本發(fā)明申請(qǐng)涉及建材領(lǐng)域，尤其涉及一種混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料及其制備方法。

背景技術(shù)：
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堿礦渣膠凝材料是以工業(yè)廢棄物高爐礦渣作為主要原材料，堿性化合物或堿工業(yè)廢料作為激發(fā)劑激發(fā)而成的膠凝材料。與傳統(tǒng)水泥相比，堿礦渣膠凝材料具有更高的強(qiáng)度，更低的水化熱和更小的能耗等優(yōu)勢(shì)。從材料性能層面看，堿礦渣膠凝材料有更好的快硬性、抗凍性、抗腐蝕性、護(hù)筋性等優(yōu)異的性能。從生產(chǎn)工藝層面看，堿礦渣膠凝材料具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、投資少，礦渣利用率高、污染小的突出優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)成為建筑領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料及其制備方法。

上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，其組成包括：礦渣、鉀水玻璃、氫氧化鈉、微細(xì)鋼纖維、聚丙烯纖維和水，其重量份數(shù)為：礦渣44~73.8份、鉀水玻璃10~19.30份、氫氧化鈉0.40~4.60份、微細(xì)鋼纖維0.3~1.10份、聚丙烯纖維5~11份和水10.50~20份。

所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，其重量份數(shù)為：礦渣44份、鉀水玻璃19.30份、氫氧化鈉4.60份、微細(xì)鋼纖維1.10份、聚丙烯纖維11份和水20份。

所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，礦渣73.8份、鉀水玻璃10份、氫氧化鈉0.40份、微細(xì)鋼纖維0.30份、聚丙烯纖維5份和水10.50份。

所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，礦渣54.6份、鉀水玻璃13份、氫氧化鈉3份、微細(xì)鋼纖維1.10份、聚丙烯纖維13份和水15.50份。

所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，礦渣62.8份、鉀水玻璃13份、氫氧化鈉3.50份、微細(xì)鋼纖維0.3份、聚丙烯纖維5份和水15.40份。

所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，所述的礦渣，其化學(xué)成分主要有：二氧化硅36.9%氧化鋁15.66% 氧化鈣37.57% 氧化鎂9.3% 氧化鐵0.36%；活性指標(biāo)主要為：質(zhì)量系數(shù)=1.69、堿性系數(shù)=0.97、活度系數(shù)=0.42。

所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，所述的鉀水玻璃，鉀水玻璃俗稱泡花堿，質(zhì)地粘稠，一般顯青灰色或者淡黃色，這是由于其中含有雜質(zhì)，若無(wú)雜質(zhì)，則是無(wú)色透明，可溶于水，主要成分是堿金屬硅酸鹽，化學(xué)式為，其波美度46.3，密度1.465，模數(shù)1，質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)含氧化鉀15.98%、二氧化硅28.15%。

所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，所述的氫氧化鈉，氫氧化鈉（），苛性鈉，俗稱火堿、燒堿，是一種無(wú)色透明晶體，易溶于水，溶于水后溶液呈強(qiáng)堿性，具有強(qiáng)腐蝕性，易吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，所以不宜長(zhǎng)期暴露在空氣中，防止其潮解變質(zhì)。

所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，所述的混雜纖維包含微細(xì)鋼纖維和聚丙烯纖維，所述的微細(xì)鋼纖維，常用截面為圓形的長(zhǎng)直鋼纖維，其長(zhǎng)度為10～60mm，直徑為0.2～0.6mm，長(zhǎng)徑比為30～100；為增加鋼纖維和膠凝材料的界面粘結(jié)，可選用各種異形的鋼纖維，其截面有矩形或鋸齒形或彎月形；截面尺寸沿長(zhǎng)度而交替變化的；有波形的或圓圈狀的或端部放大的或帶彎鉤的，所述的聚丙烯纖維，聚丙烯纖維彈性模量為42GPa。

所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料的制備方法，所述的制備方法按如下步驟操作：（1）依據(jù)確定好的比例用衡器稱量各種原料的質(zhì)量；（2）在反應(yīng)容器中，放入鉀水玻璃，再將稱量好的氫氧化鈉顆粒倒入稱量好的鉀水玻璃中，用玻璃攪拌棒攪拌均勻，直至氫氧化鈉完全溶解，即溶液中沒(méi)有懸浮白色絮狀物，再將盛裝有調(diào)整好模數(shù)的鉀水玻璃的反應(yīng)容器，放置在陰涼干燥通風(fēng)處?kù)o置1.5h，釋放溶解氫氧化鈉所產(chǎn)生的熱量，直到溶液溫度降至常溫：（3）將稱量好的礦渣放入攪拌鍋中，與靜置好的鉀水玻璃混合，然后用攪拌機(jī)低速慢攪1min左右，期間將稱量好的水倒入，用玻璃攪拌棒繼續(xù)攪拌，使得水、鉀水玻璃和礦渣充分溶解，繼續(xù)用攪拌機(jī)低速慢攪約2~8min，直到膠凝材料混合均勻；（4）膠凝材料混合均勻后將稱量好的微細(xì)鋼纖維和聚丙烯纖維加入，繼續(xù)用攪拌機(jī)低速慢攪約1min，得溶性混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料；（5）對(duì)溶性混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料注入相應(yīng)尺寸的模具中，然后在混凝土振動(dòng)臺(tái)上震蕩，排出其中的氣泡，最后包上一層保鮮膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，完成規(guī)定的養(yǎng)護(hù)時(shí)間即得凝固混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料。

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明的堿礦渣膠凝材料，與傳統(tǒng)水泥相比，堿礦渣膠凝材料具有更高的強(qiáng)度，更低的水化熱和更小的能耗等優(yōu)勢(shì)。

本發(fā)明的堿礦渣膠凝材料，從材料性能層面看，堿礦渣膠凝材料有更好的快硬性、抗凍性、抗腐蝕性、護(hù)筋性等優(yōu)異的性能。

本發(fā)明的堿礦渣膠凝材料，從生產(chǎn)工藝層面看，堿礦渣膠凝材料具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、投資少，礦渣利用率高、污染小的突出優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)成為建筑領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

本發(fā)明的堿礦渣膠凝材料，為增加鋼纖維和膠凝材料的界面粘結(jié)，可選用各種異形的鋼纖維，其截面有矩形、鋸齒形、彎月形的；截面尺寸沿長(zhǎng)度而交替變化的；波形的；圓圈狀的；端部放大的或帶彎鉤的。

本發(fā)明的堿礦渣膠凝材料，所采用的微細(xì)鋼纖維可用冷拔鋼絲切斷、薄鋼板剪切、鋼塊或鋼錠銑削以及熔鋼抽紗等方法制造。

本發(fā)明的堿礦渣膠凝材料，在膠凝材料中摻加適量的微細(xì)鋼纖維，可提高其抗拉、抗彎強(qiáng)度，并大幅度地提高其韌性和抗沖擊強(qiáng)度。

本發(fā)明的堿礦渣膠凝材料，通過(guò)聚丙烯纖維在基體內(nèi)的均勻分布，減輕了基體的質(zhì)量；提高了基體本身的抗折、抗沖擊強(qiáng)度，減少了基體的脆性斷裂，增加了基體的延性，提高了基體的抗拉性。

附圖說(shuō)明：

附圖1是本發(fā)明的基體與纖維材料的配合比的列表。

附圖2是本發(fā)明的混雜纖維增強(qiáng)AASCM各項(xiàng)強(qiáng)度列表。

附圖3是本發(fā)明的AASCM基體的受拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖。

附圖4是本發(fā)明的受拉試件的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1：

一種混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，其組成包括：礦渣、鉀水玻璃、氫氧化鈉、微細(xì)鋼纖維、聚丙烯纖維和水，其重量份數(shù)為：礦渣44~73.8份、鉀水玻璃10~19.30份、氫氧化鈉0.40~4.60份、微細(xì)鋼纖維0.3~1.10份、聚丙烯纖維5~11份和水10.50~20份。

實(shí)施例2：

根據(jù)實(shí)施例1所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，其重量份數(shù)為：礦渣44份、鉀水玻璃19.30份、氫氧化鈉4.60份、微細(xì)鋼纖維1.10份、聚丙烯纖維11份和水20份。

實(shí)施例3：

根據(jù)實(shí)施例1所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，礦渣73.8份、鉀水玻璃10份、氫氧化鈉0.40份、微細(xì)鋼纖維0.30份、聚丙烯纖維5份和水10.50份。

實(shí)施例4：

根據(jù)實(shí)施例1所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，礦渣54.6份、鉀水玻璃13份、氫氧化鈉3份、微細(xì)鋼纖維1.10份、聚丙烯纖維13份和水15.50份。

實(shí)施例5：

根據(jù)實(shí)施例1所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，礦渣62.8份、鉀水玻璃13份、氫氧化鈉3.50份、微細(xì)鋼纖維0.3份、聚丙烯纖維5份和水15.40份。

實(shí)施例6：

根據(jù)實(shí)施例1或2或3或4或5所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，所述的礦渣，其化學(xué)成分主要有：二氧化硅36.9%氧化鋁15.66% 氧化鈣37.57% 氧化鎂9.3% 氧化鐵0.36%；活性指標(biāo)主要為：質(zhì)量系數(shù)=1.69、堿性系數(shù)=0.97、活度系數(shù)=0.42。

實(shí)施例7：

根據(jù)實(shí)施例1或2或3或4或5所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，所述的鉀水玻璃，鉀水玻璃俗稱泡花堿，質(zhì)地粘稠，一般顯青灰色或者淡黃色，這是由于其中含有雜質(zhì)，若無(wú)雜質(zhì)，則是無(wú)色透明，可溶于水，主要成分是堿金屬硅酸鹽，化學(xué)式為，其波美度46.3，密度1.465，模數(shù)1，質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)含氧化鉀15.98%、二氧化硅28.15%。

實(shí)施例8：

根據(jù)實(shí)施例1或2或3或4或5所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，所述的氫氧化鈉，氫氧化鈉（），苛性鈉，俗稱火堿、燒堿，是一種無(wú)色透明晶體，易溶于水，溶于水后溶液呈強(qiáng)堿性，具有強(qiáng)腐蝕性，易吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，所以不宜長(zhǎng)期暴露在空氣中，防止其潮解變質(zhì)。

實(shí)施例9：

根據(jù)實(shí)施例1或2或3或4或5所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料，所述的混雜纖維包含微細(xì)鋼纖維和聚丙烯纖維，所述的微細(xì)鋼纖維，常用截面為圓形的長(zhǎng)直鋼纖維，其長(zhǎng)度為10～60mm，直徑為0.2～0.6mm，長(zhǎng)徑比為30～100；為增加鋼纖維和膠凝材料的界面粘結(jié)，可選用各種異形的鋼纖維，其截面有矩形或鋸齒形或彎月形；截面尺寸沿長(zhǎng)度而交替變化的；有波形的或圓圈狀的或端部放大的或帶彎鉤的，所述的聚丙烯纖維，聚丙烯纖維彈性模量為42GPa。

實(shí)施例10：

一種利用實(shí)施例1至9之一所述的混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料的制備方法，所述的制備方法按如下步驟操作：（1）依據(jù)確定好的比例用衡器稱量各種原料的質(zhì)量；（2）在反應(yīng)容器中，放入鉀水玻璃，再將稱量好的氫氧化鈉顆粒倒入稱量好的鉀水玻璃中，用玻璃攪拌棒攪拌均勻，直至氫氧化鈉完全溶解，即溶液中沒(méi)有懸浮白色絮狀物，再將盛裝有調(diào)整好模數(shù)的鉀水玻璃的反應(yīng)容器，放置在陰涼干燥通風(fēng)處?kù)o置1.5h，釋放溶解氫氧化鈉所產(chǎn)生的熱量，直到溶液溫度降至常溫：（3）將稱量好的礦渣放入攪拌鍋中，與靜置好的鉀水玻璃混合，然后用攪拌機(jī)低速慢攪1min左右，期間將稱量好的水倒入，用玻璃攪拌棒繼續(xù)攪拌，使得水、鉀水玻璃和礦渣充分溶解，繼續(xù)用攪拌機(jī)低速慢攪約2~8min，直到膠凝材料混合均勻；（4）膠凝材料混合均勻后將稱量好的微細(xì)鋼纖維和聚丙烯纖維加入，繼續(xù)用攪拌機(jī)低速慢攪約1min，得溶性混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料；（5）對(duì)溶性混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料注入相應(yīng)尺寸的模具中，然后在混凝土振動(dòng)臺(tái)上震蕩，排出其中的氣泡，最后包上一層保鮮膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，完成規(guī)定的養(yǎng)護(hù)時(shí)間即得凝固混雜纖維增強(qiáng)堿礦渣膠凝材料。