[发明专利]聚丙烯纤维增强碱矿渣胶凝材料

说明书

技术领域：

本发明涉及一种聚丙烯纤维增强碱矿渣胶凝材料。

背景技术：

在碱矿渣胶凝材料基体胶砂件抗折试验时，当达到最大破坏荷载的时候，试件突然折断，断面光滑平整，并伴有较大断裂声。碱矿渣胶凝材料脆性大，几乎没有延性特征，没有屈服阶段，直接发生破坏。

从碱矿渣胶凝材料微观形态分析无论是稻杆、麦秆、玉米秆，还是较粗钢纤维，都与基体紧密结合，并且过渡区完整且紧密，其中，较粗钢纤维则由于体积过大，受拉实验时，会出现较粗钢纤维拔出的现象。

为解决碱矿渣胶凝材料脆性大的问题，参考土坯墙的做法在土坯体中掺入一些聚丙烯纤维来提高其延性，试验中考虑向碱矿渣胶凝材料中掺入聚丙烯纤维来改善其脆性大的缺点。

发明内容：

本发明的目的是提供一种聚丙烯纤维增强碱矿渣胶凝材料。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

聚丙烯纤维增强碱矿渣胶凝材料，矿渣化学成分包括：二氧化硅36.9% ，氧化铝15.66% ，氧化钙37.57 % ，氧化镁9.3% ，氧化铁0.36%；活性指标：质量系数为1.69 碱性系数为0.97 活度系数为0.42，采用M=1.0与M=2.0两种模数的钾水玻璃，质量分数≥96.0 %的氢氧化钠，弹性模量为42GPa的聚丙烯纤维，自来水；

制备过程包括如下步骤：首先调节水玻璃模数，然后按比例称量水玻璃与氢氧化钠，将氢氧化钠缓慢倒入水玻璃中，并用玻璃棒搅拌至无明显絮状物，静置1.5h直至混合物完全放热。将称量好的矿渣倒入搅拌锅，倒入调整好模数的水玻璃搅拌1min，加入称量后的水，再搅拌5~8min，将称量好的聚丙烯纤维放入搅拌锅，再搅拌1min，然后将搅拌好的材料倒入模具中，再放在混凝土振动台上震荡，至表面平整，无气泡逸出；待试件表面结硬时用保鲜膜包裹住以防止试件表面开裂，将试件放入恒温恒湿养护箱中养护；24h后拆除模具，将试件放入恒温恒湿养护箱中养护。

本发明的有益效果：

1.本发明聚丙烯纤维单位体积最小，相较于其他纤维（稻杆、麦秆、玉米秆，较粗钢纤维）与基体结合最为紧密，受力时，麦秆与较粗钢纤维被拔出，而聚丙烯纤维完全嵌入到基体中，可以看出，聚丙烯纤维会对基体延性有极大提高。

本发明掺入聚丙烯纤维的碱矿渣胶凝材料胶砂件的抗压及抗折的强度，随着养护时间的延长而提高。而对于碱12%，水用量35%的抗折强度，加入聚丙烯纤维有提升效果，并且随着养护天数的增加，加入聚丙烯纤维的碱矿渣胶凝材料与无任何纤维的碱矿渣胶凝材料基体相比，有明显提升。

本发明中聚丙烯纤维与麦秆、稻杆一样，具有自重小，质量轻的特点，但是相同掺量的情况下，其体积最大，在胶砂件中所占比例最大，并且由于其很容易在胶砂件中分布均匀，且聚丙烯纤维弹性模量大，材料的延性提高较明显，在进行完抗压抗折试验后，胶砂件虽有裂缝但裂缝微小可自闭合，且整体形态基本保持完整，材料已出现明显的延性特征。

附图说明：

附图1是本发明基体试件抗折强度随养护龄期的变化曲线示意图。

其中：A是指碱含量14%，水胶比0.3的碱矿渣胶凝材料的抗折强度曲线图。B是指碱含量12%，水用量35%的碱矿渣胶凝材料的抗折强度曲线图。

附图2是本发明掺入聚丙烯纤维胶砂件抗压强度变化示意图。

附图3是本发明掺入聚丙烯纤维胶砂件抗折强度变化示意图。

附图4是本发明加入不同纤维胶砂件抗压强度。

附图5是本发明麦秆纤维微观形态示意图。

附图6是本发明玉米秆纤维微观形态示意图。

附图7是本发明稻秆纤维微观形态示意图。

附图8是本发明聚丙烯纤维微观形态示意图。

附图9是本发明较粗钢纤维微观形态示意图。

附图10是本发明在200℃后试件中聚丙烯纤维扫面电镜图。

附图11是本发明在400℃后试件中聚丙烯纤维扫面电镜图。

附图12是本发明在600℃后试件中聚丙烯纤维扫面电镜图。

附图13是本发明在800℃后试件中聚丙烯纤维扫面电镜图。

具体实施方式：

实施例1：

一种聚丙烯纤维增强碱矿渣胶凝材料及其制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）原材料及配比：