CN115611594B - 磷尾矿粉-钢纤维协同改良的耐热抗渗混凝土材料及其制备方法 - Google Patents

磷尾矿粉-钢纤维协同改良的耐热抗渗混凝土材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磷尾矿粉‑钢纤维协同改良的耐热抗渗混凝土材料及其制备方法。所述耐热抗渗混凝土材料包括钢纤维和以下重量份的混合材料：粗骨料1350～1580份、细骨料810～1010份、水泥475～590份、水200～300份、磷尾矿粉75～113份，膨胀剂45～84份，减水剂3～7份；其中，所述钢纤维占上述混合材料总体积的1.5～2％；所述磷尾矿粉中的氟含量占比2.5～3％、酸不溶物占比22～23％。本发明在拌合混凝土时，将磷尾矿粉及钢纤维通过设置合理配比加入其中，从而达到提高材料抗渗耐热性能的目的，同时磷尾矿粉及钢纤维的加入赋予材料良好的弯曲韧性及抗压强度。

Description

磷尾矿粉-钢纤维协同改良的耐热抗渗混凝土材料及其制备 方法
技术领域
本发明属于矿粉、纤维改良混凝土材料领域，更具体地涉及一种磷尾矿粉-钢纤维协同改良的耐热抗渗混凝土材料及其制备方法。
背景技术
当今蓄水池，盾构隧道管片，工厂热处理车间等结构对材料的耐热性和抗渗性有着较高要求，矿粉-纤维混凝土作为一种新型建筑材料有较好的抗渗性、耐热性，同时随着材料的加入对混凝土的抗压，抗折强度有一定提升，因此该种新型建筑材料常被用于上述重要结构中。
传统矿渣混凝土凝结硬化慢，早期强度低，抗冻性差，干缩性较大，泌水性大且抗渗性差，传统纤维混凝土虽然在抗折强度上有一定提升，但对于抗压强度，抗渗几乎没有产生正面影响，耐热性达不到要求，容易导致混凝土侧向细微收缩开裂，无法用于有特殊要求的建筑结构中。
综合上述问题，目前需要研究解决在提高混凝土抗渗性及耐热性的同时提高混凝土弯曲韧性。
发明内容
为解决现有技术的不足，实现上述目的，本发明提供了一种磷尾矿粉-钢纤维协同改良的耐热抗渗混凝土材料及其制备方法，该混凝土材料具有较好抗渗性，耐热性能的同时具备更加良好的弯曲韧性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种磷尾矿粉-钢纤维协同改良的耐热抗渗混凝土材料，所述混凝土材料包括钢纤维和以下重量份的混合材料：粗骨料1350～1580份、细骨料810～1010份、水泥475～590份、水200～300份、磷尾矿粉75～113份，膨胀剂45～84份，减水剂3～7份；其中，所述钢纤维占上述混合材料总体积的1.5～2％；所述磷尾矿粉中的氟含量占比2.5～3％、酸不溶物占比22～23％。
本发明较优的技术方案：所述磷尾矿粉产自湖北荆门，粒径4～45μm，密度2.81g/cm3，质量系数1.29，经立磨高细矿粉生产线生产，比表面积为431m2/kg，主要化学成分组成：P2O5占比5.15％、Al2O3占2比0.23％、Fe2O3占比2.26％、CaO占比37.50％、MgO占比16.53％、SO3占比5.53％、C占比8.53％、F占比2.92％、K2O占比0.07％，酸不溶物占比21.28％；主要矿物成分相组成为白云石CaMg(CO3)2、石英SiO2和磷灰石Ca5(PO4)3F。所选矿粉符合《磷尾矿处理处置技术规范》(GB/T38104-2019)；
本发明较优的技术方案：所述水泥采用华新普通硅酸盐水泥，比表面积370m2/kg，密度3.25g/cm3；化学成分组成：SiO2占比22.85％、Al2O3占比4.74％、Fe2O3占比3.26％、CaO占比61.80％、MgO占比0.85％、SO3占比7.3％；矿物成分包含：硅酸三钙3CaO·SiO2，简式C3S，硅酸二钙2CaO·SiO2，简式C2S，铝酸三钙3CaO·Al2O3，简式C3A，铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3，简式C4AF，所选水泥符合《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)。
本发明较优的技术方案：所述钢纤维采用镀铜微丝钢纤维，长度12mm，单丝直径为0.23mm，弹性模量215/GPa，密度7.97g/cm3，极限伸长率26％，拉伸强度≥2875/MPa。
本发明较优的技术方案：所述粗骨料选用石灰石碎石，5～20mm连续一级级配，堆积密度1554kg/m3，含泥量0.1％，泥块含量：0.05％，针片状含量：2.7％，压碎指标：8.3％(石灰石碎石5-10mm压碎指标不考核)；其余指标满足II类技术要求，所选粗骨料符合《建筑用卵石、碎石》(GB/T14685-2011)。
本发明较优的技术方案：所述膨胀剂采用硫铝酸钙膨胀剂(CSR)，膨胀剂的加入量占胶凝材料总重量的6～8％，其主要成分为C4A3S,游离氧化钙和无水石膏，其比表面积为285m2/kg，1.18mm筛余为0.13％，初凝时间170min，终凝时间4.5h，水中7d膨胀率为0.037％，空气中21d膨胀率为0.006％，所选膨胀剂符合《混凝土膨胀剂》(GB23439—2009)。
本发明较优的技术方案：所述细骨料选用人工砂或天然砂；人工砂的细度模数在2.4～2.8范围内,天然砂的细度模数宜在2.2～3.0范围内，堆积密度1590kg/m3，表观密度2630kg/m3，含泥量0.9％，泥块含量：0.3％，含水率5.3％，所选细骨料符合《建筑用砂》(GB/T 14684—2011)。
本发明较优的技术方案：上述材料中减水剂选自HT-100聚羧酸高性能减水剂，液体为无色或棕红色透明液体；主要成分是分子量为500-5000的聚羧酸聚合物。减水剂使得混凝土早期强度提高70％以上，同时降低坍落度损失，有效降低水胶比，提高耐久性高性能解决混凝土粘度大、施工性能不好的弱点，符合GB8076-2008《混凝土外加剂》标准。所选用减水剂占总质量份数的3～7份。
本发明还提供了一种磷尾矿粉-钢纤维协同作用下增强混凝土耐热抗渗材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将按重量份数称取的810～1010份的细骨料、1350～1580份粗骨料、水100～150份、混合搅拌30～60s；所述细骨料选用人工砂或天然砂；人工砂的细度模数在2.4～2.8范围内,天然砂的细度模数宜在2.2～3.0范围内；所述粗骨料选用石灰石碎石；
(2)然后加入按重量份数计的470～590份水泥、75～113份磷尾矿粉，继续搅拌30～60s；所述水泥采用华新普通硅酸盐水泥；所述磷尾矿粉的粒径4～45μm，磷尾矿粉中氟含量占比2.92％，酸不溶物占比22.28％，主要矿物成分相组成为CaMg(CO3)2、SiO2和Ca5(PO4)3F；
(3)再加入按重量份数计的100～150份水，3～7份减水剂，继续搅拌30～60s；所述减水剂选自HT-100聚羧酸高性能减水剂，主要成分是分子量为500-5000的聚羧酸聚合物；
(4)然后，继续加入按重量份数计的45～84份膨胀剂，继续搅拌30～60s；所述膨胀剂选用硫铝酸钙膨胀剂；
(5)最后将上述组分总体积1.5～2％钢纤维在持续搅拌的状态下加入上述混合料中，并继续搅拌120～180s，得到磷尾矿粉-钢纤维增强混凝土耐热抗渗材料；其中，所述钢纤维采用长度12mm的镀铜微丝钢纤维。
本发明中选择磷尾矿粉，其硅钙比高，同时具有和普通硅酸盐水泥近似的化学成分组成,磷尾矿粉的粒径很小，反应更易产生，容易获取，同时做到了废物利用，有一定经济效益。钢纤维能够有效阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著提升混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，使其更具延性，实现长期、安全、稳定的使用效能，同时钢纤维对温度的敏感性低于PE、PP、PVA等类似纤维，考虑到混凝土耐热性能，在高温条件下PE、PP、PVA等类似纤维可能丧失工作性能，故选用钢纤维。本发明中的磷尾矿粉中的F占比2.92％，高于一般地区0.9％的F含量，酸不溶物占比21.28％远低于一般地区26％左右的比例，且上述颗粒级配更加均匀且范围更小质地更加均匀，参与水化反应更加充分，杂质对混凝土连续性整体性的影响更小，且对孔隙填充能力优于其他产地磷尾矿粉，进而使得混凝土抗渗能力以及抗压强度有较好的提升。
本发明中的磷尾矿粉抗渗原理：磷尾矿粉硅钙比高，因此磷尾矿粉具有较高的活性，同时具有和普通硅酸盐水泥近似的化学成分组成，当磷尾矿粉掺入时并不即刻发生水化反应，而是当水泥水化反应产生的氢氧化钙含量达到一定浓度，由相对较高浓度的OH-比水分子更容易进入磷尾矿粉结构孔隙，从而激发矿粉参与二次水化反应促进磷的分解，生成大量水化硅酸钙和水化铝酸钙，并且将第一次水化反应产生的氢氧化钙消耗殆尽，Ca2+的浓度增加将会造成氢氧化钙和C-S-H凝胶的过度饱和，导致水化胶结产物更早析出，活性的Si02与高Ca/Si比C—S—H凝胶生成更加致密的低Ca/Si比C—S—H凝胶，使浆的结构更加致密，渗透性降低，宏观强度迅速增加。
Si02(活性)+Ca(OH)2→C—S—H凝胶
其次是磷尾矿粉的粒径很小，相较于大粒径颗粒而言与氢氧化钙水化反应更加充分，且小粒径同样对混凝土孔径有一定填充作用，从而对水的流动性起到阻碍，最终使抗渗性得到进一步提升。
本发明中的钢纤维增韧原理：混凝土中掺入一定数量钢纤维相当于添加大量的微细筋，微裂缝在发展过程中必然遇到纤维的拉结，消耗膨胀断裂势能，从而阻断裂缝扩展起到抗裂作用。纤维对水泥裂缝，孔隙等也有搭接作用，使整个结构成为有机的整体，减少了在内部固有缺陷的应力集中。从而使再生混凝土的抗折性能得到很大程度的提升，也对抗渗效果起到一定优化作用。本申请研究另外发现，钢纤维参杂体积不在添加范围内时，如当其体积掺量大于2.5％时混凝土的抗渗等级有一定提高，但与发明所选范围抗渗等级相比并未发生变化，从力学性能方面，混凝土弯曲韧性要低于配方钢纤维体积掺量，故将钢纤维体积掺量设置在1.5～2％，其中钢纤维体积分数为1.75％时，其劈拉强度为原混凝土劈拉强度的101.2％，对应基准混凝土25倍左右的最大弯曲韧性指数，在该体积占比下，钢纤维在混凝土中的分布最优，同时抗压强度，弯曲韧性最佳。磷尾矿粉75～113份占胶凝材料总比重的10％～40％，其原因在于，当比重选用过大时抗渗等级，抗压强度均有所下降。
在本发明中，磷尾矿粉-钢纤维增强混凝土耐热抗渗材料的制备方法，相比于传统“一次投料法”，本法属于“二次投料低能降耗投料法”，该制备方法从初步对水泥，矿粉，细骨料进行搅拌，再到分批次下料搅拌，工作难度小于传统“一次投料法”，同时大幅降低了能源消耗提高拌合效率。本法在物料均匀性上和连续性上优于“一次投料法”生产的拌合物，通过对每一次搅拌时间的严格把控，避免在搅拌过程中出现团粒，纤维分布不均匀或者离析的现象，从而使水泥，矿粉参与水化反应更加全面，混凝土内部结构连续性大幅提升。
本发明相比于现有技术所取得的增益效果：
1.本发明中的耐热抗渗混凝土材料，通过加入相应配比的钢纤维和磷尾矿粉，从性能方面有效的提高了抗渗性，同时在力学性能方面具备更加良好的弯曲韧性，有效的改善了基体侧向细微开裂的问题。
2.本发明耐热抗渗混凝土材料的制备方法，属于“二次投料低能降耗投料法”；通过对材料分批次，控时间进行搅拌，有效的降低了搅拌过程中出现团粒，纤维分布不均匀或者离析的现象，从而达到拌合物更加均匀连续，水泥，矿粉参与水化反应更加全面，提升搅拌效率和质量，最终对混凝提性能提升起到一定影响。
3.本发明中的耐热抗渗混凝土材料可以应用于对抗渗要求较高的水工结构，工厂热处理车间，盾构隧道管片，桥梁预制件、室外地坪系统及建筑物耐热保温、加固维修项目中将会起到较好的效果。
本发明通过磷尾矿粉-钢纤维协同对现有混凝土性能进行改良，使其在增强混凝土的耐热抗渗性能的同时具备更加良好的弯曲韧性，制备的耐热抗渗混凝土材料能够应用于对抗渗要求较高的水工结构，使得用途更加广泛；且本发明中的制备方法简单方便，易推广；并能实现尾矿的再利用，达到环保经济的优点。
附图说明
图1是本发明制备流程图；
图2是本发明中的细磷尾矿粉照片；
图3是本发明中的镀铜微丝钢纤维照片。
图4是本发明实施例中混凝土块养护示意图；
图5是本发明实施例中抗折试验过程示意图；
图6是对比例中的混凝土试块抗折试验中侧向裂缝图；
图7是实施例C30组混凝土试块抗折试验中侧向裂缝图；
图8是实施例C40组混凝土试块抗折试验中侧向裂缝图；
图9是本发明实施例中劈裂试验测试抗拉强度图示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明内容进一步清晰完整说明，实施例中所述材料如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。所述实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
以下实施例中的磷尾矿粉产自湖北荆门，经立磨高细矿粉生产线生产，如图1所示，粒径4～45μm，密度2.81g/cm3，质量系数1.29，比表面积为431m2/kg，主要化学成分组成：P2O5占比5.15％、Al2O3占2比0.23％、Fe2O3占比2.26％、CaO占比37.50％、MgO占比16.53％、SO3占比5.53％、C占比8.53％、F占比2.92％、K2O占比0.07％，酸不溶物占比21.28％；主要矿物成分相组成为白云石CaMg(CO3)2、石英SiO2和磷灰石Ca5(PO4)3F；所选矿粉符合《磷尾矿处理处置技术规范》(GB/T38104-2019)；
实施例中的钢纤维采用镀铜微丝钢纤维，如图3所示，长度12mm，单丝直径为0.23mm，弹性模量215/GPa，密度7.97g/cm3，极限伸长率26％，拉伸强度≥2875/MPa。实施例中的水泥采用华新普通硅酸盐水泥，比表面积370m2/kg，密度3.25g/cm3；化学成分组成：SiO2占比22.85％、Al2O3占比4.74％、Fe2O3占比3.26％、CaO占比61.80％、MgO占比0.85％、SO3占比7.3％；矿物成分包含：硅酸三钙3CaO·SiO2，简式C3S，硅酸二钙2CaO·SiO2，简式C2S，铝酸三钙3CaO·Al2O3，简式C3A，铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3，简式C4AF，所选水泥符合《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)。
实施例中的粗骨料选用石灰石碎石，5～20mm连续一级级配，堆积密度1554kg/m3，含泥量0.1％，泥块含量：0.05％，针片状含量：2.7％，压碎指标：8.3％(石灰石碎石5-10mm压碎指标不考核)；其余指标满足II类技术要求，所选粗骨料符合《建筑用卵石、碎石》(GB/T14685-2011)。细骨料选用天然砂；天然砂的细度模数宜在2.2～3.0范围内，堆积密度1590kg/m3，表观密度2630kg/m3，含泥量0.9％，泥块含量：0.3％，含水率5.3％，所选细骨料符合《建筑用砂》(GB/T 14684—2011)。
实施例中的膨胀剂采用硫铝酸钙膨胀剂(CSR)，其主要成分为C4A3S,游离氧化钙和无水石膏，其比表面积为285m2/kg，1.18mm筛余为0.13％，初凝时间170min，终凝时间4.5h，水中7d膨胀率为0.037％，空气中21d膨胀率为0.006％，所选膨胀剂符合《混凝土膨胀剂》(GB23439—2009)。实施例中的减水剂选自HT-100聚羧酸高性能减水剂，液体为无色或棕红色透明液体。主要成分是分子量为500-5000的聚羧酸聚合物。
下面通过具体的实施例对本发明内容作进一步解释，本发明以C30、C40两个强度等级的混凝土配合比为例进行说明，其素混凝土的基础组分见表1：
表1为实施例磷尾矿粉-钢纤维耐热抗渗混凝土材料中素混凝土的基础组分中的配合比
通过将不同胶凝材料质量占比的磷尾矿粉和总体积占比的钢纤维加入上述两种强度等级的混凝土中形成以下实施例，具体如表2所示，并与素混凝土对比抗渗性，强度，耐热性能。
表2为实施例中磷尾矿粉质量份数和钢纤维总体积占比。
上表中以实施例C30-1及C40-A磷尾矿粉胶凝材料质量占比和钢纤维总体积占比准备原材料进行制备为例，其余实施例制备步骤均与之相同，不同的是其中材料掺量占比不同。
实施例C30-1中的磷尾矿粉-钢纤维协同改性的耐热抗渗混凝土材料，按照表1所示配合比和表2所示磷尾矿粉胶凝材料质量占比以及钢纤维总体积占比进行制备，具体制备过程如下：
步骤1：将粗骨料1400份，细骨料900份，水150份混合搅拌均匀；
步骤2：加入磷尾矿粉60份，水泥500份，搅拌30～60s，使其搅拌均匀；
步骤3：加入减水剂和水，减水剂用量为4份，水用量为150份，搅拌30～60s，使其搅拌均匀；
步骤4：加入膨胀剂，膨胀剂采用硫铝酸钙膨胀剂(CSR)，用量为55份，搅拌30～60s，使其搅拌均匀；
步骤5：加入钢纤维，搅拌120～180s，使其搅拌均匀，得到C30-1磷尾矿粉-钢纤维协同作用下增强混凝土耐热抗渗材料。
实施例C40-A中的磷尾矿粉-钢纤维协同改性的耐热抗渗混凝土材料，按照表1所示配合比和表2所示磷尾矿粉胶凝材料质量占比以及钢纤维总体积占比进行制备，具体制备过程如下：
步骤1：将粗骨料1430份，细骨料930份，水160份混合搅拌均匀；
步骤2：加入磷尾矿粉60份，水泥520份，搅拌30～60s，使其搅拌均匀；
步骤3：加入减水剂和水，减水剂用量为6份，水用量为160份，搅拌30～60s，使其搅拌均匀；
步骤4：加入膨胀剂，膨胀剂采用硫铝酸钙膨胀剂(CSR)，用量为75份，搅拌30～60s，使其搅拌均匀；
步骤5：加入钢纤维，搅拌120～180s，使其搅拌均匀，得到C40-A磷尾矿粉-钢纤维协同作用下增强混凝土耐热抗渗材料。
本发明所述C30,C40等级实施例如表2所示，共计24例；表2中的其它C30实施例中减水剂用量为用量均为4份，膨胀剂用量为55份，其余按照表2磷尾矿粉质量占比以及钢纤维总体积占比进行制备。表2中其它C40实施例减水剂用量为胶凝材料质量占比的0.45％，膨胀剂用量为胶凝材料质量占比的7.24％，其余按照表2磷尾矿粉胶凝材料质量占比以及钢纤维总体积占比进行制备。
对比例1：参照表1所示配合比制备C30素混凝土。
对比例2：参照表1所示配合比制备C40素混凝土。
其中混凝土制备参照GB/T14902-2012《预拌混凝土》进行实例及对比例制作；参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》、《纤维混凝土试验方法标准》、《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG 3420-2020、《耐热混凝土应用技术规程YB/T4252-2011》，如图4所示将制备好的试块进行养护；然后对实施例C30-1至C30-12，C40-A至C40-L及对比例1、2进行混凝土立方体抗压，抗渗，耐热性能，弯曲韧性进行对比试验；具体试验过程如下：
(1)抗压实施例对比例试样制备及试验：制成立方体(150×150×150mm)，如图9所示，均匀连续施加荷载，当立方体出现快速形变时，不能调整试验机油门，直至试件破坏，记下破坏极限荷载F(N)，其试验结果如表3所示。
(2)弯曲韧性实施例对比例试样制备及试验：制成标准小梁(150×150×350mm)，采用50-300kN抗折试验机即三分点处双点加荷，取0.05MPa/s-0.08MPa/s的加载速度，试验过程如图5所示，当试件接近破坏而开始迅速变形时，不能调整试验机油门，直至试件破坏，记下破坏极限荷载F(N)及下边缘断裂的位置，其试验结果如表3所示，试验后试块的断裂状态如图6至图8所示。
(3)抗渗性实施例对比例试样制备及试验：水压从0.2Mpa开始施加，每隔8h增加水压0.1Mpa，若6个试件中有3个表面开始渗水或加压至1.2Mpa时未出现渗水则试验停止，其试验结果如表3所示。
(4)耐热性能实施例对比例试样制备及试验：将试件制成(70.7×70.7×70.7mm)立方体，采用箱式加热炉不低于150℃/h升温速度进行加热，升至指定温度恒温3h，随后冷却至室温，取出恒温3h冷却后试样做抗压强度试验并记录实验值，其试验结果如表3所示。
表3为实施例与对比例中制备的混凝土立方体的抗压、抗渗、耐热及弯曲韧性对比试验结果
由表3可以看出，C30，C40实施例在原有素混凝土的基础之上加入相应质占比的磷尾矿粉以及总体积占比的钢纤维，总体而言混凝土在抗压强度、弯曲韧性、渗透等级，高温冷却后抗压强度均有良好的效果。
抗压强度：实施例中掺入的磷尾矿粉占胶凝材料质量比例的10～40％，钢纤维占材料总体积比例的1.5～2％，由表3可知，磷尾矿粉的加入对混凝土抗压强度均有所提高，当磷尾矿粉掺入100份，钢纤维的掺量1.75％时，效果最优，两种混凝土(C30),(C40)抗压强度分别提升10.4％和16.2％。
弯曲韧性：实施例中掺入磷尾矿粉60～120份，钢纤维占材料总体积比例的1.5～2％，由表3可知，钢纤维对混凝土有良好的增韧作用，当磷尾矿粉掺量100份，钢纤维的掺量1.75％时效果最佳，掺入钢纤维后混凝土的最大弯曲韧性指数可达素混凝土的23.32倍。
抗渗等级：实施例中掺入磷尾矿粉60～120份，钢纤维占材料总体积比例的1.5～2％，由表3可知，当磷尾矿粉掺量为60～80份时除C30实施例抗渗等级由P8提高至P10，其余实施例抗渗等级均由P8提高至P12,混凝土的平均渗透深度也下降了30mm以上，由此可见磷尾矿粉和刚纤维对混凝土抗渗效果的改良效果良好。
耐热性能：耐热性能从混凝土持续均匀升温然后冷却至常温后进行抗压试验进行验证，实施例中掺入磷尾矿粉60～120份，钢纤维占材料总体积比例的1.5～2％，由表3可知，素混凝土经高温冷却后抗压强度降低至原有的62.5％(C30),61.5％(C40)。实施例中掺入磷尾矿粉60～120份，钢纤维占材料总体积比例的1.5～2％，由表3可知，改良后混凝土经过高温冷却后抗压强度可达原有抗压强度的77.2％，当磷尾矿粉掺量100份，钢纤维的掺量1.75％时，高温冷却后抗压强度可达原有抗压强度的80％，由此可见，磷尾矿粉和刚纤维的掺入对混凝土的耐热性起到良好的改善作用。
综上所述，当磷尾矿粉掺量30％，钢纤维的掺量1.75％时，对混凝土的抗压强度，弯曲韧性，抗渗等级，耐热性能的提升最为明显。
以C30、C40混凝土为例，采用上述表1中配合比设计，将“二次投料低能降耗投料法”与“一次投料法”制成的试件进行强度、用料量进行对比，结果见表4。
表4是本发明中的施工方法与普通一次投料法制备的混凝土效果对比
不难看出，“二次投料低能降耗投料法”对于混凝土试件强度提升有着正向的影响，对于强度提升平均达到了13.5％，对于水泥用料减少率平均达到了5％。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种磷尾矿粉-钢纤维协同改良的耐热抗渗混凝土材料，其特征在于，所述耐热抗渗混凝土材料包括钢纤维和以下重量份的混合材料：粗骨料1350～1580份、细骨料810～1010份、水泥475～590份、水200～300份、磷尾矿粉75～113份，膨胀剂45～84份，减水剂3～7份；
所述耐热抗渗混凝土材料是先将上述细骨料、粗骨料和水混合搅拌30～60s，然后加入全部的水泥和磷尾矿粉，继续搅拌30～60s，再继续加入膨胀剂搅拌30～60s得到混合材料，最后将钢纤维在持续搅拌的状态下加入上述混合料中，并继续搅拌120～180s；
其中，所述钢纤维占上述混合材料总体积的1.5～2％；所述钢纤维采用长度12mm的镀铜微丝钢纤维，单丝直径为0.23mm，弹性模量215GPa，密度7.97g/cm3，极限伸长率26％，拉伸强度≥2875MPa；
所述磷尾矿粉的粒径4～45μm，密度2.81g/cm3，质量系数1.29，经立磨高细矿粉生产线生产，比表面积为431m2/kg；磷尾矿粉主要化学成分组成：P2O5占比5～6％、Al2O3占比0.2～0.3％、Fe2O3占比2～2.3％、CaO占比37～38％、MgO占比16～17％、SO3占比5～6％、C占比8～9％、F占比2.5～3％、K2O占比0.05～0.07％、酸不溶物占比22～23％；主要矿物成分相组成为CaMg(CO3)2、SiO2和Ca5(PO4)3F。
2.根据权利要求1所述的一种磷尾矿粉-钢纤维协同改良的耐热抗渗混凝土材料，其特征在于：所述水泥采用华新普通硅酸盐水泥，比表面积370m2/kg，密度3.25g/cm3；化学成分组成：SiO2占比22.85％、Al2O3占比4.74％、Fe2O3占比3.26％、CaO占比61.80％、MgO占比0.85％、SO3占比7.3％；矿物成分包含：3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3和4CaO·Al2O3·Fe2O3。
3.根据权利要求1或2所述的一种磷尾矿粉-钢纤维协同改良的耐热抗渗混凝土材料，其特征在于：所述粗骨料选用石灰石碎石，5～20mm连续一级级配。
4.根据权利要求1或2所述的一种磷尾矿粉-钢纤维协同改良的耐热抗渗混凝土材料，其特征在于：所述细骨料选用人工砂或天然砂；人工砂的细度模数在2.4～2.8范围内,天然砂的细度模数宜在2.2～3.0范围内。
5.根据权利要求1或2所述的一种磷尾矿粉-钢纤维协同作用下增强混凝土耐热抗渗材料，其特征在于：所述膨胀剂选用硫铝酸钙膨胀剂，其主要成分包括C4A3S、游离氧化钙和无水石膏，其比表面积为285m2/kg，1.18mm筛余为0.13％，膨胀剂的加入量占胶凝材料总重量的6～8％。
6.根据权利要求1或2所述的一种磷尾矿粉-钢纤维协同作用下增强混凝土耐热抗渗材料，其特征在于：所述减水剂选自HT-100聚羧酸高性能减水剂，主要成分是分子量为500-5000的聚羧酸聚合物。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的一种磷尾矿粉-钢纤维协同作用下增强混凝土耐热抗渗材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将按重量份数称取的810～1010份的细骨料、1350～1580份粗骨料、水100～150份、混合搅拌30～60s；所述细骨料选用人工砂或天然砂；人工砂的细度模数在2.4～2.8范围内,天然砂的细度模数宜在2.2～3.0范围内；所述粗骨料选用石灰石碎石；
(2)然后加入按重量份数计的470～590份水泥、75～113份磷尾矿粉，继续搅拌30～60s；所述水泥采用华新普通硅酸盐水泥；所述磷尾矿粉的粒径4～45μm，磷尾矿粉中氟含量占比2.92％，酸不溶物占比22.28％，主要矿物成分相组成为CaMg(CO3)2、SiO2和Ca5(PO4)3F；
(3)再加入按重量份数计的100～150份水，3～7份减水剂，继续搅拌30～60s；所述减水剂选自HT-100聚羧酸高性能减水剂，主要成分是分子量为500-5000的聚羧酸聚合物；
(4)然后，继续加入按重量份数计的45～84份膨胀剂，继续搅拌30～60s；所述膨胀剂选用硫铝酸钙膨胀剂；
(5)最后将上述组分总体积1.5～2％钢纤维在持续搅拌的状态下加入上述混合料中，并继续搅拌120～180s，得到磷尾矿粉-钢纤维增强混凝土耐热抗渗材料；其中，所述钢纤维采用长度12mm的镀铜微丝钢纤维。
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