CN113816663A - 含纤维复合填充体材料、混凝土构件 - Google Patents

含纤维复合填充体材料、混凝土构件 Download PDF

Info

Publication number
CN113816663A
CN113816663A CN202111164287.8A CN202111164287A CN113816663A CN 113816663 A CN113816663 A CN 113816663A CN 202111164287 A CN202111164287 A CN 202111164287A CN 113816663 A CN113816663 A CN 113816663A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
concrete member
tailings
filler material
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111164287.8A
Other languages
English (en)
Inventor
杜向红
黄沛生
梁德义
崔国伟
孙勇
郑国雄
许杨丰
林灿联
钟杰
谢胜
吴立坚
车维维
冯雪兰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fankou Lead Zinc Mine of Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Co Ltd
Original Assignee
Fankou Lead Zinc Mine of Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fankou Lead Zinc Mine of Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Co Ltd filed Critical Fankou Lead Zinc Mine of Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Co Ltd
Priority to CN202111164287.8A priority Critical patent/CN113816663A/zh
Publication of CN113816663A publication Critical patent/CN113816663A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/04—Macromolecular compounds
    • C04B16/06—Macromolecular compounds fibrous
    • C04B16/0616—Macromolecular compounds fibrous from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B16/0625—Polyalkenes, e.g. polyethylene
    • C04B16/0633—Polypropylene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/12—Waste materials; Refuse from quarries, mining or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/18—Waste materials; Refuse organic
    • C04B18/24—Vegetable refuse, e.g. rice husks, maize-ear refuse; Cellulosic materials, e.g. paper, cork
    • C04B18/248—Vegetable refuse, e.g. rice husks, maize-ear refuse; Cellulosic materials, e.g. paper, cork from specific plants, e.g. hemp fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

本申请涉及混凝土构件技术领域，提供了一种含纤维复合填充体材料、混凝土构件，其材料的重量比重如下：包括填充体材料和胶凝材料的混合物，且填充体材料与胶凝材料的重量比为0.84～25.7:55～83.1；填充体材料包括尾砂和纤维。本申请的混凝土构件以采矿过程中得到尾砂的作为原料，并且协同加入纤维进行复配使用，通过添加纤维，改善了以尾砂作为骨料的混凝土构件的纤维有细化裂缝的作用，能有效延缓混凝土构件早期塑性收缩裂缝的产生和发展，混凝土构件内部的细观结构得到改善，减少混凝土构件内部原生微裂纹的开展，使混凝土构件裂缝宽度减小，进而促进了对尾砂的高效处置和循环利用。

Description

含纤维复合填充体材料、混凝土构件
技术领域
本申请属于混凝土构件技术领域，尤其涉及一种含纤维复合填充体材料、混凝土构件。
背景技术
近年来，随着硫精矿回收，矿山尾砂产率大幅度降低，以及矿山磨砂等充填料减少，再加矿山生产能力的稳步提升，矿山充填料及充填能力明显不足。此外，由于细粒尾砂占总尾砂的40％以上，细粒尾砂沉降速度慢，在砂仓浆瞒后，大部分细粒尾砂随溢流排走，导致溢流浓度很大，尾砂回收率下降。这些问题都亟待解决。
另外，从混凝土构件纤维的发展历史来看，钢纤维是发展最早的一种纤维。钢纤维混凝土构件具有突出的耐磨性和抗冻性，其抗剪性能也非常良好，可以对温度应力裂缝实现有效组织或者抑制，同时还具有良好的抗疲劳性能与抗裂性、抗冲击性、抗变形能力，其抗压极限强度、抗拉以及抗弯折能力都非常高，质量和强度之间的比值也非常大。早在1910年美国Porter就提出了把钢纤维均匀地撒入混凝土构件中以强化材料的设想,有学者在2000年对聚丙烯-钢混合纤维混凝土构件的增强机理做了一系列的研究，研究结果表明，不同尺寸的钢纤维有助于不同的力学性能，小尺寸纤维的添加对压缩强度有显著影响，但对劈裂抗拉强度仅略有影响。何桥敏等人对钢纤维掺量不同的钢纤维混凝土构件的抗拉强度、抗折强度和抗压强度进行了测定，结果表明，钢纤维掺量显著影响混凝土构件的抗拉强度和抗折强度，对抗压强度影响较小，以抗拉强度为参数，推荐最佳钢纤维参量为1.5％％。严少华等人对钢纤维含量为0％～6％、抗压强度在65～120MPa范围的四种钢纤维高强混凝土构件，进行单轴压缩荷载作用下的应力-应变全过程试验，试验表明，钢纤维高强度混凝土构件的压缩强度随钢纤维含量的增加而显著提高，但并不随钢纤维含量或长径比线性提高。以上结果表明，钢纤维虽然可以大幅度地提高混凝土构件的力学性能，但是由于其单位重量比过高，在大规模的实际应用中，可能会出现下沉或者大规模的分布不均情况，从而导致混凝土构件的力学性能分布不均。
碳纤维(carbon fiber，简称CF)是20世纪60年代开发研制的一种高性能纤维，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，具有抗拉强度和弹性模量高、化学性质稳定、与混凝土构件粘结好等优点。但由于碳纤维生产成本较高，且施工难度较大，应用受到一定限制。
发明内容
本申请的目的在于提供一种复合充填体材料及其制备方法，旨在解决现有技术中混凝土构件抗拉强度和抗折强度差的问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种含纤维复合填充体材料，其材料的重量比重如下：包括填充体材料和胶凝材料的混合物，且填充体材料与胶凝材料的重量比为0.84～25.7:55～83.1；填充体材料包括尾砂和纤维。
本申请第一方面提供的混凝土构件，本申请的混凝土构件以采矿过程中得到尾砂的作为原料，并且协同加入纤维进行复配使用，通过添加纤维，细化了以尾砂作为骨料的混凝土构件的裂缝，能有效延缓混凝土构件早期塑性收缩裂缝的产生和发展，混凝土构件内部的细观结构得到改善，减少混凝土构件内部原生微裂纹的开展，使混凝土构件裂缝宽度减小，进而促进了对尾砂的高效处置和循环利用。
第二方面，本申请提供了一种混凝土构件，由包括上述含纤维复合填充体材料和水经混合、凝固处理得到的混凝土构件。
本申请提供的混凝土构件由尾砂和纤维协同复配制作而成，本申请提供的混凝土构件裂缝小、强度良好，满足作为建筑材料的标准要求，另外本申请提供的混凝土构件具有一定承重能力和强度，可使用在建筑行业中。
附图说明
图1本发明实施例中60％填充体材料下尾砂和凝胶材料不同复配比的折线图。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一“、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例第一方面提供了一种含纤维复合填充体材料，其材料的重量比重如下：包括填充体材料和胶凝材料的混合物，且填充体材料与胶凝材料的重量比为0.84～25.7:55～83.1；填充体材料包括尾砂和纤维，其中，纤维包括麦秆纤维和聚丙烯纤维，可减少混凝土构件凝固后形成的裂缝。
本申请实施例含纤维复合填充体材料以采矿过程中得到尾砂的作为原料，进而促进了对尾砂的高效处置和循环利用，另外，协同加入纤维进行复配使用，改善了以尾砂作为骨料的混凝土构件的强度，混凝土构件内部的细观结构得到改善，有效延缓了混凝土构件早期塑性收缩裂缝的产生和发展，减少混凝土构件内部原生微裂纹的开展，使混凝土构件裂缝宽度减小。
在一些实施例中，纤维包括聚丙烯纤维和麦秆纤维中的至少一种，聚丙烯细纤维和麦秆纤维有细化裂缝的作用，能有效延缓混凝土构件早期塑性收缩裂缝的产生和发展，混凝土构件内部的细观结构得到改善，减少混凝土构件内部原生微裂纹的开展，使混凝土构件裂缝宽度减小。
进一步的，聚丙烯纤维包括束状单丝纤维，单丝是通过熔融旋转法并经水冷却后生成的单向挤压的薄片，单丝聚丙烯纤维在砂浆或者混凝土构件中具有极佳的分散性及于水泥基体的握裹力，可阻止砂浆或者混凝土构件中裂缝的产生和发育。
在一些实施例中，为了进一步减少尾砂和纤维作为骨料的混凝土构件的裂缝，研发人员对聚丙烯纤维的性能进行的优选，在研究中发现为聚丙烯纤维束状单丝纤维，抗拉强度>486MPa，弹性模量>4.8GPa，纤维直径在18～48μm范围内，拉伸极限>15％，长度在9～19mm范围内时，混凝土构件凝固后形成的裂缝减少。
在一些实施例中，麦秆纤维长度为0.5～1cm，便于制备好的料浆可通过管道进行运输。
进一步的，所含的麦秆纤维包括如下重量百分比的组分：53.4％纤维素、19.4％半纤维素、14.3％木质素、12.7％灰分，在冷水中提取物为6.5％，在热水中提取物为18.3％，在1％Ca(OH)2中提取物为37.0％。
在一些实施例中，尾砂至少包括棒磨砂、分级尾砂、细粒级尾砂中的一种，其中，细粒级尾砂和分级尾砂相比粒径更小，粒径小于20μm，用细粒级尾砂制成填充体复合材料可合理地利用细粒级尾砂材料。
进一步的，为了进一步改善细尾砂和纤维作为骨料的混凝土构件的强度，研究人员在研究中发现，棒磨砂和分级尾砂复配比在1:8～15:4范围内，混凝土构件的强度得到了提高，其中，棒磨砂和分级尾砂复配比可为1:8，1:4，2:4，3:4，4:4，5:4，7:4，8:4，10:4，15:4。
在一些实施例中，在上述实施例的基础上，为了改善尾砂和纤维作为骨料的混凝土构件的强度和裂缝，需要对纤维的含量进行调整，研发人员在研究中发现纤维与尾砂的重量比重为1:399～1:249时，可明显改善裂缝问题，且混凝土构件的强度良好。
进一步的，以尾砂总重量为100％计，尾砂包括如下重量百分比的组成：
Figure BDA0003290870280000051
Figure BDA0003290870280000061
其中，尾砂中的主要材料是SiO2、Fe2O3、CaO和S，原料易获得，方便后续的模拟和推广应用。
在一些实施例中，为了模拟和进一步推广本混凝土构件的生产，研发人员对尾砂的组成进行了研究，研究结果如下，细尾砂中值粒径D50为25.31μm，平均粒径Dav为39.30μm，D10为3.206μm，D30为9.819μm，D60为33.01μm，粒级组成不均匀系数为Cu为10.3，曲率系数Cc为0.911其中，研究结果表明，细尾砂颗粒不均匀系数小于5，曲率系数补位1～3之间，级配效果偏差，本申请通过加入纤维改善了解决了该问题。
在实施例中，料浆的扩散度在100～305mm范围内，满足自然流动需求，不需要采用泵的方式对其进行运输。需要解释地，测定扩散度主要是为了掌握充填料浆流动性、并辅以直观经验评定粘聚性和保水性。扩散度是从混凝土构件借用来的概念，扩散度试验目前国内外从试验设备、试验方法、测读数据等诸方面尚不能做到统一化、规范化。本试验采用目前较通用的“扩散筒法”，它的试验设备、方法简单，试验数据一定程度上也能够反映料浆的流动特性。
在一些实施例中，为进一步改善麦秆纤维、尾砂和凝胶材料作为复合填充体材料料浆的流动性，复合填充体材料与水按照重量比为16:9～2:1进行混合处理，按照上述比例混合。
进一步的，当复合填充体材料与水重量比66:34、68:32时，麦秆纤维、尾砂和凝胶材料作为填充体复合体的料浆可获得良好的流动性。
本申请实施例第二方面提供了一种混凝土构件。本申请实施例混凝土构件由包括上述本申请实施例含纤维复合填充体材料和水经混合、凝固处理得到的混凝土构件，混凝土构件可广泛地应用到建筑或混凝土构件技术领域中，混凝土构件可由浇筑处理之后凝固形成，其中，混凝土构件可以包括含加强筋的构件和不包含加强筋的构件，其中，含加强筋的构件包括用加强筋混凝土构件制成的梁、板、柱、基础等构件，不包括加强筋的构件包括试件，本申请实施例提供的混凝土构件在确保了构件的强度条件下，环保地利用了麦秆纤维和尾砂。
在一些实施例中，为进一步调高混凝土构件的强度，研究人员对未加加强筋的混凝土构件的强度进行了研究，研究表明，未加加强筋的混凝土构件3天强度在0.37～1.37MPa范围内，28天强度在2.2～5.6MPa范围内，符合建筑行业对混凝土构件强度的要求。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
试验所使用的设备及工具包括：工业桶、搅拌机、单轴压力机、电子秤、标准养护箱、70.7×70.7×70.7mm三联砂浆试模以及相匹配的模套、烘干箱、流动度试模、500×500mm玻璃板、凝结时间用圆模、100×100mm玻璃片、水泥凝结时间测定仪、水桶、药匙、玻璃棒、胶头滴管、铁盘、铁锨、钢尺、捣棒、抹布等。
S0、料浆的制备
S010、测量骨料含水率：
提前称量干燥的铁盘的质量，然后用铁盘取出适量的尾砂样品并称量其湿容重，放进烘干箱进行烘干，24h后把铁盘连同干燥的尾砂样品一并取出，再次称量其容重，计算含水量C；根据含水量C计算称重水的质量和尾砂的质量。
S020、称量物料
用电子秤单独称量尾砂154g+C、水泥616g、水330g-C，其中，称量的精度：水泥和水为±0.5％；尾砂为±1％；
S030、制备料浆
先将称量好的水倒入搅拌桶中，倒入凡口达昌水泥616g，慢搅1min。然后加入尾砂154g+C，继续慢搅2min，聚丙烯纤维1.00g，继续慢搅5min。再将搅拌桶底部由于搅拌机作用压实的结底固体物料刮起来并打散。再快搅1min，料浆制备完成。
S1、将料浆进行成型处理，形成混凝土浇筑体
S110、模具准备
制模前，应大致计算本次实验所需模具数量，并按照配比分类不同分列摆放于光滑平整的地板或木板上，并在试模内表面涂一薄层矿物油，在模具上放上模套；
S120、浇模
拌制好的料浆先搅拌三次，再将料浆缓慢倒入试模。混合好的料浆分两层装入模内，每层装料厚度大致相等，约为模具的一半。填充的料浆要略高出模具顶面，以避免充填料浆固化后收缩导致试件不规整。其中，每次加入的料浆要用捣棒按螺旋方向从边缘向中心均匀进行插捣。在插捣底层料浆时，捣棒要到达试模底部；插捣上层时，捣棒应要贯穿上层后插入下层20～30mm。然后用抹刀沿试模内壁插拔数次。插捣后用橡皮锤轻轻敲击试模四周，直至捣棒留下的空洞消失为止。
S2、对混凝土浇筑体进行凝固处理，得到混凝土构件
S210、待料浆不再泌水后，摘掉模套，再将试件表面刮平，震实和抽气处理，待试件终凝后，使用喷枪拆模，清点试件，对试件进行编号，以及统计其组成。
S220、试件成型后立即用不透水的薄膜覆盖表面。
S3、试件养护
S310、干湿循环养护的方法包括对混凝土浇筑体循环进行湿处理和干处理，且干湿循环养护时间为28d；在恒温温度20℃，湿度90％下，且保持混凝土构件表面湿润，保湿24h，防止混凝土构件开裂；在温度50℃下，对混凝土构件干燥12h，以确保混凝土构件能够成型。
实施例2至实施例12
实施例2至实施例12中制作料浆和试件的步骤和实施例1相同，不同的是灰砂比、聚丙烯纤维含量，实施例2至实施例10中各组分的含量情况，需要解释地，物料浓度为填充体材料占料浆的重量比重，灰砂比表示水泥和尾砂重量的比值，详细情况请参见表1所示。
实施例13至实施例20
实施例13至实施例20中制作料浆和试件的步骤和实施例1相同，不同的是：胶凝材料为海螺水泥、灰砂比、纤维种类，其中，实施例13、实施例15、实施例17、实施例19含有秸秆纤维，实施例14、实施例16、实施例18、实施例20含有聚丙烯纤维，另外，灰砂比表示细粒级尾砂和麦秆纤维重量之和与水泥的重量比(实施例)，请参见表3所示。
对照例1至对照例6
对照例1至对照例6中制作料浆和试件的步骤和实施例1相同，不同的是否含聚丙烯纤维。另外，对照例1至6中各组分的含量情况，请参见表1所示。
对照例7至对照例10
对照例1至对照例4中胶凝材料为凡口达昌水泥，对照例5至对照例8中的胶凝材料为海螺水泥，按照实施例1中的方式制备混凝土构件，需要解释地，其中，灰砂比表示细粒级尾砂与水泥的重量比(对照例)，请参见表3所示。
对试件进行强度性质测试
对实施例1至实施例20以及对照例1至对照例10中凝固形成的试件进行28d强度测试，其中，测试仪器：2000kN液压万能试验机(CHT4305)；测试方式如下：
由于试件的表面积大于压力传感器的面积，因此，在试件的上下表面各添加一块钢板，上部钢板的重量为21.495kg，除此之外，对于上下表面不光滑的试件，采用打磨机对其进行打磨处理，从而使得试件在受力过程中，上下表面能够完全和铁板接触；试验中应保证试件上表面与压力传感器下表面平行，等到试件充分破坏，应力-应变曲线发展平稳之后再停止，需要解释地，物料浓度为填充体材料占料浆的重量比重。
其中，实施例1至实施例12以及对照例1至对照例6，实验结果，请参见1所示。
表1试件配比及抗压强度结果
编号 灰砂比 纤维长度(mm) 纤维含量(g/kg) 物料浓度(％) 平均抗压强度
对照例1 1:4 9 0 77 2.45
实施例1 1:4 12 1 77 1.18
实施例2 1:4 19 3 77 4.23
对照例2 1:5 9 0 77 0.97
实施例3 1:5 12 1 77 1.87
实施例4 1:5 19 3 77 3.96
对照例3 1:6 12 0 77 1.28
实施例5 1:6 19 1 77 0.91
实施例6 1:6 9 3 77 2.46
对照例4 1:7 19 0 77 1.69
实施例7 1:7 9 1 77 3.14
实施例8 1:7 12 3 77 2.38
对照例5 1:8 12 0 77 1.40
实施例9 1:8 19 1 77 2.33
实施例10 1:8 9 3 77 0.93
对照例6 1:12 19 0 77 0.40
实施例11 1:12 9 1 77 0.98
实施例12 1:12 12 3 77 1.22
试件配比试验方案按照正交配比试验设计，因此，根据试验规划设计灰砂比、纤维添加量和纤维长度3因素、灰砂比6水平、纤维添加量和纤维长度是3水平的正交试验共18组，请参见表2所示。
表2聚丙烯纤维单因素分析
Figure BDA0003290870280000101
Figure BDA0003290870280000111
其中，各因素水平对强度大小影响的强弱顺序为A1>A4>A2>A5>A3>A6,B3>B2>B1,C3>C1>C2。极差RA＝1.75，RB＝1.165，RC＝0.69，Rj(j＝A，B，C，)值越大说明所对应的因素对试件强度影响越大，所以由Rj的大小推知，影响充填试件抗压强度各因素的重要顺序为：灰砂比(A)>纤维质量(B)>纤维长度(C)。
综上可知，在添加聚丙烯纤维的情况下，对充填体抗压强度影响最大的是灰砂比；其次是纤维质量；最后是纤维长度，实验结果，请参照图1所示。
将统计得到各因素不同水平下单轴抗压强度数据统计于折线图1中。由图可知，单轴抗压强度随着灰砂比的降低呈现了先降低，后提高，再降低的趋势，换句话说，试件的单轴抗压强度与灰砂比之间没有明显的正/负相关的关系；当灰砂比为1:4时，平均单轴抗压强度值最高，为2.62MPa；当灰砂比由1:4降低到1:6时，试件的平均单轴抗压强度呈现了降低的趋势；但是当灰砂比由1:6变为1:7时，试件的平均单轴抗压强度又提高了，而且当灰砂比降为1:7时，单轴抗压强度比灰砂比为1:5所对应的单轴抗压强度值高；
试件的抗压强度随纤维质量的增加呈现增大的趋势，在3g/kg时最大，为2.53Mpa；抗压强度对纤维长度的变化呈现了先较小后增大的趋势，当纤维长度为19mm时，平均抗压强度最大，为2.25MPa。
其中，实施例13至实施例20以及对照例7至对照例10，实验结果，请参见表3所示。
表3全尾砂纤维充填配比对比情况(水泥厂家：海螺水泥)
Figure BDA0003290870280000112
Figure BDA0003290870280000121
其中，当以海螺水泥为胶结原料，养护龄期为3d时，秸秆纤维和聚丙烯纤维的加入改善了试件的抗压强度，而且聚丙烯纤维的效果要优于秸秆纤维；当养护龄期为28d，聚丙烯纤维的加入明显改善了试件的抗压强度，对于秸秆纤维，料浆浓度为66％，灰砂比为1:3时以及料浆浓度为66％，灰砂比为1:4时，秸秆纤维的加入反而降低了试件的抗压强度，但是对于料浆浓度为68％，灰砂比为1:3和1:4时，秸秆纤维的加入能够起到加强试件抗压强度的效果。
其中，观察表1可以发现，当以海螺水泥为胶凝材料，养护龄期为3d时，麦秆纤维加入改善了试件的抗压强度；当养护龄期为28d，对于麦秆纤维，料浆浓度为66％，灰砂比为1:3时以及料浆浓度为66wt％，灰砂比为1:4时，麦秆纤维的加入反而降低了试件的抗压强度，但是对于料浆浓度为68wt％，灰砂比为1:3和1:4时，麦秆纤维的加入能够起到加强试件抗压强度的效果。
观察表1可以发现，当以凡口达昌水泥为胶凝材料，养护龄期为3d时，麦秆纤维的加入能够加强试件的抗压强度或者对其不构成影响；当养护龄期为28d，麦秆纤维的加入，降低了料浆浓度为68wt％，灰砂比为1:4的试件的抗压强度，但是对于其他配比的试件，则起到了加强抗压强度的作用。
综上所述，不管是海螺水泥或凡口达昌水泥为胶凝材料，料浆浓度为68wt％，麦秆纤维的加入能够起到加强试件抗压强度的效果，加入麦秆纤维后，3天抗压强度最多可以提高50％以上。
对料浆进行流动性能测试
对实施例1至实施例20以及对照例1至对照例10制备的混凝土进行扩散度测定。
扩散度的测试方法为：采用小型扩散筒在一块标有刻度的玻璃板上进行，玻璃板表面光滑平整，其扩散筒为圆柱形桶，上、下口内径为8cm，高度为8cm。试验步骤：首先用抹布把扩散筒内壁及边缘擦拭干净，并将其放在水平、洁净的玻璃板上，将配比好的充填料浆从扩散筒上口倒入，用钢尺将上口刮平后，迅速将扩散筒垂直提起，充填料浆将在玻璃板上扩散成一个圆，通过测定二个垂直方向的圆直径，其平均值即为该料浆的扩散度。实验结果，请参见表1或2所示。
值得关注的是，不管是海螺水泥或凡口达昌水泥为胶凝材料，加入麦秆纤维后，在填充体材料的浓度为66wt％和68wt％时以及灰砂比为1:3和1:4时，料浆的扩散度都会变小，但都大于100mm，满足自流输送的要求，因此，假设采用这种配比进行充填时，也可改进充填系统，采用泵送的方式。
综上所述，加入麦秆纤维和聚丙烯纤维之后，抗压强度有了较明显的提升，而聚丙烯纤维的效果优于麦秆纤维；但是加入纤维之后，料浆的流动性也受到了很大的影响，尤其是浓度越高，纤维对料浆流动性的影响也越大，这可能是因为料浆浓度越大，与纤维之间的摩擦作用力也越大。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含纤维复合填充体材料，其特征在于，其材料的重量比重如下：包括填充体材料和胶凝材料的混合物，且所述填充体材料与所述胶凝材料的重量比为0.84～25.7:55～83.1；所述填充体材料包括尾砂和纤维。
2.如权利要求1所述含纤维复合填充体材料，其特征在于，所述纤维与尾砂的重量比重为1:399～1:249。
3.如权利要求1或2所述含纤维复合填充体材料，其特征在于，所述纤维包括聚丙烯纤维和麦秆纤维中的一种。
4.如权利要求3所述含纤维复合填充体材料，其特征在于，所述聚丙烯纤维为束状单丝纤维。
5.如权利要求3所述纤维复合填充体材料，其特征在于，所述聚丙烯纤维直径在18～48μm范围内，长度在9～19mm范围内。
6.如权利要求3所述含纤维复合填充体材料，其特征在于，所述聚丙烯纤维抗拉强度>486MPa，弹性模量>4.8GPa，拉伸极限>15％。
7.如权利要求3所述含纤维复合填充体材料，其特征在于，所述麦秆纤维长度为0.5～1cm。
8.如权利要求1所述含纤维复合填充体材料，其特征在于，以所述尾砂总重量为100％计，所述尾砂包括如下重量百分比的组成：
Figure FDA0003290870270000011
9.如权利要求1所述含纤维复合填充体材料，其特征在于，所述尾砂中值粒径D50为25.31μm，平均粒径Dav为39.30μm，D10为3.206μm，D30为9.819μm，D60为33.01μm，粒级组成不均匀系数为Cu为10.3，曲率系数Cc为0.911。
10.一种混凝土构件，其特征在于，其特征在于，由包括权利要求1-9任一所述含纤维复合填充体材料和水经混合、凝固处理得到的混凝土构件。
CN202111164287.8A 2021-09-30 2021-09-30 含纤维复合填充体材料、混凝土构件 Pending CN113816663A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111164287.8A CN113816663A (zh) 2021-09-30 2021-09-30 含纤维复合填充体材料、混凝土构件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111164287.8A CN113816663A (zh) 2021-09-30 2021-09-30 含纤维复合填充体材料、混凝土构件

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113816663A true CN113816663A (zh) 2021-12-21

Family

ID=78920054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111164287.8A Pending CN113816663A (zh) 2021-09-30 2021-09-30 含纤维复合填充体材料、混凝土构件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113816663A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117510172A (zh) * 2024-01-05 2024-02-06 河北工程大学 一种明挖工程渣土回填的固废基固化剂及其应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107500634A (zh) * 2017-10-13 2017-12-22 中南大学 一种含聚丙烯纤维胶结充填材料在充填采矿中的应用
CN107500685A (zh) * 2017-10-13 2017-12-22 中南大学 一种含稻草纤维胶结充填材料在充填采矿中的应用
CN107500686A (zh) * 2017-10-13 2017-12-22 中南大学 一种含稻草纤维的充填材料及其在充填采矿中的应用
CN107640940A (zh) * 2017-10-13 2018-01-30 中南大学 一种含聚丙烯纤维充填材料及其在充填采矿中的应用
CN109734379A (zh) * 2019-02-20 2019-05-10 雷江容 一种尾砂膏体充填材料的制备方法
CN110498642A (zh) * 2019-09-05 2019-11-26 许言言 一种夹芯构件用轻质节能材料、制备方法及其应用
CN111892354A (zh) * 2020-08-11 2020-11-06 鞍钢建设集团有限公司 一种钢结构建筑梁柱装饰用环保型模块构件及其生产方法
CN112456904A (zh) * 2020-11-27 2021-03-09 中建西部建设北方有限公司 一种尾矿骨料混凝土及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107500634A (zh) * 2017-10-13 2017-12-22 中南大学 一种含聚丙烯纤维胶结充填材料在充填采矿中的应用
CN107500685A (zh) * 2017-10-13 2017-12-22 中南大学 一种含稻草纤维胶结充填材料在充填采矿中的应用
CN107500686A (zh) * 2017-10-13 2017-12-22 中南大学 一种含稻草纤维的充填材料及其在充填采矿中的应用
CN107640940A (zh) * 2017-10-13 2018-01-30 中南大学 一种含聚丙烯纤维充填材料及其在充填采矿中的应用
CN109734379A (zh) * 2019-02-20 2019-05-10 雷江容 一种尾砂膏体充填材料的制备方法
CN110498642A (zh) * 2019-09-05 2019-11-26 许言言 一种夹芯构件用轻质节能材料、制备方法及其应用
CN111892354A (zh) * 2020-08-11 2020-11-06 鞍钢建设集团有限公司 一种钢结构建筑梁柱装饰用环保型模块构件及其生产方法
CN112456904A (zh) * 2020-11-27 2021-03-09 中建西部建设北方有限公司 一种尾矿骨料混凝土及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117510172A (zh) * 2024-01-05 2024-02-06 河北工程大学 一种明挖工程渣土回填的固废基固化剂及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Hardened properties of 3D printed concrete with recycled coarse aggregate
Ngowi Improving the traditional earth construction: a case study of Botswana
Dudziak et al. Mitigation of volume changes of ultra-high performance concrete (UHPC) by using super absorbent polymers
CN106836808A (zh) 自密实大体积混凝土施工方法
CN110407521A (zh) 一种含微珠的自密实uhpc及其制备方法
Nematzadeh et al. Compressing fresh concrete technique and the effect of excess water content on physical–mechanical properties of compressed concrete
Alsadey Effect of polypropylene fiber on properties of mortar
CN113816663A (zh) 含纤维复合填充体材料、混凝土构件
CN102351477B (zh) 用于制备c55高强度超高泵送混凝土的混合物
Khattab et al. The use of recycled aggregate from waste refractory brick for the future of sustainable concrete
CN103408274A (zh) 用于生产混凝土预制件的矿渣粉混凝土材料及其混凝土预制件的生产方法
CN105884297A (zh) 新型混凝土及其制备方法
CN111892350B (zh) 一种提升水泥砂浆、混凝土抗折强度的方法
CN113815103A (zh) 混凝土构件的制备方法以及混凝土构件
Li et al. Study on the properties and mechanisms of a cement-stabilized aggregate mixture with vibration mixing
CN114195437A (zh) 一种砖混再生粗骨料替代的再生混凝土及其制备方法
CN107986712A (zh) 一种高强快硬抗裂加固砂浆及其制备方法
CN113880527A (zh) 一种有机仿钢纤维聚合物混凝土及其制备方法
CN113816623A (zh) 胶凝材料、复合填充体材料、混凝土以及填充体
Wang et al. Carbon nanofibers and PVA fiber hybrid concrete: Abrasion and impact resistance
CN114195436A (zh) 一种砖混再生细骨料替代的再生混凝土及其制备方法
CN113896461B (zh) 自膨胀填充料、自膨胀填充剂以及填充体
Bailey An evaluation of the use of self-consolidating concrete (SCC) for drilled shaft applications
CN112194418B (zh) 一种木质纤维自密实混凝土
Meng Basic mechanical properties research of SAE latex-modified mortar

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211221