一种含有玄武岩纤维的混凝土及其制备方法和应用与流程

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1.本发明涉及电杆用混凝土技术领域，特别是指一种含有玄武岩纤维的混凝土及其制备方法和应用。

背景技术：

2.混凝土电杆具有节约钢材、便于维护等优势，在输变电工程、铁路电气化工程以及通信领域，得到了广泛应用。但是混凝土电杆也存在承载力较低、重量大、容易开裂、耐久性差等缺点，在电网运行中存在安全隐患。且由于钢筋与混凝土的热膨胀系数不同、变形不同步，导致电杆表面出现裂纹，随着时间增长，裂纹逐渐延伸和扩大，并导致钢筋与混凝土的脱落。
3.玄武岩纤维具有强度高、防渗抗裂、电绝缘、耐高温、耐酸碱腐蚀能力强、抗冲击性好等一系列优点，用玄武岩纤维配制的混凝土，具有良好的耐温性、抗收缩性以及耐腐蚀性，但是玄武岩纤维表面光滑，与基体材料的界面粘结力较差，有待进一步提高。

技术实现要素：

4.本发明提出一种含有玄武岩纤维的混凝土及其制备方法和应用，采用改性玄武岩纤维，增加与基底水泥的界面结合，提高了混凝土的力学性能。
5.本发明的技术方案是这样实现的：一种含有玄武岩纤维的混凝土，每立方混凝土中，水泥为500-600kg/m3、矿粉为100-200kg/m3、硅灰粉为50-100kg/m3、细骨料为600-1000kg/m3、聚羧酸减水剂为7-13kg/m3、拌合水为120-150kg/m3、粗骨料为800-1000kg/m3和改性玄武岩纤维的体积掺量为0.3-0.5％。
6.进一步地，改性玄武岩纤维由以下重量份的原料制备：15-20份的玄武岩纤维、3-4份的高岭土尾矿以及2-3份的赤泥。
7.进一步地，改性玄武岩纤维的制备方法如下：将玄武岩纤维、高岭土尾矿和赤泥混合均匀后，在200-300℃保温20-30min，然后在150-200℃下球磨40-50min，冷却至室温，得到改性玄武岩纤维。
8.进一步地，玄武岩纤维的长度为14
±
1mm，直径16μm，抗拉强度≥1250mpa。
9.进一步地，粗骨料为碎石，碎石的粒径为5-20mm，压碎指标不大于7％，针片状含量不大于5％，含泥量低于1.5％。
10.进一步地，细骨料为河沙，河沙的细度模数为2.3-3.2。
11.进一步地，水泥为p.o 52.5水泥。
12.一种含有玄武岩纤维的混凝土的制备方法，包括以下步骤：
13.(1)将改性玄武岩纤维、水泥和细骨料混合后搅拌均匀；
14.(2)然后加入80-100kg/m3的拌合水搅拌均匀；最后加入粗骨料、矿粉、硅灰粉、聚羧酸减水剂以及剩余的拌合水，搅拌均匀。
15.一种含有玄武岩纤维的混凝土在混凝土电杆中的应用。
16.本发明的有益效果：
17.本发明采用改性玄武岩纤维，增加与基底水泥的界面结合，提高了混凝土的力学性能；同时在电杆布料以及离心成型时，该改性玄武岩纤维可避免向电杆外层迁移，出现分布不均匀等问题。
18.本发明采用高岭土尾矿和赤泥对玄武岩纤维改性，一方面对固废材料的再利用，另一方面通过高岭土尾矿和赤泥配合，在玄武岩纤维表面形成轻质多孔的结构，增加玄武岩纤维的表面粗糙度以及表面积，增强其与基底水泥的结合。
具体实施方式
19.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例1
21.一种含有玄武岩纤维的混凝土，每立方混凝土中，水泥为500kg/m3、矿粉为120kg/m3、硅灰粉为60kg/m3、细骨料为620kg/m3、聚羧酸减水剂为7kg/m3、拌合水为120kg/m3、粗骨料为1000kg/m3和改性玄武岩纤维的体积掺量为0.4％。
22.改性玄武岩纤维由以下重量份的原料制备：18份的玄武岩纤维、4份的高岭土尾矿以及2份的赤泥；改性玄武岩纤维的制备方法如下：将玄武岩纤维、高岭土尾矿和赤泥混合均匀后，在200℃保温30min，然后在200℃下球磨40min，冷却至室温，得到改性玄武岩纤维。
23.水泥为p.o 52.5水泥，水泥中c3a含量应不大于8％，细度控制在10％以内，碱含量小于0.8％，氯离子含量小于0.1％，散装水泥的存放时间以15天为宜；细骨料为河沙，选用处于级配区的中粗砂，砂的细度模数要求为2.3-3.2；聚羧酸减水剂：减水率不应低于28％，硫酸钠含量小于10％，碱含量不得超过10％，氯离子含量不得大于0.2％，含气量不小于3％；碎石粒径宜为5mm-20mm，压碎指标不大于7％，针片状含量不大干10％，含泥量低于1.5％；玄武岩纤维的长度为14
±
1mm，直径16μm，抗拉强度≥1250mpa；粗骨料为碎石，碎石的粒径为5-20mm，压碎指标不大于7％，针片状含量不大于5％，含泥量低于1.5％。
24.所述混凝土的制备方法，包括以下步骤：
25.(1)将改性玄武岩纤维、水泥和细骨料混合后搅拌均匀，搅拌速度为120-130r/min，搅拌时间为60s；
26.(2)然后加入100kg/m3的拌合水搅拌均匀；最后加入粗骨料、矿粉、硅灰粉、聚羧酸减水剂以及剩余的拌合水，搅拌均匀，搅拌速度为120-130r/min，搅拌时间为120s。
27.实施例2
28.本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：一种含有玄武岩纤维的混凝土，每立方混凝土中，水泥为600kg/m3、矿粉为100kg/m3、硅灰粉为80kg/m3、细骨料为700kg/m3、聚羧酸减水剂为13kg/m3、拌合水为150kg/m3、粗骨料为800kg/m3和改性玄武岩纤维的体积掺量为0.5％。
29.改性玄武岩纤维由以下重量份的原料制备：20份的玄武岩纤维、4份的高岭土尾矿以及3份的赤泥；改性玄武岩纤维的制备方法如下：将玄武岩纤维、高岭土尾矿和赤泥混合
均匀后，在250℃保温26min，然后在150℃下球磨50min，冷却至室温，得到改性玄武岩纤维。
30.实施例3
31.本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：一种含有玄武岩纤维的混凝土，每立方混凝土中，水泥为550kg/m3、矿粉为200kg/m3、硅灰粉为50kg/m3、细骨料为600kg/m3、聚羧酸减水剂为7kg/m3、拌合水为120kg/m3、粗骨料为900kg/m3和改性玄武岩纤维的体积掺量为0.4％。
32.改性玄武岩纤维由以下重量份的原料制备：15份的玄武岩纤维、3份的高岭土尾矿以及2.5份的赤泥；改性玄武岩纤维的制备方法如下：将玄武岩纤维、高岭土尾矿和赤泥混合均匀后，在300℃保温20min，然后在180℃下球磨45min，冷却至室温，得到改性玄武岩纤维。
33.对比例1
34.本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：采用未改性的玄武岩纤维。
35.对比例2
36.本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：所述混凝土的制备方法，包括以下步骤：
37.(1)将粗骨料、水泥和细骨料混合后搅拌均匀，搅拌速度为120-130r/min，搅拌时间为60s；
38.(2)然后加入拌合水、矿粉、硅灰粉、聚羧酸减水剂，搅拌均匀；最后加入改性玄武岩纤维搅拌均匀，搅拌速度为120-130r/min，搅拌时间为120s。
39.根据gb/t50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》的规定，对实施例1和对比例2进行蒸汽养护1d、自然养护7d和28d的抗压强度测试，试件采用150
×
150
×
150mm立方体试件。
40.表1抗压强度测试结果
[0041] 蒸汽养护1d自然养护7d自然养护28d实施例1(mpa)145.3108.2138.3对比例2(mpa)130.597.8124.6
[0042]
从表1中可知，改性玄武岩纤维的掺入方式，影响了纤维在混凝土中的分散情况，选取改性玄武岩纤维先掺可以均匀的分布于混凝土中，很好的阻止裂缝的发展；最后掺入玄武岩纤维，其在混凝土中的分散不充分，导致其与混凝土的黏结力减少，使得试件的抗压强度有所下降。
[0043]
根据gb/t50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》的规定，对实施例1和对比例1均养护28d后进行抗压强度、弹性模量和劈裂抗拉强度的测试。
[0044]
表2混凝土试验项目及检测内容
[0045]
[0046][0047]
表3混凝土强度测试结果
[0048] 抗压强度弹性模量劈裂抗拉强度实施例1(mpa)138.78.7
×
10418.69对比例1(mpa)115.36.0
×
10411.93
[0049]
从表3中可以看出，采用改性玄武岩纤维，抗压强度、弹性模量以及劈裂抗拉强度均得到了提高。
[0050]
实施例5
[0051]
一种含有玄武岩纤维的混凝土在混凝土电杆中的应用。
[0052]
所述混凝土电杆的制备方法：将含有玄武岩纤维的混凝土布在成型模具内，如钢模内，采用低速-中速-高速的方式进行离心成型，低速-中速-高速的频率和时间如表4所示。
[0053]
表4离心转速表
[0054][0055]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种含有玄武岩纤维的混凝土，其特征在于：每立方混凝土中，水泥为500-600kg/m3、矿粉为100-200kg/m3、硅灰粉为50-100kg/m3、细骨料为600-1000kg/m3、聚羧酸减水剂为7-13kg/m3、拌合水为120-150kg/m3、粗骨料为800-1000kg/m3和改性玄武岩纤维的体积掺量为0.3-0.5％。2.根据权利要求1所述的一种含有玄武岩纤维的混凝土，其特征在于：改性玄武岩纤维由以下重量份的原料制备：15-20份的玄武岩纤维、3-4份的高岭土尾矿以及2-3份的赤泥。3.根据权利要求2所述的一种含有玄武岩纤维的混凝土，其特征在于：改性玄武岩纤维的制备方法如下：将玄武岩纤维、高岭土尾矿和赤泥混合均匀后，在200-300℃保温20-30min，然后在150-200℃下球磨40-50min，冷却至室温，得到改性玄武岩纤维。4.根据权利要求2或3所述的一种含有玄武岩纤维的混凝土，其特征在于：玄武岩纤维的长度为14
±
1mm，直径16μm，抗拉强度≥1250mpa。5.根据权利要求1所述的一种含有玄武岩纤维的混凝土，其特征在于：粗骨料为碎石，碎石的粒径为5-20mm，压碎指标不大于7％，针片状含量不大于5％，含泥量低于1.5％。6.根据权利要求1所述的一种含有玄武岩纤维的混凝土，其特征在于：细骨料为河沙，河沙的细度模数为2.3-3.2。7.根据权利要求1所述的一种含有玄武岩纤维的混凝土，其特征在于：水泥为p.o 52.5水泥。8.一种权利要求1-7之一所述的含有玄武岩纤维的混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)将改性玄武岩纤维、水泥和细骨料混合后搅拌均匀；(2)然后加入80-100kg/m3的拌合水搅拌均匀；最后加入粗骨料、矿粉、硅灰粉、聚羧酸减水剂以及剩余的拌合水，搅拌均匀。9.一种权利要求1-7之一所述的含有玄武岩纤维的混凝土在混凝土电杆中的应用。

技术总结

本发明提出了一种含有玄武岩纤维的混凝土及其制备方法和应用，所述混凝土由水泥、矿粉、硅灰粉、细骨料、聚羧酸减水剂、拌合水、粗骨料和改性玄武岩纤维制备；混凝土制备过程中，将改性玄武岩采用先掺入的方式，确保改性玄武岩纤维均匀的分布于混凝土中，所述混凝土可用于混凝土电杆的制备。本发明采用改性玄武岩纤维，增加与基底水泥的界面结合，提高了混凝土和混凝土电杆的力学性能。和混凝土电杆的力学性能。