CN106747227A - 混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料及其制备方法。与传统水泥相比，碱矿渣胶凝材料具有更高的强度，更低的水化热和更小的能耗等优势，混杂纤维提高基体的抗拉、抗弯强度，并大幅提高其韧性和抗冲击强度。一种混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，其组成包括：矿渣、钾水玻璃、氢氧化钠、微细钢纤维、聚丙烯纤维和水，其重量份数为：矿渣44~73.8份、钾水玻璃10~19.30份、氢氧化钠0.40~4.60份、微细钢纤维0.3~1.10份、聚丙烯纤维5~11份和水10.50~20份。本发明申请涉及建材领域，特别涉及应用于混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料及其制备方法。

Description

混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料及其制备方法
技术领域：
本发明申请涉及建材领域，尤其涉及一种混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料及其制备方法。
背景技术：
碱矿渣胶凝材料是以工业废弃物高炉矿渣作为主要原材料，碱性化合物或碱工业废料作为激发剂激发而成的胶凝材料。与传统水泥相比，碱矿渣胶凝材料具有更高的强度，更低的水化热和更小的能耗等优势。从材料性能层面看，碱矿渣胶凝材料有更好的快硬性、抗冻性、抗腐蚀性、护筋性等优异的性能。从生产工艺层面看，碱矿渣胶凝材料具有生产工艺简单、投资少，矿渣利用率高、污染小的突出优点，目前已经成为建筑领域的研究热点。
发明内容：
本发明的目的是提供一种混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料及其制备方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，其组成包括：矿渣、钾水玻璃、氢氧化钠、微细钢纤维、聚丙烯纤维和水，其重量份数为：矿渣44~73.8份、钾水玻璃10~19.30份、氢氧化钠0.40~4.60份、微细钢纤维0.3~1.10份、聚丙烯纤维5~11份和水10.50~20份。
所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，其重量份数为：矿渣44份、钾水玻璃19.30份、氢氧化钠4.60份、微细钢纤维1.10份、聚丙烯纤维11份和水20份。
所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，矿渣73.8份、钾水玻璃10份、氢氧化钠0.40份、微细钢纤维0.30份、聚丙烯纤维5份和水10.50份。
所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，矿渣54.6份、钾水玻璃13份、氢氧化钠3份、微细钢纤维1.10份、聚丙烯纤维13份和水15.50份。
所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，矿渣62.8份、钾水玻璃13份、氢氧化钠3.50份、微细钢纤维0.3份、聚丙烯纤维5份和水15.40份。
所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，所述的矿渣，其化学成分主要有：二氧化硅36.9%氧化铝15.66% 氧化钙37.57% 氧化镁9.3% 氧化铁0.36%；活性指标主要为：质量系数=1.69、碱性系数=0.97、活度系数=0.42。
所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，所述的钾水玻璃，钾水玻璃俗称泡花碱，质地粘稠，一般显青灰色或者淡黄色，这是由于其中含有杂质，若无杂质，则是无色透明，可溶于水，主要成分是碱金属硅酸盐，化学式为，其波美度46.3，密度1.465，模数1，质量分数(%)含氧化钾15.98%、二氧化硅28.15%。
所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，所述的氢氧化钠，氢氧化钠（），苛性钠，俗称火碱、烧碱，是一种无色透明晶体，易溶于水，溶于水后溶液呈强碱性，具有强腐蚀性，易吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，所以不宜长期暴露在空气中，防止其潮解变质。
所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，所述的混杂纤维包含微细钢纤维和聚丙烯纤维，所述的微细钢纤维，常用截面为圆形的长直钢纤维，其长度为10～60mm，直径为0.2～0.6mm，长径比为30～100；为增加钢纤维和胶凝材料的界面粘结，可选用各种异形的钢纤维，其截面有矩形或锯齿形或弯月形；截面尺寸沿长度而交替变化的；有波形的或圆圈状的或端部放大的或带弯钩的，所述的聚丙烯纤维，聚丙烯纤维弹性模量为42GPa。
所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料的制备方法，所述的制备方法按如下步骤操作：（1）依据确定好的比例用衡器称量各种原料的质量；（2）在反应容器中，放入钾水玻璃，再将称量好的氢氧化钠颗粒倒入称量好的钾水玻璃中，用玻璃搅拌棒搅拌均匀，直至氢氧化钠完全溶解，即溶液中没有悬浮白色絮状物，再将盛装有调整好模数的钾水玻璃的反应容器，放置在阴凉干燥通风处静置1.5h，释放溶解氢氧化钠所产生的热量，直到溶液温度降至常温：（3）将称量好的矿渣放入搅拌锅中，与静置好的钾水玻璃混合，然后用搅拌机低速慢搅1min左右，期间将称量好的水倒入，用玻璃搅拌棒继续搅拌，使得水、钾水玻璃和矿渣充分溶解，继续用搅拌机低速慢搅约2~8min，直到胶凝材料混合均匀；（4）胶凝材料混合均匀后将称量好的微细钢纤维和聚丙烯纤维加入，继续用搅拌机低速慢搅约1min，得溶性混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料；（5）对溶性混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料注入相应尺寸的模具中，然后在混凝土振动台上震荡，排出其中的气泡，最后包上一层保鲜膜进行养护，完成规定的养护时间即得凝固混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料。
本发明的有益效果：
1.本发明的碱矿渣胶凝材料，与传统水泥相比，碱矿渣胶凝材料具有更高的强度，更低的水化热和更小的能耗等优势。
本发明的碱矿渣胶凝材料，从材料性能层面看，碱矿渣胶凝材料有更好的快硬性、抗冻性、抗腐蚀性、护筋性等优异的性能。
本发明的碱矿渣胶凝材料，从生产工艺层面看，碱矿渣胶凝材料具有生产工艺简单、投资少，矿渣利用率高、污染小的突出优点，目前已经成为建筑领域的研究热点。
本发明的碱矿渣胶凝材料，为增加钢纤维和胶凝材料的界面粘结，可选用各种异形的钢纤维，其截面有矩形、锯齿形、弯月形的；截面尺寸沿长度而交替变化的；波形的；圆圈状的；端部放大的或带弯钩的。
本发明的碱矿渣胶凝材料，所采用的微细钢纤维可用冷拔钢丝切断、薄钢板剪切、钢块或钢锭铣削以及熔钢抽纱等方法制造。
本发明的碱矿渣胶凝材料，在胶凝材料中掺加适量的微细钢纤维，可提高其抗拉、抗弯强度，并大幅度地提高其韧性和抗冲击强度。
本发明的碱矿渣胶凝材料，通过聚丙烯纤维在基体内的均匀分布，减轻了基体的质量；提高了基体本身的抗折、抗冲击强度，减少了基体的脆性断裂，增加了基体的延性，提高了基体的抗拉性。
附图说明：
附图1是本发明的基体与纤维材料的配合比的列表。
附图2是本发明的混杂纤维增强AASCM各项强度列表。
附图3是本发明的AASCM基体的受拉应力-应变曲线图。
附图4是本发明的受拉试件的应力-应变曲线图。
具体实施方式：
实施例1：
一种混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，其组成包括：矿渣、钾水玻璃、氢氧化钠、微细钢纤维、聚丙烯纤维和水，其重量份数为：矿渣44~73.8份、钾水玻璃10~19.30份、氢氧化钠0.40~4.60份、微细钢纤维0.3~1.10份、聚丙烯纤维5~11份和水10.50~20份。
实施例2：
根据实施例1所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，其重量份数为：矿渣44份、钾水玻璃19.30份、氢氧化钠4.60份、微细钢纤维1.10份、聚丙烯纤维11份和水20份。
实施例3：
根据实施例1所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，矿渣73.8份、钾水玻璃10份、氢氧化钠0.40份、微细钢纤维0.30份、聚丙烯纤维5份和水10.50份。
实施例4：
根据实施例1所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，矿渣54.6份、钾水玻璃13份、氢氧化钠3份、微细钢纤维1.10份、聚丙烯纤维13份和水15.50份。
实施例5：
根据实施例1所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，矿渣62.8份、钾水玻璃13份、氢氧化钠3.50份、微细钢纤维0.3份、聚丙烯纤维5份和水15.40份。
实施例6：
根据实施例1或2或3或4或5所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，所述的矿渣，其化学成分主要有：二氧化硅36.9%氧化铝15.66% 氧化钙37.57% 氧化镁9.3% 氧化铁0.36%；活性指标主要为：质量系数=1.69、碱性系数=0.97、活度系数=0.42。
实施例7：
根据实施例1或2或3或4或5所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，所述的钾水玻璃，钾水玻璃俗称泡花碱，质地粘稠，一般显青灰色或者淡黄色，这是由于其中含有杂质，若无杂质，则是无色透明，可溶于水，主要成分是碱金属硅酸盐，化学式为，其波美度46.3，密度1.465，模数1，质量分数(%)含氧化钾15.98%、二氧化硅28.15%。
实施例8：
根据实施例1或2或3或4或5所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，所述的氢氧化钠，氢氧化钠（），苛性钠，俗称火碱、烧碱，是一种无色透明晶体，易溶于水，溶于水后溶液呈强碱性，具有强腐蚀性，易吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，所以不宜长期暴露在空气中，防止其潮解变质。
实施例9：
根据实施例1或2或3或4或5所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，所述的混杂纤维包含微细钢纤维和聚丙烯纤维，所述的微细钢纤维，常用截面为圆形的长直钢纤维，其长度为10～60mm，直径为0.2～0.6mm，长径比为30～100；为增加钢纤维和胶凝材料的界面粘结，可选用各种异形的钢纤维，其截面有矩形或锯齿形或弯月形；截面尺寸沿长度而交替变化的；有波形的或圆圈状的或端部放大的或带弯钩的，所述的聚丙烯纤维，聚丙烯纤维弹性模量为42GPa。
实施例10：
一种利用实施例1至9之一所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料的制备方法，所述的制备方法按如下步骤操作：（1）依据确定好的比例用衡器称量各种原料的质量；（2）在反应容器中，放入钾水玻璃，再将称量好的氢氧化钠颗粒倒入称量好的钾水玻璃中，用玻璃搅拌棒搅拌均匀，直至氢氧化钠完全溶解，即溶液中没有悬浮白色絮状物，再将盛装有调整好模数的钾水玻璃的反应容器，放置在阴凉干燥通风处静置1.5h，释放溶解氢氧化钠所产生的热量，直到溶液温度降至常温：（3）将称量好的矿渣放入搅拌锅中，与静置好的钾水玻璃混合，然后用搅拌机低速慢搅1min左右，期间将称量好的水倒入，用玻璃搅拌棒继续搅拌，使得水、钾水玻璃和矿渣充分溶解，继续用搅拌机低速慢搅约2~8min，直到胶凝材料混合均匀；（4）胶凝材料混合均匀后将称量好的微细钢纤维和聚丙烯纤维加入，继续用搅拌机低速慢搅约1min，得溶性混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料；（5）对溶性混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料注入相应尺寸的模具中，然后在混凝土振动台上震荡，排出其中的气泡，最后包上一层保鲜膜进行养护，完成规定的养护时间即得凝固混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料。

Claims (10)

1.一种混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，其组成包括：矿渣、钾水玻璃、氢氧化钠、微细钢纤维、聚丙烯纤维和水，其特征是：其重量份数为：矿渣44~73.8份、钾水玻璃10~19.30份、氢氧化钠0.40~4.60份、微细钢纤维0.3~1.10份、聚丙烯纤维5~11份和水10.50~20份。
2.根据权利要求1所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，其特征是：其重量份数为：矿渣44份、钾水玻璃19.30份、氢氧化钠4.60份、微细钢纤维1.10份、聚丙烯纤维11份和水20份。
3.根据权利要求1所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，其特征是：矿渣73.8份、钾水玻璃10份、氢氧化钠0.40份、微细钢纤维0.30份、聚丙烯纤维5份和水10.50份。
4.根据权利要求1所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，其特征是：矿渣54.6份、钾水玻璃13份、氢氧化钠3份、微细钢纤维1.10份、聚丙烯纤维13份和水15.50份。
5.根据权利要求1所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，其特征是：矿渣62.8份、钾水玻璃13份、氢氧化钠3.50份、微细钢纤维0.3份、聚丙烯纤维5份和水15.40份。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，其特征是：所述的矿渣，其有效化学成分包括：二氧化硅36.9%氧化铝15.66% 氧化钙37.57% 氧化镁9.3%氧化铁0.36%；活性指标主要为：质量系数=1.69、碱性系数=0.97、活度系数=0.42。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，其特征是：所述的钾水玻璃，主要成分是碱金属硅酸盐，化学式为，其波美度46.3，密度1.465，模数1，质量分数(%)含氧化钾15.98%、二氧化硅28.15%。
8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，其特征是：所述的氢氧化钠，氢氧化钠（），苛性钠，俗称火碱、烧碱，是一种无色透明晶体，易溶于水，溶于水后溶液呈强碱性，具有强腐蚀性，易吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，所以不宜长期暴露在空气中，防止其潮解变质。
9.根据权利要求1或2或3或4或5所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料，其特征是：所述的混杂纤维包含微细钢纤维和聚丙烯纤维，所述的微细钢纤维，常用截面为圆形的长直钢纤维，其长度为10～60mm，直径为0.2～0.6mm，长径比为30～100；为增加钢纤维和胶凝材料的界面粘结，可选用各种异形的钢纤维，其截面有矩形或锯齿形或弯月形；截面尺寸沿长度而交替变化的；有波形的或圆圈状的或端部放大的或带弯钩的，所述的聚丙烯纤维，聚丙烯纤维弹性模量为42GPa。
10.一种利用权利要求1至9之一所述的混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料的制备方法，其特征是：所述的制备方法按如下步骤操作：（1）依据确定好的比例用衡器称量各种原料的质量；（2）在反应容器中，放入钾水玻璃，再将称量好的氢氧化钠颗粒倒入称量好的钾水玻璃中，用玻璃搅拌棒搅拌均匀，直至氢氧化钠完全溶解，即溶液中没有悬浮白色絮状物，再将盛装有调整好模数的钾水玻璃的反应容器，放置在阴凉干燥通风处静置1.5h，释放溶解氢氧化钠所产生的热量，直到溶液温度降至常温：（3）将称量好的矿渣放入搅拌锅中，与静置好的钾水玻璃混合，然后用搅拌机低速慢搅1min左右，期间将称量好的水倒入，用玻璃搅拌棒继续搅拌，使得水、钾水玻璃和矿渣充分溶解，继续用搅拌机低速慢搅约2~8min，直到胶凝材料混合均匀；（4）胶凝材料混合均匀后将称量好的微细钢纤维和聚丙烯纤维加入，继续用搅拌机低速慢搅约1min，得溶性混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料；（5）对溶性混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料注入相应尺寸的模具中，然后在混凝土振动台上震荡，排出其中的气泡，最后包上一层保鲜膜进行养护，完成规定的养护时间即得凝固混杂纤维增强碱矿渣胶凝材料。
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