CN109437719A - 一种高性能合金渣混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高性能合金渣混凝土及其制备方法，由水泥13~15份、合金渣5~7份、矿粉1~3份、水5~7份、砂石50份、碳纤维复合材料0.5~1.5份、助剂3~6份、氯化铝1~3份、氧化铝1~3份、氢氧化钾2~4份、尿素6~8份、N‑甲基吡咯烷酮3~7份制成。主要克服混凝土抗压强度低、抗折强度差的不足，提供了一种制备工艺简单的高性能合金渣混凝土的制备方法，该高性能合金渣混凝土具有轻质、高强、高韧的优点，有望未来直接应用于批量化的工业生产。

Description

一种高性能合金渣混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种高性能合金渣混凝土及制备方法。

背景技术

随着现代建筑技术的不断发展，对水泥混凝土提出了更高的要求，它正朝着高强度、高韧性、高阻裂、高耐久性、高体积稳定性和优良的工艺性的方向发展。然而，混凝土在使用过程中，特别是拉应力存在条件下，易产生裂纹而最终导致材料和结构的完全破坏。因此，混凝土的强韧化多年来一直是力学界和材料学界致力研究的跨学科的难题。国内外关于钢纤维混凝土的研究和应用最为成熟。但有研究表明，钢纤维对混凝土的抗压强度并无明显促进作用，甚至还有所降低；与素混凝土相比，对于钢纤维混凝土的抗渗性、耐磨性、耐冲磨性及对防止混凝土早期塑性收缩等还存在正反(提高与降低)两方面甚至居中的观点。此外，钢纤维混凝土用量较大、价格较高，有生锈问题，对由于火灾引起的爆裂几乎无效等，这些问题都在不同程度影响了其应用。因此，发明一种合适形式的纤维混凝土迫在眉睫。

现代混凝土除了要达到高抗压、高抗拉等要求外，还要容易施工，并且保持高强、高韧性等性能。因此纤维高性能合金渣混凝土在混凝土的改性过程中应运而生。与此同时，纤维增强基的制备及选择，是影响纤维混凝土力学性能影响尤为重要的一个因素。而碳纤维复合材料由于其优异的力学性能，在成为众多增强基中脱颖而出。从化学方面讲，碳纤维复合材料表面具有活性官能团，能与同样含有丰富官能团的水泥进行较强的化学结合；从物理方面讲，碳纤维复合材料表面较粗糙，与水泥基体有良好的的物理结合，从而使混凝土呈现良好的塑形变形特性。因此，碳纤维混凝土的性能及应用很大程度上取决于增强基的选择，而合适的碳纤维复合材料的选择，是制备高性能高性能合金渣混凝土材料的关键。

20世纪80年代以来，合成纤维混凝土在国外已得到了广泛的研究和应用，而我国对纤维高性能合金渣混凝土的研究起步则比较晚。目前，碳纤维用在高性能合金渣混凝土中使其强度和韧性提高的主要机理已基本清楚，但碳纤维高性能合金渣混凝土的最终性能与碳纤维的加入形式及制备方法之间的矛盾仍在解决中。因此，如何从单一尺度和单一品种的碳纤维增强研究向多尺度和不同性质碳纤维加入方式转变，从基础理论研究为主向基础理论研究和生产工艺、开发与应用研究并重转变，是我们在未来一段时间内迫切需要实现的目标。

基于上述分析，一种抗压强度、抗折强度、拉伸强度和压缩韧度指数等力学性能较基准混凝土均有不同程度的提高，制备工艺简单，力学性能优异、生产成本较低等优点，适合未来批量化生产的高性能合金渣混凝土是本行业目前急需的。

发明内容

鉴于上述不足，本发明主要克服混凝土抗压强度低、抗折强度差的不足，提供了一种制备工艺简单的高性能合金渣混凝土的制备方法，该高性能合金渣混凝土具有轻质、高强、高韧的优点，有望未来直接应用于批量化的工业生产。

本发明是通过如下方式实现的：

一种高性能合金渣混凝土，由如下重量份的原料制备而成：水泥13~15份、合金渣5~7份、矿粉1~3份、水5~7份、砂石50份、碳纤维复合材料0.5~1.5份、助剂3~6份、氯化铝1~3份、氧化铝1~3份、氢氧化钾2~4份、尿素6~8份、N-甲基吡咯烷酮3~7份。

进一步的，该混凝土由如下重量份的原料制备而成：水泥14份、合金渣6份、矿粉2份、水6份、砂石50份、碳纤维复合材料1份、助剂4.5份、氯化铝2份、氧化铝2份、氢氧化钾3份、尿素7份、N-甲基吡咯烷酮5份。

进一步的，所述碳纤维复合材料是将碳纤维在环氧树脂中浸润，得叠层湿法预浸料，将叠层湿法预浸料加热固化后取出，自然冷却至室温制得。

进一步的，所述碳纤维复合材料包含35%的环氧树脂。

一种高性能合金渣混凝土的制备方法，包括如下步骤：

（1）将合金渣、氧化铝置于680-780℃下煅烧4~5小时后取出加入碳纤维复合材料，再加入N-甲基吡咯烷酮和适量水搅拌30-40分钟，混匀，造粒，得反应物料a；

（2）助剂和反应物料a一起放入复合溶液中浸渍10-12小时，取出自然晾晒，得反应物料b；

（3）将反应物料a和b及其他剩余物料加水搅拌5-8分钟混匀即得。

进一步的，所述复合溶液为1‰氯化铁和0.5‰氯化钙溶液。

本发明的有益效果在于：

抗压强度、抗折强度、拉伸强度和压缩韧度指数等力学性能较基准混凝土均有不同程度的提高，制备工艺简单，力学性能优异、生产成本较低等优点，适合批量化生产。

具体实施方式

实施例1

一种高性能合金渣混凝土

（1）制备碳纤维复合材料：将碳纤维在环氧树脂中浸润，得叠层湿法预浸料，将叠层湿法预浸料加热固化后取出，自然冷却至室温制得，碳纤维复合材料包含35%的环氧树脂；

（2）将合金渣6t、氧化铝1~3t置于730℃下煅烧4.5小时后取出加入碳纤维复合材料1t，再加入N-甲基吡咯烷酮5t和适量水搅拌35分钟，混匀，造粒，得反应物料a；

（3）助剂4.5t和反应物料a一起放入复合溶液中浸渍11小时，取出自然晾晒，得反应物料b；

（4）将反应物料a和b及水泥14t、矿粉1.5t、砂石50t、氯化铝2t、氢氧化钾3t、尿素7t加6t水搅拌6.5分钟混匀即得。

实施例2

一种高性能合金渣混凝土

（1）制备碳纤维复合材料：将碳纤维在环氧树脂中浸润，得叠层湿法预浸料，将叠层湿法预浸料加热固化后取出，自然冷却至室温制得，碳纤维复合材料包含35%的环氧树脂；

（2）将合金渣5t、氧化铝1t置于680℃下煅烧4小时后取出加入碳纤维复合材料0.5t，再加入N-甲基吡咯烷酮3t和适量水搅拌30分钟，混匀，造粒，得反应物料a；

（3）助剂3t和反应物料a一起放入复合溶液中浸渍10小时，取出自然晾晒，得反应物料b；

（4）将反应物料a和b及水泥13t、矿粉1t、砂石50t、氯化铝1t、氢氧化钾2t、尿素6t加5t水搅拌5分钟混匀即得。

实施例3

一种高性能合金渣混凝土

（1）制备碳纤维复合材料：将碳纤维在环氧树脂中浸润，得叠层湿法预浸料，将叠层湿法预浸料加热固化后取出，自然冷却至室温制得，碳纤维复合材料包含35%的环氧树脂；

（2）将合金渣7t、氧化铝3t置于780℃下煅烧5小时后取出加入碳纤维复合材料1.5t，再加入N-甲基吡咯烷酮7t和适量水搅拌40分钟，混匀，造粒，得反应物料a；

（3）助剂6t和反应物料a一起放入复合溶液中浸渍12小时，取出自然晾晒，得反应物料b；

（4）将反应物料a和b及水泥15t、矿粉3t、砂石50t、氯化铝1~3t、氢氧化钾4t、尿素8t加7t水搅拌8分钟混匀即得。

Claims (6)

1.一种高性能合金渣混凝土，其特征在于由，该混凝土由如下重量份的原料制备而成：水泥13~15份、合金渣5~7份、矿粉1~3份、水5~7份、砂石50份、碳纤维复合材料0.5~1.5份、助剂3~6份、氯化铝1~3份、氧化铝1~3份、氢氧化钾2~4份、尿素6~8份、N-甲基吡咯烷酮3~7份。

2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于由，该混凝土由如下重量份的原料制备而成：水泥14份、合金渣6份、矿粉2份、水6份、砂石50份、碳纤维复合材料1份、助剂4.5份、氯化铝2份、氧化铝2份、氢氧化钾3份、尿素7份、N-甲基吡咯烷酮5份。

3.根据权利要求1或2所述的混凝土，其特征在于，所述碳纤维复合材料是将碳纤维在环氧树脂中浸润，得叠层湿法预浸料，将叠层湿法预浸料加热固化后取出，自然冷却至室温制得。

4.根据权利要求3所述的混凝土，其特征在于，所述碳纤维复合材料包含35%的环氧树脂。

5.一种根据权利要求1~4所述任意高性能合金渣混凝土的制备方法，其特征在于，该混凝土由如下方法制得：

（1）将合金渣、氧化铝置于680-780℃下煅烧4~5小时后取出加入碳纤维复合材料，再加入N-甲基吡咯烷酮和适量水搅拌30-40分钟，混匀，造粒，得反应物料a；

（2）助剂和反应物料a一起放入复合溶液中浸渍10-12小时，取出自然晾晒，得反应物料b；

（3）将反应物料a和b及其他剩余物料加水搅拌5-8分钟混匀即得。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述复合溶液为1‰氯化铁和0.5‰氯化钙溶液。