一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法
【专利摘要】本发明公开一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，所述的聚丙烯纤维混凝土由矿渣、粉煤灰、硅粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂和水组成，其制备方法即首先将干砂和石子用清水进行洗净晾干；然后将水泥和聚丙烯纤维搅拌混合均匀；然后将矿渣、粉煤灰、硅粉与所得的洗净晾干的干砂、石子一起倒入混凝土搅拌机，干拌0.5min，然后将混合好的水泥与聚丙烯纤维的混合物倒入混凝土搅拌机中，用塑料薄膜封住混凝土搅拌机口，进行干拌1min，然后倒入加入减水剂的水，进行搅拌4min，即得坍落度明显降低，抗压强度明显提高的聚丙烯纤维混凝土，该聚丙烯纤维混凝土中聚丙烯纤维分布均匀。
【专利说明】一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于土木工程，涉及一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，本发明的聚丙烯 纤维混凝土的制备方法能显著改善混凝土中聚丙烯纤维分散的均匀性，减少材料损失，抑 制混凝土塑性开裂，提高混凝土扛着强度、抗拉强度、抗疲劳强度，为实验提供更准确的数 据。该制备方法特别适用于实验室中测量聚丙烯纤维混凝土各项力学性能的试验。
【背景技术】
[0002] 混凝土是一种脆性材料，其抗拉强度远低于抗压强度、耐磨性差、易产生裂缝、抗 变形能力差等缺点影响了在某些特殊领域的应用。多年以来科学家们从原材料、配合比、夕卜 加剂、制造工艺、振捣方法和养护工艺等方面加以改进，但是无法从根本上改变混凝土的这 些弱点。
[0003] 随着科学技术的发展，纤维增强混凝土成为当代迅速发展的新兴复合建筑材料之 一，从多方面改善了混凝土的性能，大大提高混凝土的抗拉强度、变形能力、耐磨性、抗渗 性、抗冲击性等。纤维具有分散性好、高耐酸碱、抗辐射、抗冻防腐、增强增韧、掺加工艺简 单、价格低廉等优点，近年来被广泛掺加于混凝土中。
[0004] 目前国内外对纤维混凝土研究并不深入，因普通住宅并不是都需要聚丙烯纤维的 加入来提高性能，并且添加的比例还有待继续研究，并且，其制备方法大多是在混凝土搅拌 时直接投入，存在分布不均匀，容易成团等技术问题，从而降低了聚丙烯混凝土的性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了解决上述的聚丙烯纤维在混凝土中分布不均匀以及纤维容 易成团等技术问题而提供一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，该制备方法使聚丙烯纤维更 加均匀的加入到普通混凝土中，解决了聚丙烯纤维容易成团的问题，从而得到一种均匀、高 性能的聚丙烯纤维混凝土。
[0006] 本发明的技术方案 一种聚丙烯纤维混凝土，由矿渣、粉煤灰、硅粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂 和水组成，按每吨计算，其组成及含量如下： 矿渔 ll-12kg 粉煤灰 24-25kg 硅粉 12-14kg 干砂 230-232kg 石子 538_540kg 水泥 114-118kg 聚丙烯纤维 0. 36-0. 38kg 减水剂 I. 9-2. 02Kg 余量为水； 所述的矿渣粒径为l_2mm ; 所述的粉煤灰为国家一级，低钙粉煤灰，粒径为〇. 5-300 μ m ; 所述的娃粉粒径为〇. l_〇. 3 μ m ; 所述的干砂为普通江砂，细度模数2. 8,试验砂率30% ; 所述的石子级配为5-20mm连续级配； 所述的水泥优选为42. 5级普通硅酸盐水泥； 所述的聚丙烯纤维，束状单丝的长度3-20mm，直径31 μ m，密度为0. 91g/cm3 ; 所述的减水剂：YSP萘系高效减水剂，减水效率15%，胶凝材料质量分数的I. 2%。
[0007] 上述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，具体包括如下步骤： (1) 、将干砂和石子用清水进行洗净瞭干； (2) 、将水泥和聚丙烯纤维进行搅拌混合均匀； (3) 、将矿渣、粉煤灰、硅粉与步骤（1)所得的洗净晾干砂、石子一起倒入混凝土搅拌机， 干拌0. 5min，然后将步骤（2)所得的混合好的水泥与聚丙烯纤维的混合物倒入混凝土搅拌 机中，用塑料薄膜封住混凝土搅拌机口，进行干拌lmin，然后然后倒入加入减水剂的水，进 行搅拌4min，即得聚丙烯纤维混凝土。
[0008] 上述聚丙烯纤维混凝土的制备过程中，会出现了以下问题： 干燥的混凝土搅拌机会对制备的混凝土水灰比产生影响，使得水灰比下降，而潮湿的 混凝土搅拌机会使得干拌的拌料粘附在筒壁上，拌制后的混凝土坍落度较大，而敲打筒壁 后，粘在筒壁上的干料掉下，落入拌和料内，使拌制后的混凝土坍落度又变小，故混凝土坍 落度难于控制，影响混凝土质量，所以在制备时建议先润湿筒壁，晾晒一段时间再进行实 验。
[0009] 本发明的有益效果 本发明的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，由于采用了预先将水泥与聚丙烯纤维混 杂的方法，而不是与现有技术一样将聚丙烯纤维、骨料和胶凝材料直接投入混凝土搅拌机， 因此，最终所得的聚丙烯纤维混凝土在聚丙烯纤维分布方面，其均匀性与成团量方面都有 显著优势。
[0010] 进一步，本发明的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，最终所得的聚丙烯纤维 混凝土，根据（DL/T5144-2001)《水工混凝土施工规范》方法，采用一个上口 IOOmm，下口 200_，高300_喇叭状坍落度桶仪器对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度进行测定， 其值为3. 90-4. 08cm，其抗压强度经测定，28天后其值为385-40. 9MPa，即其坍落度明显降 低，抗压强度明显提高。
【具体实施方式】
[0011] 下面通过具体实施例对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
[0012] 本发明的各实施例中所用的聚丙烯纤维，束状单丝的长19mm，直径31 μ m，密度为 0. 91g/cm3的由江苏射阳强力纤维制造有限公司生产的聚丙烯纤维； 所用的减水剂=YSP萘系高效减水剂，减水效率15%，胶凝材料质量分数的1. 2%的由武 汉格瑞林生产的减水剂。
[0013] 除上述特殊说明之外，本发明的各实施例中所用的其他各种原料均为市售。
[0014] 实施例I 一种聚丙烯纤维混凝土，由矿渣、粉煤灰、硅粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂 和水组成，按每吨计算，其组成及含量如下： 矿渔 11.5kg 粉煤灰 24. 5kg 硅粉 13kg 干砂 231kg 石子 539kg 水泥 116kg 聚丙烯纤维 0. 37kg 水 62. 7kg 减水剂 1.93kg 所述的矿渔的粒径范围l-2mm ; 所述的干砂为普通江砂，细度模数2. 8,试验砂率30% ; 所述的石子级配为5-20mm连续级配； 所述的粉煤灰，国家一级，低钙粉煤灰，粒径范围〇. 5-300 μ m ; 所述的娃粉的粒径范围0. l-o. 3 μ m ; 所述的水泥为42. 5级普通硅酸盐水泥； 所述的聚丙烯纤维，束状单丝的长19mm，直径31 μ m，密度为0. 91g/cm3 ; 所述的减水剂：YSP萘系高效减水剂，减水效率15%，胶凝材料质量分数的I. 2%。
[0015] 上述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，具体包括如下步骤： (1) 、将干砂和石子用清水进行洗净瞭干； (2) 、将水泥和聚丙烯纤维搅拌混合均匀； (3) 、将矿渣、粉煤灰、硅粉与步骤（1)所得的洗净晾干的干砂、石子一起倒入混凝土搅 拌机，干拌〇. 5min，然后将步骤（2)所得的混合好的水泥与聚丙烯纤维的混合物倒入混凝 土搅拌机中，用塑料薄膜封住混凝土搅拌机口干拌lmin，然后倒入加入减水剂的水，进行搅 拌4min，即得聚丙烯纤维混凝土。
[0016] 根据（DL/T5144-2001)《水工混凝土施工规范》方法，采用一个上口 100謹，下口 200_，高300_喇叭状坍落度桶仪器对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度进行测定， 其值为4. 03cm ; 根据GB/T2611-1992《试验机通用技术要求》，GB/T3722-1992《液压式压力试验机》， T0551-2005《水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法》方法，采用SANS微型 控制电液伺服压力试验机对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的抗压强度进行测定，28天后其 值为 40. 9MPa。
[0017] 对照实施例1 一种聚丙烯纤维混凝土，按每吨计算，其组成及含量同实施例1。
[0018] 上述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，具体包括如下步骤： (1) 、将干砂和石子用清水进行洗净瞭干； (2) 、将水泥、聚丙烯纤维与步骤（1)所得的洗净晾干的干砂、石子一起倒入混凝土搅拌 机，干拌0. 5min混合均勻； (3 )、将矿渣、粉煤灰、硅粉倒入混凝土搅拌机中，用塑料薄膜封住混凝土搅拌机口干拌 0. 5min，然后倒入加入减水剂的水，进行搅拌4min，即得聚丙烯纤维混凝土。
[0019] 根据（DL/T5144-2001)《水工混凝土施工规范》方法，采用一个上口 100謹，下口 200_，高300_喇叭状坍落度桶仪器对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度进行测定， 其值为6-8cm ; 根据GB/T2611-1992《试验机通用技术要求》，GB/T3722-1992《液压式压力试验机》， T0551-2005《水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法》方法，采用SANS微型 控制电液伺服压力试验机对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的抗压强度进行测定，28天后其 值为 44. 2MPa。
[0020] 对照实施例2 一种聚丙烯纤维混凝土，按每吨计算，其组成及含量同实施例1。
[0021] 上述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，具体包括如下步骤： (1) 、将干砂和石子用清水进行洗净瞭干； (2) 、将水泥、步骤（1)所得的洗净晾干的干砂、石子、矿渣、粉煤灰、硅粉与加入减水剂 的水一起倒入混凝土搅拌机，拌4min混合均勻； (3) 、然后将聚丙烯纤维加入到凝土搅拌机中拌lmin，即得聚丙烯纤维混凝土。
[0022] 根据（DL/T5144-2001)《水工混凝土施工规范》方法，采用一个上口 100謹，下口 200_，高300_喇叭状坍落度桶仪器对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度进行测定， 其值为6-8cm ; 根据GB/T2611-1992《试验机通用技术要求》，GB/T3722-1992《液压式压力试验机》， T0551-2005《水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法》方法，采用SANS微型 控制电液伺服压力试验机对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的抗压强度进行测定，28天后其 值为 41. 6MPa。
[0023] 对照实施例3 一种聚丙烯纤维混凝土，按每吨计算，其组成及含量同实施例1。
[0024] 上述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，具体包括如下步骤： (1) 、将干砂和石子用清水进行洗净瞭干； (2) 、将矿渣、粉煤灰、硅粉与步骤（1)所得的洗净晾干的干砂、石子一起倒入混凝土搅 拌机，然后加入聚丙烯纤维，用塑料薄膜封住混凝土搅拌机口，拌Imin ; (3) 、将水泥倒入混凝土搅拌机中，干拌0.5min，然后倒入加入减水剂的水，进行搅拌 4min，即得聚丙烯纤维混凝土。
[0025] 根据（DL/T5144-2001)《水工混凝土施工规范》方法，采用一个上口 100謹，下口 200_，高300_喇叭状坍落度桶仪器对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度进行测定， 其值为3. 8cm ; 根据GB/T2611-1992《试验机通用技术要求》，GB/T3722-1992《液压式压力试验机》， T0551-2005《水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法》方法，采用SANS微型 控制电液伺服压力试验机对上述所得的聚丙烯纤维混凝土的抗压强度进行测定，28天后其 值为 38. 4MPa。
[0026] 从上述的实施例1、对照实施例1-3所得的坍落度、抗压强度等进行分析可以看 出，由于聚丙烯纤维掺入的方式的不同，最终所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度、抗压强度 均不同。本发明的制备方法所得的聚丙烯纤维混凝土的坍落度明显降低，抗压强度明显提 商。
[0027] 由于坍落度与混凝土的流动性正相关，根据坍落度可以看出，实施例1的混凝土 流动性要低于对照实施例1和2,但是略高于对照实施例3。说明实施例1中的制备方法有 效的使聚丙烯纤维均匀分布与混凝土内，并且保持了较好的流动性。
[0028] 由于抗压强度与聚丙烯纤维分散的均匀性正相关，根据抗压强度可以看出，实施 例1的抗压强度要略低于对照实施例1和2,但是高于对照实施例3。这是因为均匀分散的 聚丙烯纤维会导致初始破裂强度的降低，但是极限抗压强度会大幅提高。
[0029] 进一步，对上述的实施例1、对照实施例1-3所得的聚丙烯纤维混凝土中分别取 样，每个样2kg，每个实施例取4个样，将所取得的各实施例中的聚丙烯纤维混凝土用水洗 至无杂物程度后晒干，然后采用上海浦春电子天平秤JE2000仪器对上述所得的聚丙烯纤 维混凝土中的纤维分散均匀性进行测定，结果见下表：
【权利要求】
1. 一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，所述的聚丙烯纤维混凝土，由矿渣、粉煤灰、硅 粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂和水组成，按每吨计算，其组成及含量如下： 矿渔 ll-12kg 粉煤灰 24-25kg 硅粉 12-14kg 干砂 230-232kg 石子 538_540kg 水泥 114-118kg 聚丙烯纤维 0. 36-0. 38kg 减水剂 1. 9-2. 02Kg 余量为水； 所述的矿渣粒径为l_2mm ; 所述的粉煤灰为国家一级，低钙粉煤灰，粒径为〇. 5-300 ii m ; 所述的娃粉粒径为〇. l_〇. 3 y m ; 所述的干砂为普通江砂，细度模数2. 8,试验砂率30% ; 所述的石子级配为5-20mm连续级配； 所述的水泥为42. 5级普通硅酸盐水泥； 所述的聚丙烯纤维，束状单丝的长度3-20mm，直径31 ii m，密度为0. 91g/cm3 ; 所述的减水剂：YSP萘系高效减水剂，减水效率15%，胶凝材料质量分数的I. 2% ; 其特征在于其制备过程具体包括如下步骤： (1) 、将干砂和石子用清水进行洗净瞭干； (2) 、将水泥和聚丙烯纤维搅拌混合均匀； (3) 、将矿渣、粉煤灰、硅粉与步骤（1)所得的洗净晾干的干砂、石子一起倒入混凝土搅 拌机，干拌〇. 5min，然后将步骤（2)混合好的水泥与聚丙烯纤维的混合物倒入混凝土搅拌 机中，用塑料薄膜封住混凝土搅拌机口，进行干拌lmin，然后倒入加入减水剂的水，进行搅 拌4min，即得聚丙烯纤维混凝土。
2. 如权利要求1所述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，其特征在于所述的聚丙烯 纤维混凝土，由矿渣、粉煤灰、硅粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂和水组成，按每吨 计算，其组成及含量如下： 矿渔 Ilkg 粉煤灰 24kg 硅粉 12kg 干砂 230kg 石子 538kg 水泥 114kg 聚丙烯纤维 0. 36kg 减水剂 1.9Kg 余量为水。
3. 如权利要求1所述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，其特征在于所述的聚丙烯 纤维混凝土，由矿渣、粉煤灰、硅粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂和水组成，按每吨 计算，其组成及含量如下： 矿渔 11. 5kg 粉煤灰 24. 5kg 硅粉 13kg 干砂 231kg 石子 539kg 水泥 116kg 聚丙烯纤维 0. 37kg 减水剂 1.93Kg 余量为水。
4.如权利要求1所述的一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法，其特征在于所述的聚丙烯 纤维混凝土，由矿渣、粉煤灰、硅粉、干砂、石子、水泥、聚丙烯纤维、减水剂和水组成，按每吨 计算，其组成及含量如下： 矿渔 12kg 粉煤灰 25kg 硅粉 14kg 干砂 232kg 石子 540kg 水泥 118kg 聚丙烯纤维 0. 38kg 减水剂 2.02Kg 余量为水。
【文档编号】C04B28/00GK104310892SQ201410543947
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】杜曦, 王苏然, 陈有亮, 李昱琛, 聂大祥, 黄冀 申请人:上海理工大学