CN109250962A - 一种改性混合玄武岩纤维混凝土的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性混合玄武岩纤维混凝土的制备方法，其方法包括：将玄武岩纤维于过量硫酸中浸泡，排掉硫酸，即刻依次加入过氧化环己酮、天然醛、高卷曲高湿模量粘胶纤维、丙烯酸二甲氨基乙酯搅拌；再加入钛酸酯偶联剂搅拌得到改性混合纤维；将碎石、砂子投入到搅拌机中搅拌；投入水泥、粉煤灰、矿粉搅拌；将减水剂、水、二乙烯三胺五甲叉膦酸加入搅拌机搅拌，得到混凝土基质；将改性混合玄武岩纤维均匀撒入混凝土基质中并搅拌，即得到改性混合玄武岩纤维混凝土。得到优良韧性、抗裂性能、力学性能、耐腐蚀性、耐高温性，更长使用寿命的混凝土。

Description

一种改性混合玄武岩纤维混凝土的制备方法
技术领域
本发明属于混凝土加工技术领域，具体涉及一种改性混合玄武岩纤维混凝土的制备方法。
背景技术
混凝土一般用水泥、砂、石作与水搅拌而成，广泛应用于土木工程领域。作为一种基材，混凝土存在一些问题，如抗拉强度低、韧性差、易开裂等。因此添加一定的纤维材料对其起到增加力学强度、韧性、抗裂性等。加入混凝土中的纤维一般为钢纤维、碳纤维、玻璃纤维、树脂纤维等。
玄武岩纤维是近年来研究的热点，其以玄武岩矿石作为生产原料，经高温熔融高速拉制而成，具有抗裂性能好、耐高温、抗震性能好、稳定性好、抗拉强度高等诸多优点，且生产原料充足，对环境造成的污染非常小，是一种绿色环保的高性能纤维。玄武岩纤维在国防建设、交通运输、建筑、石油化工、环保、电子、航空、航天等领域得到广泛的应用和更广阔的的使用前景。
中国专利（CN201711128865.6）一种玄武岩和聚乙烯醇混杂纤维混凝土，使用了玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维制备混凝土，提高了混凝土的力学性能和使用寿命。但玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维表面较为光滑，且具有化学惰性，因此不经表面处理直接施用时，两种纤维与其他材料的粘着性不好，可能产生分层离析的现象。中国专利（CN201810107230.6）一种河砂玄武岩纤维活性粉末混凝土，使用复合纤维并对玄武岩纤维用有机硅类油性剂改性，制得性能优良的混凝土。对玄武岩纤维进行了表面改性，增加了玄武岩纤维与混凝土的融合性，但高分子化合物与混凝土还是有融合性不佳的问题。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足之处，提供一种改性混合玄武岩纤维混凝土的制备方法，所制备的混凝土具有优良韧性、抗裂性能、力学性能、耐腐蚀性、耐高温性，更长使用寿命。
本发明的技术方案如下：
（1）将20～30质量份数的玄武岩纤维于过量硫酸中浸泡30～60min，排掉硫酸，即刻依次加入12～15质量份数的过氧化环己酮、15～20质量份数的天然醛、5～10质量份数的高卷曲高湿模量粘胶纤维、15～20质量份数的丙烯酸二甲氨基乙酯搅拌30～40min；再加入20～30质量份数的钛酸酯偶联剂搅拌1～2h，得到改性混合纤维；
（2）将350～450质量份数的碎石、750～900质量份数的砂子投入到搅拌机中搅拌60～80s；投入350～450质量份数的水泥、150～250质量份数的粉煤灰、100～200质量份数的矿粉并搅拌60～80s；35～45质量份数的减水剂、160～200质量份数的水、6～10质量份数的二乙烯三胺五甲叉膦酸加入搅拌机搅拌120～150s，得到混凝土基质；将30～70质量份数的改性混合玄武岩纤维均匀撒入混凝土基质中并搅拌120～150s，即得到改性混合玄武岩纤维混凝土。
作为本发明的进一步说明，所述的玄武岩纤维长度为20～40mm。
作为本发明的进一步说明，所述的高卷曲高湿模量粘胶纤维长度为50～80mm。
作为本发明的进一步说明，所述的天然醛为肉桂醛、紫苏醛、藜芦醛中的一种。
作为本发明的进一步说明，所述的减水剂为聚羧酸减水剂或木质素磺酸盐减水剂中的一种。
作为本发明的进一步说明，步骤（1）中第一次搅拌温度为40℃～50℃，搅拌速率为100～200r/min
作为本发明的进一步说明，步骤（1）中第二次搅拌温度为60～80℃，搅拌速率为300～400r/min。
经酸处理玄武岩纤维使其表面变得粗糙，增大比表面积，使后续改性反应速率加快，效果更好。高卷曲高湿模量粘胶纤维以木质素为原料，具有较高的强度，又有优良的吸湿性、不产生静电、纤度和长度可灵活调整等特点 ，与玄武岩纤维共同改性使用在混凝土中可提高混凝土的韧性、抗裂性能、力学性能和使用寿命。
玄武岩纤维上残留的硫酸促进过氧化环己酮与天然醛发生缩醛反应，化学键和在玄武岩纤维和高卷曲高湿模量粘胶纤维表面，同时可以在分子中形成新的碳碳键，增长碳链韧性和弹性提高，在有机溶剂中的溶解度增加；丙烯酸二甲氨基乙酯与双键加成，包裹层发生交联，加强其交错的网状结构、韧性、力学性能。并在制备混凝土过程中起到絮凝作用。天然醛无毒无害。
钛酸酯偶联剂通过表面吸附和化学反应偶联在混合纤维表面，再次加强其包裹层紧密程度，由于包裹层为有机物，与无机填料融合性不好，添加偶联剂起到有机无机交联、粘合、分散、湿润的作用，还可提高混凝土的抗氧化性、阻燃性；二乙烯三胺五甲叉膦酸可调节混料不均匀，分层等问题。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.所用纤维原料充足,制备工艺简单，性能优异，再经过改性后具有更优越的抗拉强度、弹性模量、耐高温、耐酸碱性能和热稳定性等优点，且价格低廉，绿色环保。
2.大部分物料均绿色环保，对环境污染小，且玄武岩纤维还可回收再利用。
3.反应的速率快，所制得的混凝土具有更好韧性、抗压性能、抗裂性能等力学性能，以及良好的耐热、耐寒、耐腐蚀、耐候性，增加了混凝土的使用寿命。
4.物料之间相互结合紧密牢固的复杂网状结构，没有分层离析，不均匀的现象。
5.造价成本低，使用寿命长，所需后期维护少，节省人力物力，具有很高的经济效益。
具体实施方式
实施例1：
（1）将24质量份数的20～40mm玄武岩纤维于过量硫酸中浸泡50min，排掉硫酸，即刻依次加入12质量份数的过氧化环己酮、16质量份数的肉桂醛、7质量份数的50～80mm高卷曲高湿模量粘胶纤维、17质量份数的丙烯酸二甲氨基乙酯，温度为44℃，搅拌速率为160r/min搅拌38min；再加入29质量份数的钛酸酯偶联剂，温度为75℃，搅拌速率为320r/min搅拌1h，得到改性混合纤维；
（2）将370质量份数的碎石、00质量份数的砂子投入到搅拌机中搅拌60s；投入380质量份数的水泥、200质量份数的粉煤灰、200质量份数的矿粉并搅拌70s；40质量份数的聚羧酸减水剂、180质量份数的水、10质量份数的二乙烯三胺五甲叉膦酸加入搅拌机搅拌140s，得到混凝土基质；将60质量份数的改性混合玄武岩纤维均匀撒入混凝土基质中并搅拌130s，即得到改性混合玄武岩纤维混凝土。
实施例2：
（1）将30质量份数的20～40mm玄武岩纤维于过量硫酸中浸泡40min，排掉硫酸，即刻依次加入14质量份数的过氧化环己酮、15质量份数的紫苏醛、9质量份数的50～80mm高卷曲高湿模量粘胶纤维、20质量份数的丙烯酸二甲氨基乙酯，温度为48℃，搅拌速率为200r/min搅拌40min；再加入30质量份数的钛酸酯偶联剂，温度为80℃，搅拌速率为380/min搅拌2h，得到改性混合纤维；
（2）将420质量份数的碎石、800质量份数的砂子投入到搅拌机中搅拌65s；投入450质量份数的水泥、180质量份数的粉煤灰、100质量份数的矿粉并搅拌80s；42质量份数的木质素磺酸盐减水剂、190质量份数的水、9质量份数的二乙烯三胺五甲叉膦酸加入搅拌机搅拌150s，得到混凝土基质；将40质量份数的改性混合玄武岩纤维均匀撒入混凝土基质中并搅拌140s，即得到改性混合玄武岩纤维混凝土。
实施例3：
（1）将26质量份数的20～40mm玄武岩纤维于过量硫酸中浸泡60min，排掉硫酸，即刻依次加入15质量份数的过氧化环己酮、20质量份数的藜芦醛、10质量份数的50～80mm高卷曲高湿模量粘胶纤维、15质量份数的丙烯酸二甲氨基乙酯，温度为41℃，搅拌速率为100r/min搅拌32min；再加入22质量份数的钛酸酯偶联剂，温度为65℃，搅拌速率为300r/min搅拌1h，得到改性混合纤维；
（2）将430质量份数的碎石、850质量份数的砂子投入到搅拌机中搅拌80s；投入350质量份数的水泥、220质量份数的粉煤灰、120质量份数的矿粉并搅拌75s； 45质量份数的聚羧酸减水剂、170质量份数的水、8质量份数的二乙烯三胺五甲叉膦酸加入搅拌机搅拌120s，得到混凝土基质；将30质量份数的改性混合玄武岩纤维均匀撒入混凝土基质中并搅拌120s，即得到改性混合玄武岩纤维混凝土。
实施例4：
（1）将20质量份数的20～40mm玄武岩纤维于过量硫酸中浸泡30min，排掉硫酸，即刻依次加入13质量份数的过氧化环己酮、18质量份数的肉桂醛、5质量份数的50～80mm高卷曲高湿模量粘胶纤维、16质量份数的丙烯酸二甲氨基乙酯，温度为50℃，搅拌速率为130r/min搅拌35min；再加入27质量份数的钛酸酯偶联剂，温度为60℃，搅拌速率为400r/min搅拌2h，得到改性混合纤维；
（2）将400质量份数的碎石、750质量份数的砂子投入到搅拌机中搅拌75s；投入360质量份数的水泥、150质量份数的粉煤灰、150质量份数的矿粉并搅拌65s；38质量份数的木质素磺酸盐减水剂、160质量份数的水、7质量份数的二乙烯三胺五甲叉膦酸加入搅拌机搅拌130s，得到混凝土基质；将50质量份数的改性混合玄武岩纤维均匀撒入混凝土基质中并搅拌150s，即得到改性混合玄武岩纤维混凝土。
实施例5：
（1）将27质量份数的20～40mm玄武岩纤维于过量硫酸中浸泡45min，排掉硫酸，即刻依次加入15质量份数的过氧化环己酮、19质量份数的紫苏醛、8质量份数的50～80mm高卷曲高湿模量粘胶纤维、19质量份数的丙烯酸二甲氨基乙酯，温度为45℃，搅拌速率为180r/min搅拌30min；再加入21质量份数的钛酸酯偶联剂，温度为80℃，搅拌速率为350r/min搅拌1.5h，得到改性混合纤维；
（2）将350质量份数的碎石、800质量份数的砂子投入到搅拌机中搅拌70s；投入410质量份数的水泥、250质量份数的粉煤灰、180质量份数的矿粉并搅拌60s；35质量份数的聚羧酸减水剂或木质素磺酸盐减水剂、200质量份数的水、6质量份数的二乙烯三胺五甲叉膦酸加入搅拌机搅拌150s，得到混凝土基质；将70质量份数的改性混合玄武岩纤维均匀撒入混凝土基质中并搅拌120s，即得到改性混合玄武岩纤维混凝土。
表1.改性混合玄武岩纤维混凝土性能测试

Claims (7)

1.一种改性混合玄武岩纤维混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将20～30质量份数的玄武岩纤维于过量硫酸中浸泡30～60min，排掉硫酸，即刻依次加入12～15质量份数的过氧化环己酮、15～20质量份数的天然醛、5～10质量份数的高卷曲高湿模量粘胶纤维、15～20质量份数的丙烯酸二甲氨基乙酯搅拌30～40min；再加入20～30质量份数的钛酸酯偶联剂搅拌1～2h，得到改性混合纤维；
（2）将350～450质量份数的碎石、750～900质量份数的砂子投入到搅拌机中搅拌60～80s；投入350～450质量份数的水泥、150～250质量份数的粉煤灰、100～200质量份数的矿粉并搅拌60～80s；35～45质量份数的减水剂、160～200质量份数的水、6～10质量份数的二乙烯三胺五甲叉膦酸加入搅拌机搅拌120～150s，得到混凝土基质；将30～70质量份数的改性混合玄武岩纤维均匀撒入混凝土基质中并搅拌120～150s，即得到改性混合玄武岩纤维混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种改性混合玄武岩纤维混凝土的制备方法，其特征在于：所述的玄武岩纤维长度为20～40mm。
3.根据权利要求1所述的.一种改性混合玄武岩纤维混凝土的制备方法，其特征在于：所述的高卷曲高湿模量粘胶纤维长度为50～80mm。
4.根据权利要求1所述的一种改性混合玄武岩纤维混凝土的制备方法，其特征在于：所述的天然醛为肉桂醛、紫苏醛、藜芦醛中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种改性混合玄武岩纤维混凝土的制备方法，其特征在于：所述的减水剂为聚羧酸减水剂或木质素磺酸盐减水剂中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种改性混合玄武岩纤维混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（1）中第一次搅拌温度为40℃～50℃，搅拌速率为100～200r/min。
7.根据权利要求1所述的一种改性混合玄武岩纤维混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（1）中第二次搅拌温度为60～80℃，搅拌速率为300～400r/min。
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