專利名稱：礦渣聚丙烯纖維混凝土的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程，涉及一種礦渣聚丙烯纖維混凝土的制備方法，本 發(fā)明制備的礦渣聚丙烯纖維混凝土能顯著改善混凝土的和易性，減少坍落度 損失，抑制混凝土塑性開裂，提高混凝土抗折強度、抗拉強度、抗疲勞強度， 適用于水利、交通、城建等工程中長期承受拉應(yīng)力，經(jīng)受疲勞荷載的混凝土 部位。
背景技術(shù)：
混凝土是一種典型的脆性材料，它的抗拉強度很低，通常只有其抗壓強
度的10%左右，抗折強度只有其抗壓強度的9%左右。對于混凝土路面、橋面、 停車場等長期經(jīng)受車輛反復(fù)動荷載的部位，以及對于承受水流荷載的渠道等 水工建筑物，混凝土的抗折性能顯得尤為重要。混凝土長期經(jīng)受反復(fù)彎折和 反復(fù)受壓狀態(tài)，混凝土內(nèi)部微裂縫發(fā)展加速，導(dǎo)致裂紋相互貫通，使混凝 土出現(xiàn)裂縫和老化現(xiàn)象，縮短了工程壽命。對這些抗折強度有要求的混凝土 工程，應(yīng)采用符合抗折疲勞強度要求的高性能混凝土。
混凝土破壞最容易發(fā)生在受拉部位，混凝土由于抗拉強度較低引起的裂 縫破壞是當(dāng)今混凝土工程中存在的一個普遍現(xiàn)象。用纖維改善脆性材料的歷 史可以追溯到遠古時代，如，稻草麥秸稈被加入土坯中，馬毛、發(fā)毛加入抹 墻的泥灰中，上世紀六十年代后，將石棉纖維加入混凝土中改善混凝土的脆 性。到近年來，人們將化學(xué)纖維加入混凝土中以提高混凝土的抗拉性能。研 究證明，加入高彈性模量的鋼纖維、玻璃纖維，以及低彈性模量的聚丙烯纖 維、碳纖維等，均能不同程度地使混凝土克服了脆性和低抗拉強度的缺點， 能應(yīng)用于混凝土的受拉部位。在混凝土中加添的纖維品種很多，如碳纖維，
玻璃纖維，聚丙烯纖維等等形狀不一，長短不同。在這些纖維中，聚丙烯纖 維由于比重小、呈化學(xué)惰性、不被酸、堿、鹽腐蝕、不吸水、易于混凝土拌 合均勻，抗拉強度高、斷裂伸長率高、能吸收斷裂能量，價格低廉、成為了 應(yīng)用最成功的一種。聚丙烯纖維可以呈網(wǎng)狀，纏攪狀，束狀，加入混凝體系， 其中束狀是目前市場上最受歡迎的。利用聚丙烯纖維作為二級增強的復(fù)合混 凝土也越來越多地應(yīng)用在工程結(jié)構(gòu)中。同時，它能抑制混凝土塑性收縮裂縫， 增加抗折、抗拉強度，提高抗沖擊性、剩余強度、提高抗?jié)B性，提高抗凍融 性能等等。
自從1992年里約熱內(nèi)盧世界環(huán)境發(fā)展大會以來，環(huán)境保護問題尤其是 全球升溫與溫室氣體的排放問題已引起全人類的重視。水泥混凝土的大量應(yīng)
用對環(huán)境造成了污染?，F(xiàn)在世界水泥年產(chǎn)量已超過15億噸，約可制混凝土 60億1113以上(所用砂、石集料約達60億m3)，其中我國占1/3，從1997年 以來我國水泥年產(chǎn)量已達5億噸，并仍在繼續(xù)增長，預(yù)計2010年將達到18 億噸。其中小水泥占80%，以1噸熟料排放的C02估算，水泥工業(yè)排放的C02 量占工業(yè)、交通等排放總量的1/10到1/7，加上粉塵和有害氣體，對環(huán)境 是一大危害。
由于水泥生產(chǎn)過程中排出大量C02，減少水泥用量已經(jīng)成為環(huán)境保護的 要求，用一些工業(yè)廢渣，如粉煤灰、高爐礦渣代替部分水泥，也有用硅粉替 代部分水泥。從節(jié)省水泥用量和利用廢料兩種角度看，這都是造福社會、保 護環(huán)境的好辦法。
對高耐久性的高性能混凝土的要求以及對環(huán)境保護的要求已經(jīng)成為21 世紀高性能混凝土發(fā)展的兩個基本要求。
我國是發(fā)展中國家，近年來，基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展迅速，為高性能混凝土的發(fā) 展帶來了很大的空間。我國在解放初就有人主張在滿足強度要求的同時，必 須考慮耐久性。對有些工程而言，應(yīng)把混凝土的耐久性放在強度之前。與歐、
美、日等國基建工程己接近飽和不同，我國作為水泥混凝土生產(chǎn)大國，今后 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與住宅建筑需要量還將大量增加，故對水泥混凝土可持續(xù)發(fā)展 的問題應(yīng)倍加重視。
我國資深院士吳中偉于1994年率先提出了綠色高性能混凝土 GHPC (Green High Performance Concrete)概念，其后在美國、日本等國也提 出相似的概念。磨細摻合料是工業(yè)廢渣(粉煤灰，礦渣等)或磨細的石粉等 摻入混凝土中以取代部分水泥的粉狀物質(zhì)。使用了磨細摻合料后，取代了部 分水泥，從而使水泥用量減少，減少C02排放量，減少水化熱，也是目前混 凝土工業(yè)的趨勢。以粉煤灰取代40%左右的水泥，混凝土的抗壓強度、劈裂 抗拉強度，靜彈性模量等都得以提高，尤其后期強度增長較快。磨細礦渣加 入混凝土中，取代部分水泥，使混凝土的抗壓強度、抗折強度、抗拉強度有 不同程度的提高，而且減少了塌落度損失。
混凝土技術(shù)長期以來沒有根本性的變化，直到二十世紀末，高性能減水 劑和超細礦物摻合料的開發(fā)，才使泵送混凝土、自流平混凝土、水下不分散 混凝土、噴射混凝土、聚合物混凝土、高強高性能混凝土等新技術(shù)得到發(fā)展， 混凝土材料性能又有了新的飛躍。
超塑化劑，又叫高效減水劑，它的作用是
(1) 改善混凝土施工工作性；
(2) 減少水膠比，提高混凝土的強度和耐久性；
(3) 節(jié)約水泥，減少混凝土初始缺陷；
(4 )使混凝土的水膠比降到最低和流動性達到最大。 上世紀60年代以來，主要代表產(chǎn)品有萘系減水劑(NSF)和和三聚氰氨 磺酸鹽甲醛縮合物(MSF)，它們減水率較高，但混凝土塌落度損失快，通過 多次添加法、后摻法、與緩凝劑復(fù)合法解決間題時，往往出現(xiàn)一些操作上或 技術(shù)上的困難，甚至引起混凝土性能和質(zhì)量的不穩(wěn)定。進入21世紀，高性
能混凝土的生態(tài)化、高強化、輕質(zhì)化、多功能化對高效減水劑提出了更高的
要求，而聚羧酸系超塑化劑就是目前為止最好的，是完全不同與NSF， MSF 的"理想"減水劑，更能滿足實際需要的高性能減水劑。除具有高效減水、 改善混凝土孔結(jié)構(gòu)和密實程度等作用外，它還能控制混凝土的塌落度損失， 更好地解決混凝土的引氣、緩凝、泌水等問題。
吳中偉院士提出的玻璃纖維增強塑料的復(fù)合組分性能的超疊加效應(yīng)，即 1 + 2》3，尤其在HPC中十分明顯。進入21世紀，特種混凝土將會進一步發(fā) 展，其中一個主要的發(fā)展特點是有機和無機材料的復(fù)合，而高性能減水劑是 最重要的有機材料之一?；炷磷畲蟮娜秉c是脆性大，容易開裂，可通過纖 維、聚羧酸高效減水劑這些有機材料來降低混凝土的脆性?；炷翉?fù)合材料， 由于在混凝土中增加了纖維和細摻料，對高效減水劑的要求也更高，而聚羧 酸系超塑化劑就可以滿足要求，它與細摻料和水泥相容性更好，使混凝土的 界面過渡區(qū)相對密實，粘結(jié)強度高。能在低摻量時也能使混凝土具有高流動 性，并且在低水灰比時具有低粘度和塌落度保持性能。
高強、超高強混凝土應(yīng)用情況反映了整個國家的高性能減水劑的技術(shù)水 平。21世紀的減水劑將進一步向高性能多功能化、生態(tài)化、國際標準化的 方向發(fā)展。聚羧酸系超塑化劑正符合這一發(fā)展趨勢，具有廣闊的研究發(fā)展空 間。
國內(nèi)研究現(xiàn)狀及進展
1、聚丙烯纖維對混凝土性能的影響
我國對聚丙烯纖維的研究從上世紀90年代開始，大量的試驗研究側(cè)重 于聚丙烯纖維的力學(xué)性能研究，結(jié)果表明，加入聚丙烯纖維提高了混凝土的 抗拉強度，抗折強度等力學(xué)性能，增強了混凝土抑制裂縫的能力，提高混凝 土彎曲疲勞強度。到目前為止，我國在動荷載下聚丙烯纖維混凝土的變形發(fā) 展規(guī)律及損傷特性等方面的研究較為薄弱。對高溫后聚丙烯纖維混凝土的性
能研究引起國際同行關(guān)注，研究結(jié)果表明高溫后的聚丙烯纖維混凝土比普通 混凝土具有更高的抗壓強度保持率，抗爆裂能力比普通混凝土高。王平，方 曉，陳瑞生研究發(fā)現(xiàn)，高性能混凝土的抗火性能比普通混凝土差，在混凝 土中加入聚丙烯微纖維可作為一種有效的混凝土溫差補償抗裂手段。 2、礦渣對混凝土性能的影響
我國在礦渣混凝土性能研究方面更多地偏重于力學(xué)性質(zhì)的研究，優(yōu)化摻 合料細度和選擇適當(dāng)?shù)膿搅坎坏梢怨?jié)約水泥、改善新拌混凝土的流動性、 減少坍落度損失，而且還可以顯著提高混凝土強度。其中礦渣的活性指數(shù)是 決定其參與化學(xué)反應(yīng)的重要因素，而影響礦渣活性指數(shù)的因素主要有兩個-
礦渣的化學(xué)成分和細度。對于普通細度的礦渣，其抗壓強度降低20 30%，
但混凝土的各齡期劈裂抗拉強度均有較大提高。郭麗萍，孫偉，鄭克仁等，
研究了高摻量磨細礦渣混凝土的抗疲勞及破壞，結(jié)果表明，摻量為50%(占 水泥重量)和80%的礦渣混凝土疲勞壽命比對照組(不摻礦渣)要長，在應(yīng) 力水平大于或等于0.80時，50%礦渣摻量的混凝土具有最長的疲勞壽命，然 而，當(dāng)應(yīng)力水平低于0.80時，80%礦粉摻量的混凝土具有最長的疲勞壽命。 可以看出，礦渣減小了混凝土的脆性，增加了混凝土開裂能量吸收能力，從 而延長了疲勞壽命。
劉數(shù)華，方坤河，曾力，研究了降低高強混凝土脆性的方法，單摻25% 礦渣時，脆性指數(shù)(抗壓強度比抗折強度)最低，復(fù)摻與單摻差不多，但三 摻要降低得更多，將硅粉與聚丙烯再摻時，就能更加降低混凝土的脆性。纖 維摻量在0. 24%。
肖建莊、李杰、姜峰等，通過試驗結(jié)果表明，高溫作用會降低礦渣高性 能混凝土剪力墻的抗震能力，而摻加聚丙烯纖維可以顯著提高礦渣高性能混 凝土剪力墻高溫后的抗震性能.
劉海峰，高建明，王邊等，通過X射線衍射分析、界面顯微硬度的測 試和掃描電鏡觀察，對摻礦渣微粉混凝土中膠凝體系的水化以及集料-水泥 石界面進行研究.試驗結(jié)果表明，由于火山灰效應(yīng)，礦渣微粉的摻入有效地 減少了 CH晶體在界面區(qū)的富集，改善了集料與水泥漿體界面薄弱區(qū).隨著 礦渣微粉細度的增大，其效果更為明顯。 3聚羧酸系超塑化劑對混凝土性能的影響
聚羧酸系超增塑劑是繼萘系減水劑后的目前減水效果最好的高效減水
齊U，對多種水泥的適應(yīng)性更好，摻量低(0.15% 0.4%，相當(dāng)于其他高效減 水劑的1/3 1/5)、減水(20% 35%)增強(早期增加30% 140%，后期 增加20% 80%)幅度大，混凝土塌落度損失小，特別適于配制高強高性 能混凝土。在綜合性能上，聚羧酸系〉氨基〉脂肪族〉萘系；不必用甲醛， 生產(chǎn)與使用過程對環(huán)境無任何不良影響，是一種安全、綠色環(huán)保型高性能減 水劑。我國目前也已經(jīng)進行了聚羧酸系超塑化劑對混凝土性能的影響研究， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)聚羧酸系超塑化劑的保塑性明顯高于其它高效減水劑。從聚合物化 學(xué)結(jié)構(gòu)，分子鏈長度和形狀設(shè)計出發(fā)，合成開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的聚羧酸 系超增塑劑。胡建華、胡國棟從化學(xué)組分和分子形態(tài)出發(fā)，闡釋了聚羧酸系 超增塑劑的減水增塑機理。 存在的問題
以往對聚丙烯纖維的研究項目，在加了纖維后，在混凝土抗拉強度增加 的同時，帶來了三個問題
(1) 纖維在拌制混凝土過程中，易相互纏繞，結(jié)團，施工困難，甚至 需要人工將纏繞的纖維撕開撒勻。
(2) 加了纖維的混凝土抗壓強度顯著下降，最高者甚至下降50%，降
低了混凝土標號，在混凝土標號要求越來越高的設(shè)計趨勢下，很難滿足設(shè)計 要求和工程應(yīng)用。 (3)每公斤纖維在20元到280元不等，按目前的現(xiàn)狀，每立方混凝土 加0.9公斤纖維，增加了工程造價。
以往對礦渣混凝土的研究，礦渣作為水泥的替代物，礦渣的成分和活性 對混凝土最終性能的影響很大。
以往對聚羧酸系超塑化劑的研究，都是在水泥為膠結(jié)材料的系統(tǒng)中進行 的。到目前為止，尚未發(fā)現(xiàn)關(guān)于高分散性聚丙烯纖維、磨細礦渣、聚羧酸系 超塑化劑三者共同存在于水泥混凝土中的研究資料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種礦渣聚丙烯纖維混凝土的制備方法，該方 法將聚丙烯纖維、礦渣、聚羧酸系超塑化劑加入普通混凝土中，產(chǎn)生一種均 勻高性能的新型混凝土，本發(fā)明的方法可以直接應(yīng)用到水利、交通、城建等 各個行業(yè)的混凝土工程中，尤其用在承受拉應(yīng)力和反復(fù)動荷載，有抗疲勞要 求的混凝土結(jié)構(gòu)工程中。由于摻加了大量的磨細礦渣，從而使水泥用量減少， 以及引入聚羧酸系超塑化劑，在混凝土造價降低的情況下，提高了混凝土的 耐久性，從而將使礦渣纖維混凝土的應(yīng)用產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益和社會效益及 顯著的生態(tài)效益。
為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案 一種礦渣聚丙烯纖維混凝土的制備方法，其特征在于，具體包括下列步
驟
步驟一，將砂、石子洗凈晾干，并使中砂和石子處于干燥狀態(tài)； 步驟二，按砂、石子質(zhì)量比l : 1.61配制，并稱取水泥、礦渣，聚丙烯
纖維，聚羧酸系超塑化劑和水，其中，水泥在混凝土的含量為0. 32% 0. 17%; 礦渣在混凝土的含量為0. 17% 0.32%;聚丙烯纖維按混凝土體積比加入 0. 2% 0. 6%，聚羧酸系超塑化劑的加入量為3. 52 ml/kg 11. 55 ml/kg;水 在混凝土的含量為0. 17% 0. 22%;
步驟三，將聚羧酸系超塑化劑加入水中攪拌均勻，得到均勻混合液體； 步驟四，將砂、石子、聚丙烯纖維加入投入混凝土攪拌機中，開啟混凝 土攪拌機攪拌1分鐘；然后加入水泥和礦渣，繼續(xù)攪拌1分鐘；再加入步驟 三的混合液體，攪拌3分鐘；然后將混凝土攪拌機口用塑料膜包住，停歇2 分鐘，再攪拌5分鐘，即可得到相對均勻的礦渣聚丙烯纖維混凝土。
本發(fā)明制備的礦渣聚丙烯纖維混凝土，與相應(yīng)的普通混凝土相比具有以 下優(yōu)良性能
1) 混凝土拌合物塌落度經(jīng)時損失30分鐘減少50 75mm, 60分鐘減 少120 195mm， 90分鐘減少140 225mm;
2) 混凝土28大抗折強度提高11 58%，韌性指數(shù)120是普通混凝土的 1.4 13. 4倍，剩余強度因子R"'.加達到16 34;
3) 混凝土 28天劈拉強度提高14 64%;
4) 混凝土 28天抗折疲勞強度提高2.51 6.52倍。
5) 混凝土的抗沖擊性能、抗?jié)B性能等都得到大幅提高。
具體實施例方式
以下結(jié)合發(fā)明人給出的實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
本發(fā)明的礦渣聚丙烯纖維混凝土配合比如下表
水泥礦渣聚丙烯纖維 (體積百分率)砂石水聚羧酸系超塑化 齊!J (ml/kg)
0.32% 0.17%0.17% 0.32%0.2% 0. 6%11.610.17% 0.22%3.52 11.55
配合比設(shè)計中聚丙烯纖維含量指占混凝土體積的百分率，單位為％，聚
羧酸系超塑化劑的劑量是以膠結(jié)料(水泥+礦渣)質(zhì)量為基礎(chǔ)的毫升數(shù)表示
的，單位為ml/kg，水是指混凝土中的含水量。 本發(fā)明的驗證實驗采用原材料如下
1、水泥采用ASTM C-150規(guī)定的I型II型混合型，由BONSAL AMERICAN公司生產(chǎn)的硅酸鹽水泥。
2、 礦渣采用LAFARGE North America公司提供的NEWCEM優(yōu)質(zhì) 磨細礦渣，比表面積大于4800 cm2/g，符合ASTM989-05標準要求。
3、 聚丙烯纖維采用束狀聚丙烯纖維，長度為5 20mm，密度為 0.91g/cm3。
4、 聚羧酸系超塑化劑采用由美國GRACE建筑材料公司提供的 ADVA140高效減水劑，這是此公司新近開發(fā)的一種新型高效減水劑，其化 學(xué)成分與以前常見的高效減水劑不同，目前，還沒有相關(guān)這種外加劑的研究資料。
其化學(xué)成分如下
a. 環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷， 一元丁基乙醚共聚物(EthleneOxide-Propylene Oxide Copolymer monobutyl ether CAS3#00903 8-95-3 );
b. 聚丙烯酸水溶液(PolyacrylateAqueous Solution ， CAS #NJ801416030);
c. 葡萄糖酸鈉(Sodium gluconate, CAS#000527-07-l);
d. 水 (water, CAS#007732-18-5).
5、砂采用中砂，石子的級配為5mm 25讓連續(xù)級配。 本驗證實施例的礦渣聚丙烯纖維混凝土的制備方法如下 按照配方表將砂、石子洗凈晾干，準備好配料桶，將水按質(zhì)量稱好，聚 羧酸系超塑化劑按體積稱量好后，摻入水中，然后攪拌均勻，得到均勻混合 體；將砂、石子按質(zhì)量比1 : 1.61配制，聚丙烯纖維按體積比0.2% 0.6% 加入投入混凝土攪拌機中，開啟混凝土攪拌機攪拌1分鐘；加入水泥和礦渣 攪拌1分鐘；加入摻有聚羧酸系超塑化劑的水?dāng)嚢?分鐘；將混凝土攪拌機 口用塑料膜包住，停歇2分鐘，再攪拌5分鐘。這樣就可得到相對均勻的礦 渣聚丙烯纖維混凝土。
以下是發(fā)明人給出的具體實施例，需要說明的是，本發(fā)明不限于這些實
施例，根據(jù)申請人所作的實驗證明，只要在本發(fā)明的配方范圍，均可以達到
本發(fā)明的目的。
具體實施例1:
(1) 清洗中砂、石子并晾干，稱取698千克中砂，1126千克石子，使
中砂和石子處于干燥狀態(tài)；
(2) 將1211 ml的聚羧酸系超塑化劑稱量好與稱量好的151千克水?dāng)?拌均勻；
(3) 將占混凝土體積0.2%的聚丙烯纖維1.820千克稱好待用；
(4) 將224千克水泥和120千克礦渣稱好待用。
(5) 開啟攪拌機，將稱量好的砂、石子、聚丙烯纖維投入混凝土攪拌 倉中，開啟混凝土攪拌機攪拌1分鐘；加入水泥和礦渣攪拌1分鐘；加入摻 有聚羧酸系超塑化劑的水，繼續(xù)攪拌3分鐘；將攪拌機口用塑料膜包住停歇 2分鐘，再攪拌5分鐘。這樣就可得到相對均勻的混凝土拌合物。
本實施例制備的礦渣聚丙烯纖維混凝土的性能測試方法均按照以下國 際標準進行
塌落度ASTM C143-05a，混凝土塌落度測試標準方法； 塌落度損失ASTM C143-05a，凝土塌落度損失測試標準方法； 抗壓強度ASTM C39-05，混凝土圓柱體試樣抗壓強度試驗方法； 劈拉強度ASTM C496-04，混凝土圓柱體試樣劈拉強度試驗方法 抗折強度ASTM C78-02，混凝土簡支梁法抗折強度試驗方法； 彎折韌性ASTM C1550-05纖維混凝土彎折韌性試驗方法； 疲勞強度參照Ramakrishnan，V., Wu, G.Y.,和Hosalli, G,(1989)提出的試 驗方法；
試驗儀器設(shè)備
試驗采用的儀器設(shè)備為塌落度筒，INSTRON測試系統(tǒng)，MTS萬能材料 測試系統(tǒng)。
性能測試結(jié)果是
1、 混凝土拌合物塌落度損失30分鐘減少50mm， 60分鐘減少120mm， 90分鐘減少140mm;
2、 混凝土 28天抗折強度提高16%，韌性指數(shù)12。是普通混凝土的1.9
倍，剩余強度因子Rh,, 2。達到18;
3、 混凝土28天劈拉強度提高17%;
4、 混凝土28天抗折疲勞強度提高2.55倍。
5、 混凝土的抗沖擊性能、抗?jié)B性能等都得到大幅提高。 具體實施例2:
1、 清洗中砂、石子并晾干，稱取698千克中砂，1126千克石子，使中 砂和石子處于干燥狀態(tài)；
2、 將3973ml聚羧酸系超塑化劑稱量好與稱量好的151千克水?dāng)嚢杈鶆?
3、 將占混凝土體積0.4%的聚丙烯纖維3.640千克稱好待用；
4、 將155千克水泥和189千克礦渣稱好待用。
5、 開啟攪拌機，將稱好的砂、石子、聚丙烯纖維投入混凝土攪拌倉中， 開啟混凝土攪拌機攪拌1分鐘；加入水泥和礦渣攪拌1分鐘；加入摻有聚羧 酸系超塑化劑的水?dāng)嚢?分鐘；將攪拌機口用塑料膜包住停歇2分鐘，再攪 拌5分鐘。這樣就可得到相對均勻的混凝土拌合物。
本實施例制備的礦渣聚丙烯纖維混凝土的性能測試方法同實施例1，其 性能測試結(jié)果是
1 、混凝土拌合物塌落度損失30分鐘減少50mm， 60分鐘減少185mm， 90分鐘減少210mm;
2、 混凝土 28天抗折強度提高58%，韌性指數(shù)12()是普通混凝土的1.9 倍，剩余強度因子R,。, 2。達到28;
3、 混凝土28天劈拉強度提高17%;
4、 混凝土28天抗折疲勞強度提高5.42倍。
5、混凝土的抗沖擊性能、抗?jié)B性能等都得到大幅提高。 實施例3:
1、 清洗中砂、石子并晾千，稱取698千克中砂和1126千克石子，使中 砂和石子處于干燥狀態(tài)；
2、 將3054ml聚羧酸系超塑化劑稱量好與稱量好的151千克水?dāng)嚢杈鶆颍?br> 3、 將占混凝土體積0.6%的聚丙烯纖維5.460千克稱好待用；
4、 將189千克水泥和155千克礦渣稱好待用。
5、 開啟攪拌機，將稱好的砂、石子、聚丙烯纖維投入混凝土攪拌倉中， 開啟混凝土攪拌機攪拌1分鐘；加入水泥和礦渣攪拌1分鐘；加入慘有聚羧 酸系超塑化劑的水?dāng)嚢?分鐘；將攪拌機口用塑料膜包住停歇2分鐘，再攪 拌5分鐘。這樣就可得到相對均勻的混凝土拌合物。
本實施例制備的礦渣聚丙烯纖維混凝土的性能測試方法同實施例1，其 性能測試結(jié)果是
1 、混凝土拌合物塌落度損失30分鐘減少75mm， 60分鐘減少195mm， 90分鐘減少140mm;
2、 混凝土 28天抗折強度提高16%，韌性指數(shù)12。是普通混凝土的10.8 倍，剩余強度因子IV 2。達到32;
3、 混凝土 28天劈拉強度提高51%;
4、 混凝土28天抗折疲勞強度提高4.78倍。
5、 混凝土的抗沖擊性能、抗?jié)B性能等都得到大幅提高。
實施例4:
1、 清洗中砂、石子并晾干，稱取698千克中砂，1126千克石子，使中 砂、石子處于干燥狀態(tài)；
2、 將3879ml聚羧酸系超塑化劑稱量好與稱量好的110千克水?dāng)嚢杈鶆?
3、 將占混凝土體積0.5%的聚丙烯纖維4.550千克稱好待用；
4、 將124千克水泥和220千克礦渣稱好待用。5、開啟攪拌機，將稱好的砂、石子、聚丙烯纖維投入混凝土攪拌倉中， 開啟混凝土攪拌機攪拌1分鐘；加入水泥和礦渣攪拌1分鐘；加入摻有聚羧 酸系超塑化劑的水?dāng)嚢?分鐘；將攪拌機口用塑料膜包住停歇2分鐘，再攪 拌5分鐘。這樣就可得到相對均勻的混凝土拌合物。
本實施例制備的礦渣聚丙烯纖維混凝土的性能測試方法同實施例1，其 性能測試結(jié)果是
1 、混凝土拌合物塌落度損失30分鐘減少68mm， 60分鐘減少170mm， 90分鐘減少185mm;
2、 混凝土 28天抗折強度提高38%，韌性指數(shù)12()是普通混凝土的9.5 倍，剩余強度因子Ri。, 2。達到25;
3、 混凝土 28天劈拉強度提高28%;
4、 混凝土28天抗折疲勞強度提高3.85倍。
5、 混凝土的抗沖擊性能、抗?jié)B性能等都得到大幅提高。 采用本發(fā)明方法制備的礦渣聚丙烯纖維混凝土，由于摻入了聚羧酸系超
塑化劑，能夠使聚丙烯纖維在混凝土中分散均勻，混凝土拌和物粘聚性、保 水性、工作性好，而且新鮮混凝土塌落度損失大大減少，適于長距離運輸。 本發(fā)明的硬化混凝土的28天抗折強度、抗拉強度、抗動荷載疲勞強度顯著 提咼。
礦渣屬于鋼鐵工業(yè)的廢物，將礦渣加入混凝土，不僅實現(xiàn)了廢物利用， 響應(yīng)了國家有關(guān)環(huán)境保護、廢物利用的政策，而且由于礦渣的摻加量從35% 到65% (占膠結(jié)材料百分比)，大大減少了水泥用量，減少二氧化碳的排放 量，降低了水泥水化熱，并且降低了混凝土的造價。適用于在交通、水利、 城建工程中對受拉或承受反復(fù)動荷載的部位使用，具有較高的經(jīng)濟效益、社 會效益和生態(tài)效益。
權(quán)利要求
1.一種礦渣聚丙烯纖維混凝土的制備方法，其特征在于，具體包括下列步驟步驟一，將砂、石子洗凈晾干，并使中砂和石子處于干燥狀態(tài)；步驟二，按砂、石子質(zhì)量比1∶1.61配制，并稱取水泥、礦渣，聚丙烯纖維，聚羧酸系超塑化劑和水，其中，水泥在混凝土的含量為0.32％～0.17％；礦渣在混凝土的含量為0.17％～0.32％；聚丙烯纖維按混凝土體積比加入0.2％～0.6％，聚羧酸系超塑化劑的加入量為3.52ml/kg～11.55ml/kg；水在混凝土的含量為0.17％～0.22％；步驟三，將聚羧酸系超塑化劑加入水中攪拌均勻，得到均勻混合液體；步驟四，將砂、石子、聚丙烯纖維加入投入混凝土攪拌機中，開啟混凝土攪拌機攪拌1分鐘；然后加入水泥和礦渣，繼續(xù)攪拌1分鐘；再加入步驟三的混合液體，攪拌3分鐘；然后將混凝土攪拌機口用塑料膜包住，停歇2分鐘，再攪拌5分鐘，即可得到相對均勻的礦渣聚丙烯纖維混凝土。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的聚丙烯纖維的長度為 5mm 20mm，密度為0. 91g/cm3，
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的礦渣為磨細鐵礦渣， 其比表面積大于4800cm7g。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的水泥是普通硅酸鹽水泥。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的砂是中砂，所述的石 子的級配為5腿 25腿連續(xù)級配。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的聚羧酸系超塑化劑中 的固化物超過16%，主要成分為氧化氮-環(huán)氧丙烷共聚物；甲醚；聚丙烯酸 酯水溶液；葡萄糖酸鈉；水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦渣聚丙烯纖維混凝土的制備方法，將砂、石子按質(zhì)量比為1∶1.61配制，并稱取水泥、礦渣，聚丙烯纖維，聚羧酸系超塑化劑和水，其中，水泥在混凝土的含量為0.32％～0.17％；礦渣在混凝土的含量為0.17％～0.32％；聚丙烯纖維按混凝土體積比加入0.2％～0.6％，聚羧酸系超塑化劑的加入量為3.52ml/kg～11.55ml/kg；水在混凝土的含量為0.17％～0.22％；可直接應(yīng)用到水利、交通、城建等各個行業(yè)的混凝土工程中，尤其用在承受拉應(yīng)力及反復(fù)動荷載，有抗疲勞要求的混凝土結(jié)構(gòu)工程中。由于摻入了大量的礦渣，從而使水泥用量減少，以及引入聚羧酸系超塑化劑，在混凝土造價降低的情況下，提高了混凝土的耐久性，從而將使礦渣纖維混凝土的應(yīng)用產(chǎn)生較大的經(jīng)濟和社會效益及顯著的生態(tài)效益。
文檔編號C04B16/06GK101348356SQ20081015082
公開日2009年1月21日 申請日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者姚汝芳, 婁宗科, 張慧莉, 汪有科, 田堪良, 馬少軍 申請人:西北農(nóng)林科技大學(xué)