CN111470828A - 一种新型纤维增强碱激发矿渣混凝土材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种制备纤维增强碱激发矿渣混凝土材料及其制备方法。该混凝土材料由矿渣、氢氧化钠、水玻璃、砂子、碎石、煤矸石、水、高效减水剂、玄武岩纤维组成。各组分含量按质量分数计算，其比例为：矿渣414份，氢氧化钠29份，水玻璃138份，砂子515份，碎石717份，煤矸石239份，水166份，高效减水剂8份，玄武岩纤维13.3份。本发明所得到的新型混凝土材料，玄武岩纤维与混凝土基体粘结良好，其耐拉强度和抗裂纹能力显著提升，高于普通混凝土。由于纤维在混凝土内部能减小混凝土收缩和抑制裂缝的发展，并且混凝土受到外部荷载时，能均匀的传递荷载，避免混凝土内部应力集中，出现破坏，可以极大提高混凝土整体强度。

Description

一种新型纤维增强碱激发矿渣混凝土材料及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土建筑材料领域，具体涉及一种新型纤维增强碱激发矿渣混凝土材料及其制备方法。
背景技术
碱激发矿渣混凝土作为一种绿色环保材料，可以降低由于生产水泥而释放的CO2。矿渣是在炼铁过程中产生的废料，但因其本身性质，可经碱激发出其潜在活性。煤矸石作为一种大宗固体废物，堆积形成矸石山对土地、空气和水会造成污染。将煤矸石作为骨料掺入碱激发矿渣混凝土中，可以大量利用固体废料，是一种有益的尝试；但煤矸石掺入碱激发矿渣混凝土之后，会降低混凝土的强度，同时由于碱激发矿渣混凝土的劈裂抗拉强度与抗折强度较低，因此有必要通过掺入纤维改善碱激发矿渣混凝土的力学性能。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种新型纤维增强碱激发矿渣混凝土材料及其制备方法。
一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所需的材料称量准确，矿渣414份，氢氧化钠29份，水玻璃138 份，砂子515份，碎石717份，煤矸石239份，水166份，高效减水剂8份，玄武岩纤维13.3份。
(2)用一部分水先行配制氢氧化钠溶液，静置一段时间后，将水玻璃倒入其中，配制碱激发溶液。
(3)将矿渣、砂子、碎石、煤矸石、高效减水剂拌和均匀，在此过程中应逐步加入玄武岩纤维，防止纤维结团。
(4)将所配制的碱激发溶液逐步倒入所拌和的材料中去，倒入溶液的同时及时搅拌，以便矿渣被充分激发。将剩余的水加入混凝土材料中再次拌和均匀既得。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于将所需的水分为两份，一份先行配制碱激发溶液，另一部分待拌和混凝土时加入。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于矿渣采用S95级。砂子采用天然砂，碎石为天然碎石粒径为10-20mm,煤矸石选择阜新市平安煤矿，经破碎后使用，粒径为10-20mm。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于水玻璃模数为3.3，波美度为40。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于高效减水剂选用聚羧酸高效减水剂。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于玄武岩纤维规格为长度6mm，直径18μm，密度2650kg/m3。
本发明有益效果：本发明不仅处理了工业和煤业的废弃物问题，而且经过研究利用这些废物制备出一种新型纤维增强碱激发矿渣混凝土材料。所制备的新型混凝土克服了普通混凝土抗拉、抗折强度低，收缩大的缺点。开创性地提供了新型的建筑材料，可用于桥梁建设，房屋楼板建设，为类似混凝土的配制提供参考依据，推广新型混凝土的工程应用，解决天然砂石资源紧张的问题。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所需的材料称量准确，矿渣414份，氢氧化钠29份，水玻璃138 份，砂子515份，碎石717份，煤矸石239份，水166份，高效减水剂8份，玄武岩纤维13.3份。
(2)用所有水先行配制氢氧化钠溶液，静置一段时间后，将水玻璃倒入其中，配制碱激发溶液。
(3)将矿渣、砂子、碎石、煤矸石、高效减水剂拌和均匀，在此过程中应逐步加入玄武岩纤维，防止纤维结团。
(4)将所配制的碱激发溶液逐步倒入所拌和的材料中去，倒入溶液的同时及时搅拌，以便矿渣被充分激发。再次拌和均匀既得。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于矿渣采用S95级。砂子采用天然砂，碎石为天然碎石粒径为10-20mm,煤矸石选择阜新市平安煤矿，经破碎后使用，粒径为10-20mm。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于水玻璃模数为3.3，波美度为40。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于高效减水剂选用聚羧酸高效减水剂。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿混凝土材料，其特征在于玄武岩纤维规格为长度6mm，直径18μm，密度2650kg/m3。纤维掺入时应缓慢掺入，充分搅拌，防止结团。
本实施例制备的纤维增强碱激发矿渣混凝土的坍落度和力学强度如表所示。
Figure RE-GDA0002523327710000021
实施例2
一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所需的材料称量准确，矿渣414份，氢氧化钠29份，水玻璃138 份，砂子515份，碎石717份，煤矸石239份，水166份，高效减水剂8份，玄武岩纤维13.3份。
(2)用一部分水先行配制氢氧化钠溶液，静置一段时间后，将水玻璃倒入其中，配制碱激发溶液。
(3)将矿渣、砂子、碎石、煤矸石、高效减水剂、玄武岩纤维一起拌和。
(4)将所配制的碱激发溶液逐步倒入所拌和的材料中去，倒入溶液的同时及时搅拌，以便矿渣被充分激发。再次拌和均匀既得。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于矿渣采用S95级。砂子采用天然砂，碎石为天然碎石粒径为10-20mm,煤矸石选择阜新市平安煤矿，经破碎后使用，粒径为10-20mm。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于水玻璃模数为3.3，波美度为40。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于高效减水剂选用聚羧酸高效减水剂。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于玄武岩纤维规格为长度6mm，直径18μm，密度2650kg/m3。
本实施例制备的纤维增强碱激发矿渣混凝土的坍落度和力学强度如表所示。
Figure RE-GDA0002523327710000031
实施例3
本实施例提供一种新型纤维增强碱激发矿渣混凝土材料及其制备方法，其配制流程要点如下：
一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所需的材料称量准确，矿渣414份，氢氧化钠29份，水玻璃138 份，砂子515份，碎石717份，煤矸石239份，水166份，高效减水剂8份，玄武岩纤维13.3份。
(2)用一部分水先行配制氢氧化钠溶液，静置一段时间后，将水玻璃倒入其中，配制碱激发溶液。
(3)将矿渣、砂子、碎石、煤矸石、高效减水剂拌和均匀，在此过程中应逐步加入玄武岩纤维，防止纤维结团。
将所配制的碱激发溶液逐步倒入所拌和的材料中去，倒入溶液的同时及时搅拌，以便矿渣被充分激发。将剩余的水加入混凝土材料中再次拌和均匀既得。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于将所需的水分为两份，一份先行配制碱激发溶液，另一部分待拌和混凝土时加入。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于矿渣采用S95级。砂子采用天然砂，碎石为天然碎石粒径为10-20mm,煤矸石选择阜新市平安煤矿，经破碎后使用，粒径为10-20mm。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于水玻璃模数为3.3，波美度为40。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于高效减水剂选用聚羧酸高效减水剂。
根据权利要求所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于玄武岩纤维规格为长度6mm，直径18μm，密度2650kg/m3。纤维掺入时应缓慢掺入，充分搅拌，防止结团。
本实施例制备的纤维增强碱激发矿渣混凝土的坍落度和力学强度如表所示。
Figure RE-GDA0002523327710000032
Figure RE-GDA0002523327710000041
本实施例在制备新型纤维增强碱激发矿渣混凝土中，首先将水分为两部分，一部分用来配制碱激发溶液，以获得较高的碱浓度环境，充分激发矿渣的活性，以利于混凝土强度的增长。另一部分水待矿渣活性被充分激发后加入，一方面不影响混凝土强度增长，另一方面有利于混凝土的和易性及混凝土拌和的均匀性。拌和混凝土时，应避免纤维的一次性全部加入，玄武岩纤维应缓慢加入充分搅拌，以利于纤维的分散，提高混凝土的整体强度。纤维增强碱激发矿渣混凝土在初期强度形成时，能抑制混凝土的收缩，防止裂缝的产生和扩大。当混凝土承受外部荷载时，纤维能够使混凝土内部应力重新分布，避免应力集中。当外部荷载过大，混凝土开始出现裂缝时，首先纤维拔出混凝土基体时，会消耗能量。其次，桥接在裂缝两侧的纤维能阻止裂缝的进一步发展。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变形。

Claims (6)

1.一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所需的材料称量准确，矿渣414份，氢氧化钠29份，水玻璃138份，砂子515份，碎石717份，煤矸石239份，水166份，高效减水剂8份，玄武岩纤维13.3份。
(2)用一部分水先行配制氢氧化钠溶液，静置一段时间后，将水玻璃倒入其中，配制碱激发溶液。
(3)将矿渣、砂子、碎石、煤矸石、高效减水剂拌和均匀，在此过程中应逐步加入玄武岩纤维，防止纤维结团。
(4)将所配制的碱激发溶液逐步倒入所拌和的材料中去，倒入溶液的同时及时搅拌，以便矿渣被充分激发。将剩余的水加入混凝土材料中再次拌和均匀既得。
2.根据权利要求1所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于将所需的水分为两份，一份先行配制碱激发溶液，另一部分待拌和混凝土时加入。
3.根据权利要求1所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于矿渣采用S95级。砂子采用天然砂，碎石为天然碎石粒径为10-20mm,煤矸石选择阜新市平安煤矿，经破碎后使用，粒径为10-20mm。
4.根据权利要求1所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于水玻璃模数为3.3，波美度为40。
5.根据权利要求1所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于高效减水剂选用聚羧酸高效减水剂。
6.根据权利要求1所述的一种纤维增强碱激发矿渣混凝土材料，其特征在于玄武岩纤维规格为长度6mm，直径18μm，密度2650kg/m3。
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