm连续级配；
所述的粉煤灰，国家一级，低钙粉煤灰，粒径范围0.5-300μm；
所述的硅粉的粒径范围0.1-0.3μm。
所述的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；
所述的聚丙烯纤维，束状单丝的长19mm，直径31μm，密度为0.91g/cm3；
所述的减水剂：YSP萘系高效减水剂，减水效率15%，胶凝材料质量分数的1.2%。
上述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，具体包括如下步骤:
（1）、将干砂和石子用清水进行洗净晾干；
（2）、将水泥和聚丙烯纤维搅拌混合均匀；
（3）、将矿渣、粉煤灰、硅粉与步骤（1）所得的洗净晾干的干砂、石子一起倒入混凝土搅拌机，干拌0.5min，然后将步骤（2）所得的混合好的水泥与聚丙烯纤维的混合物倒入混凝土搅拌机中，用塑料薄膜封住混凝土搅拌机口干拌1min，然后倒入加入减水剂的水，进行搅拌4min，即得聚丙烯纤维混凝土。
根据（DL/T5144-2001）《水工混凝土施工规范》方法，采用一个上口100mm，下口200mm，高300mm喇叭状坍落度桶仪器对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度进行测定，其值为3.90cm；
根据GB/T2611-1992《试验机通用技术要求》，GB/T3722-1992《液压式压力试验机》，T0551-2005《水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法》方法，采用SANS微型控制电液伺服压力试验机对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的抗压强度进行测定，28天后其值为38.5MPa。
综上所述，本发明的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，由于采用将水泥与聚丙烯纤维提前混合，使聚丙烯纤维分散在混凝土中分散均匀，减少聚丙烯纤维的团聚，因此最终所得的聚丙烯纤维混凝土极限抗压强度增加，塌落度损失大大减少。
以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，所述的聚丙烯纤维混凝土，由矿渣、粉煤灰、硅粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂和水组成，按每吨计算，其组成及含量如下：
矿渣 11-12kg
粉煤灰 24-25kg
硅粉 12-14kg
干砂 230-232kg
石子 538-540kg
水泥 114-118kg
聚丙烯纤维 0.36-0.38kg
减水剂 1.9-2.02Kg
余量为水；
所述的矿渣粒径为1-2mm；
所述的粉煤灰为国家一级，低钙粉煤灰，粒径为0.5-300μm；
所述的硅粉粒径为0.1-0.3μm；
所述的干砂为普通江砂，细度模数2.8，试验砂率30%；
所述的石子级配为5-20mm连续级配；
所述的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；
所述的聚丙烯纤维，束状单丝的长度3-20mm，直径31μm，密度为0.91g/cm3；
所述的减水剂：YSP萘系高效减水剂，减水效率15%，胶凝材料质量分数的1.2%；
其特征在于其制备过程具体包括如下步骤:
（1）、将干砂和石子用清水进行洗净晾干；
（2）、将水泥和聚丙烯纤维搅拌混合均匀；
（3）、将矿渣、粉煤灰、硅粉与步骤（1）所得的洗净晾干的干砂、石子一起倒入混凝土搅拌机，干拌0.5min，然后将步骤（2）混合好的水泥与聚丙烯纤维的混合物倒入混凝土搅拌机中，用塑料薄膜封住混凝土搅拌机口，进行干拌1min，然后倒入加入减水剂的水，进行搅拌4min，即得聚丙烯纤维混凝土。
2.如权利要求1所述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，其特征在于所述的聚丙烯纤维混凝土，由矿渣、粉煤灰、硅粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂和水组成，按每吨计算，其组成及含量如下：
矿渣 11kg
粉煤灰 24kg
硅粉 12kg
干砂 230kg
石子 538kg
水泥 114kg
聚丙烯纤维 0.36kg
减水剂 1.9Kg
余量为水。
3.如权利要求1所述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，其特征在于所述的聚丙烯纤维混凝土，由矿渣、粉煤灰、硅粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂和水组成，按每吨计算，其组成及含量如下：
矿渣 11.5kg
粉煤灰 24.5kg
硅粉 13kg
干砂 231kg
石子 539kg
水泥 116kg
聚丙烯纤维 0.37kg
减水剂 1.93Kg
余量为水。
4.如权利要求1所述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，其特征在于所述的聚丙烯纤维混凝土，由矿渣、粉煤灰、硅粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂和水组成，按每吨计算，其组成及含量如下：
矿渣 12kg
粉煤灰 25kg
硅粉 14kg
干砂 232kg
石子 540kg
水泥 118kg
聚丙烯纤维 0.38kg
减水剂 2.02Kg
余量为水。
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