權(quán)利要求書： 1.一種磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同改良的耐熱抗?jié)B混凝土材料，其特征在于，所述混凝土材料鋼纖維和包括以下重量份的混合材料：粗骨料1350～1580份、細(xì)骨料810～1010份、水泥骨料475～590份、水200～300份、磷尾礦粉75～113份，膨脹劑45～84份，減水劑3～7份；其中，所述鋼纖維占上述混合材料總體積的1.5～2％；所述磷尾礦粉中的氟含量占比2.5～

3％、酸不溶物占比22～23％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同改良的耐熱抗?jié)B混凝土材料，其特3

征在于：所述磷尾礦粉的粒徑4～45μm，密度2.81g/cm ，質(zhì)量系數(shù)1.29，經(jīng)立磨高細(xì)礦粉生2

產(chǎn)線生產(chǎn)，比表面積為431m /kg；磷尾礦粉主要化學(xué)成分組成：P2O5占比5～6％、Al2O3占比

0.2～0.3％、Fe2O3占比2～2.3％、CaO占比37～38％、MgO占比16～17％、SO3占比5～6％、C占比8～9％、F占比2.5～3％、K2O占比0.05～0.07％、酸不溶物占比22～23％；主要礦物成分相組成為CaMg(CO3)2、SiO2和Ca5(PO4)3F。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同改良的耐熱抗?jié)B混凝土材料，

2 3

其特征在于：所述水泥骨料采用華新普通硅酸鹽水泥，比表面積370m/kg，密度3.25g/cm ；

化學(xué)成分組成：SiO2占比22.85％、Al2O3占比4.74％、Fe2O3占比3.26％、CaO占比61.80％、MgO占比0.85％、SO3占比7.3％；礦物成分包含：3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3和4CaO·Al2O3·Fe2O3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同改良的耐熱抗?jié)B混凝土材料，其特征在于：所述鋼纖維采用長(zhǎng)度12mm的鍍銅微絲鋼纖維，單絲直徑為0.23mm，彈性模量3

215/GPa，密度7.97g/cm，極限伸長(zhǎng)率26％，拉伸強(qiáng)度≥2875/MPa。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同改良的耐熱抗?jié)B混凝土材料，其特征在于：所述粗骨料選用石灰石碎石，5～20mm連續(xù)一級(jí)級(jí)配。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同改良的耐熱抗?jié)B混凝土材料，其特征在于：所述細(xì)骨料選用人工砂或天然砂；人工砂的細(xì)度模數(shù)在2.4～2.8范圍內(nèi),天然砂的細(xì)度模數(shù)宜在2.2～3.0范圍內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同作用下增強(qiáng)混凝土耐熱抗?jié)B材料，其特征在于：所述膨脹劑選用硫鋁酸鈣膨脹劑，其主要成分包括C4A3S、游離氧化鈣和無(wú)2

水石膏，其比表面積為285m/kg，1.18mm篩余為0.13％，膨脹劑的加入量占膠凝材料總重量的6～8％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同作用下增強(qiáng)混凝土耐熱抗?jié)B材料，其特征在于：所述減水劑選自HT?100聚羧酸高性能減水劑，主要成分是分子量為500?

5000的聚羧酸聚合物。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的一種磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同作用下增強(qiáng)混凝土耐熱抗?jié)B材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：(1)將按重量份數(shù)稱取的810～1010份的細(xì)骨料、1350～1580份粗骨料、水100～150份、混合攪拌30～60s；所述細(xì)骨料選用人工砂或天然砂；人工砂的細(xì)度模數(shù)在2.4～2.8范圍內(nèi),天然砂的細(xì)度模數(shù)宜在2.2～3.0范圍內(nèi)；所述粗骨料選用石灰石碎石；

(2)然后加入按重量份數(shù)計(jì)的470～590份水泥骨料、75～113份磷尾礦粉，繼續(xù)攪拌30～60s；所述水泥骨料采用華新普通硅酸鹽水泥；所述磷尾礦粉的粒徑4～45μm，磷尾礦粉中氟含量占比2.92％，酸不溶物占比22.28％，主要礦物成分相組成為CaMg(CO3)2、SiO2和Ca5(PO4)3F；

(3)再加入按重量份數(shù)計(jì)的100～150份水，3～7份減水劑，繼續(xù)攪拌30～60s；所述減水劑選自HT?100聚羧酸高性能減水劑，主要成分是分子量為500?5000的聚羧酸聚合物；

(4)然后，繼續(xù)加入按重量份數(shù)計(jì)的45～84份膨脹劑，繼續(xù)攪拌30～60s；所述膨脹劑選用硫鋁酸鈣膨脹劑；

(5)最后將上述組分總體積1.5～2％鋼纖維在持續(xù)攪拌的狀態(tài)下加入上述混合料中，并繼續(xù)攪拌120～180s，得到磷尾礦粉?鋼纖維增強(qiáng)混凝土耐熱抗?jié)B材料；其中，所述鋼纖維采用長(zhǎng)度12mm的鍍銅微絲鋼纖維。

說(shuō)明書： 磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同改良的耐熱抗?jié)B混凝土材料及其制備方法

技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于礦粉、纖維改良混凝土材料領(lǐng)域，更具體地涉及一種磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同改良的耐熱抗?jié)B混凝土材料及其制備方法。背景技術(shù)[0002] 當(dāng)今蓄水池，盾構(gòu)隧道管片，工廠熱處理車間等結(jié)構(gòu)對(duì)材料的耐熱性和抗?jié)B性有著較高要求，礦粉?纖維混凝土作為一種新型建筑材料有較好的抗?jié)B性、耐熱性，同時(shí)隨著材料的加入對(duì)混凝土的抗壓，抗折強(qiáng)度有一定提升，因此該種新型建筑材料常被用于上述重要結(jié)構(gòu)中。[0003] 傳統(tǒng)礦渣混凝土凝結(jié)硬化慢，早期強(qiáng)度低，抗凍性差，干縮性較大，泌水性大且抗?jié)B性差，傳統(tǒng)纖維混凝土雖然在抗折強(qiáng)度上有一定提升，但對(duì)于抗壓強(qiáng)度，抗?jié)B幾乎沒有產(chǎn)生正面影響，耐熱性達(dá)不到要求，容易導(dǎo)致混凝土側(cè)向細(xì)微收縮開裂，無(wú)法用于有特殊要求的建筑結(jié)構(gòu)中。[0004] 綜合上述問(wèn)題，目前需要研究解決在提高混凝土抗?jié)B性及耐熱性的同時(shí)提高混凝土彎曲韌性。發(fā)明內(nèi)容[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同改良的耐熱抗?jié)B混凝土材料及其制備方法，該混凝土材料具有較好抗?jié)B性，耐熱性能的同時(shí)具備更加良好的彎曲韌性。[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同改良的耐熱抗?jié)B混凝土材料，所述混凝土材料鋼纖維和包括以下重量份的混合材料：粗骨料1350～1580份、細(xì)骨料810～1010份、水泥骨料475～590份、水200～300份、磷尾礦粉75～113份，膨脹劑45～84份，減水劑3～7份；其中，所述鋼纖維占上述混合材料總體積的1.5～2％；所述磷尾礦粉中的氟含量占比2.5～3％、酸不溶物占比22～23％。

[0007] 本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述磷尾礦粉產(chǎn)自湖北荊門，粒徑4～45μm，密度2.81g/3 2

cm，質(zhì)量系數(shù)1.29，經(jīng)立磨高細(xì)礦粉生產(chǎn)線生產(chǎn)，比表面積為431m/kg，主要化學(xué)成分組成：

P2O5占比5.15％、Al2O3占2比0.23％、Fe2O3占比2.26％、CaO占比37.50％、MgO占比16.53％、SO3占比5.53％、C占比8.53％、F占比2.92％、K2O占比0.07％，酸不溶物占比21.28％；主要礦物成分相組成為白云石CaMg(CO3)2、石英SiO2和磷灰石Ca5(PO4)3F。所選礦粉符合《磷尾礦處理處置技術(shù)規(guī)范》(GB/T38104?2019)；

[0008] 本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述水泥骨料采用華新普通硅酸鹽水泥，比表面積2 3

370m /kg，密度3.25g/cm ；化學(xué)成分組成：SiO2占比22.85％、Al2O3占比4.74％、Fe2O3占比

3.26％、CaO占比61.80％、MgO占比0.85％、SO3占比7.3％；礦物成分包含：硅酸三鈣3CaO·SiO2，簡(jiǎn)式C3S，硅酸二鈣2CaO·SiO2，簡(jiǎn)式C2S，鋁酸三鈣3CaO·Al2O3，簡(jiǎn)式C3A，鐵鋁酸四鈣

4CaO·Al2O3·Fe2O3，簡(jiǎn)式C4AF，所選水泥符合《通用硅酸鹽水泥》(GB175?2007)。

[0009] 本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述鋼纖維采用鍍銅微絲鋼纖維，長(zhǎng)度12mm，單絲直徑為3

0.23mm，彈性模量215/GPa，密度7.97g/cm，極限伸長(zhǎng)率26％，拉伸強(qiáng)度≥2875/MPa。

[0010] 本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述粗骨料選用石灰石碎石，5～20mm連續(xù)一級(jí)級(jí)配，堆3

積密度1554kg/m ，含泥量0.1％，泥塊含量：0.05％，針片狀含量：2.7％，壓碎指標(biāo)：8.3％(石灰石碎石5?10mm壓碎指標(biāo)不考核)；其余指標(biāo)滿足II類技術(shù)要求，所選粗骨料符合《建筑用卵石、碎石》(GB/T14685?2011)。

[0011] 本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述膨脹劑采用硫鋁酸鈣膨脹劑(CSR)，膨脹劑的加入量占膠凝材料總重量的6～8％，其主要成分為C4A3S,游離氧化鈣和無(wú)水石膏，其比表面積為2

285m /kg，1.18mm篩余為0.13％，初凝時(shí)間170min，終凝時(shí)間4.5h，水中7d膨脹率為

0.037％，空氣中21d膨脹率為0.006％，所選膨脹劑符合《混凝土膨脹劑》(GB23439—2009)。

[0012] 本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述細(xì)骨料選用人工砂或天然砂；人工砂的細(xì)度模數(shù)在3

2.4～2.8范圍內(nèi),天然砂的細(xì)度模數(shù)宜在2.2～3.0范圍內(nèi)，堆積密度1590kg/m ，表觀密度

3

2630kg/m ，含泥量0.9％，泥塊含量：0.3％，含水率5.3％，所選細(xì)骨料符合《建筑用砂》(GB/T14684—2011)。

[0013] 本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：上述材料中減水劑選自HT?100聚羧酸高性能減水劑，液體為無(wú)色或棕紅色透明液體；主要成分是分子量為500?5000的聚羧酸聚合物。減水劑使得混凝土早期強(qiáng)度提高70％以上，同時(shí)降低坍落度損失，有效降低水膠比，提高耐久性高性能解決混凝土粘度大、施工性能不好的弱點(diǎn)，符合GB8076?2008《混凝土外加劑》標(biāo)準(zhǔn)。所選用減水劑占總質(zhì)量份數(shù)的3～7份。[0014] 本發(fā)明還提供了一種磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同作用下增強(qiáng)混凝土耐熱抗?jié)B材料的制備方法，具體包括以下步驟：[0015] (1)將按重量份數(shù)稱取的810～1010份的細(xì)骨料、1350～1580份粗骨料、水100～150份、混合攪拌30～60s；所述細(xì)骨料選用人工砂或天然砂；人工砂的細(xì)度模數(shù)在2.4～2.8范圍內(nèi),天然砂的細(xì)度模數(shù)宜在2.2～3.0范圍內(nèi)；所述粗骨料選用石灰石碎石；

[0016] (2)然后加入按重量份數(shù)計(jì)的470～590份水泥骨料、75～113份磷尾礦粉，繼續(xù)攪拌30～60s；所述水泥骨料采用華新普通硅酸鹽水泥；所述磷尾礦粉的粒徑4～45μm，磷尾礦粉中氟含量占比2.92％，酸不溶物占比22.28％，主要礦物成分相組成為CaMg(CO3)2、SiO2和Ca5(PO4)3F；[0017] (3)再加入按重量份數(shù)計(jì)的100～150份水，3～7份減水劑，繼續(xù)攪拌30～60s；所述減水劑選自HT?100聚羧酸高性能減水劑，主要成分是分子量為500?5000的聚羧酸聚合物；[0018] (4)然后，繼續(xù)加入按重量份數(shù)計(jì)的45～84份膨脹劑，繼續(xù)攪拌30～60s；所述膨脹劑選用硫鋁酸鈣膨脹劑；[0019] (5)最后將上述組分總體積1.5～2％鋼纖維在持續(xù)攪拌的狀態(tài)下加入上述混合料中，并繼續(xù)攪拌120～180s，得到磷尾礦粉?鋼纖維增強(qiáng)混凝土耐熱抗?jié)B材料；其中，所述鋼纖維采用長(zhǎng)度12mm的鍍銅微絲鋼纖維。[0020] 本發(fā)明中選擇磷尾礦粉，其硅鈣比高，同時(shí)具有和普通硅酸鹽水泥近似的化學(xué)成分組成,磷尾礦粉的粒徑很小，反應(yīng)更易產(chǎn)生，容易獲取，同時(shí)做到了廢物利用，有一定經(jīng)濟(jì)效益。鋼纖維能夠有效阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展及宏觀裂縫的形成，顯著提升混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能，使其更具延性，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定的使用效能，同時(shí)鋼纖維對(duì)溫度的敏感性低于PE、PP、PA等類似纖維，考慮到混凝土耐熱性能，在高溫條件下PE、PP、PA等類似纖維可能喪失工作性能，故選用鋼纖維。本發(fā)明中的磷尾礦粉中的F占比2.92％，高于一般地區(qū)0.9％的F含量，酸不溶物占比21.28％遠(yuǎn)低于一般地區(qū)26％左右的比例，且上述顆粒級(jí)配更加均勻且范圍更小質(zhì)地更加均勻，參與水化反應(yīng)更加充分，雜質(zhì)對(duì)混凝土連續(xù)性整體性的影響更小，且對(duì)孔隙填充能力優(yōu)于其他產(chǎn)地磷尾礦粉，進(jìn)而使得混凝土抗?jié)B能力以及抗壓強(qiáng)度有較好的提升。

[0021] 本發(fā)明中的磷尾礦粉抗?jié)B原理：磷尾礦粉硅鈣比高，因此磷尾礦粉具有較高的活性，同時(shí)具有和普通硅酸鹽水泥近似的化學(xué)成分組成，當(dāng)磷尾礦粉摻入時(shí)并不即刻發(fā)生水?化反應(yīng)，而是當(dāng)水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧化鈣含量達(dá)到一定濃度，由相對(duì)較高濃度的OH比水分子更容易進(jìn)入磷尾礦粉結(jié)構(gòu)孔隙，從而激發(fā)礦粉參與二次水化反應(yīng)促進(jìn)磷的分解，生

2+

成大量水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，并且將第一次水化反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧化鈣消耗殆盡，Ca 的濃度增加將會(huì)造成氫氧化鈣和C?S?H凝膠的過(guò)度飽和，導(dǎo)致水化膠結(jié)產(chǎn)物更早析出，活性的Si02與高Ca/Si比C—S—H凝膠生成更加致密的低Ca/Si比C—S—H凝膠，使?jié){的結(jié)構(gòu)更加致密，滲透性降低，宏觀強(qiáng)度迅速增加。

[0022] Si02(活性)+Ca(OH)2→C—S—H凝膠[0023] 其次是磷尾礦粉的粒徑很小，相較于大粒徑顆粒而言與氫氧化鈣水化反應(yīng)更加充分，且小粒徑同樣對(duì)混凝土孔徑有一定填充作用，從而對(duì)水的流動(dòng)性起到阻礙，最終使抗?jié)B性得到進(jìn)一步提升。[0024] 本發(fā)明中的鋼纖維增韌原理：混凝土中摻入一定數(shù)量鋼纖維相當(dāng)于添加大量的微細(xì)筋，微裂縫在發(fā)展過(guò)程中必然遇到纖維的拉結(jié)，消耗膨脹斷裂勢(shì)能，從而阻斷裂縫擴(kuò)展起到抗裂作用。纖維對(duì)水泥裂縫，孔隙等也有搭接作用，使整個(gè)結(jié)構(gòu)成為有機(jī)的整體，減少了在內(nèi)部固有缺陷的應(yīng)力集中。從而使再生混凝土的抗折性能得到很大程度的提升，也對(duì)抗?jié)B效果起到一定優(yōu)化作用。本申請(qǐng)研究另外發(fā)現(xiàn)，鋼纖維參雜體積不在添加范圍內(nèi)時(shí)，如當(dāng)其體積摻量大于2.5％時(shí)混凝土的抗?jié)B等級(jí)有一定提高，但與發(fā)明所選范圍抗?jié)B等級(jí)相比并未發(fā)生變化，從力學(xué)性能方面，混凝土彎曲韌性要低于配方鋼纖維體積摻量，故將鋼纖維體積摻量設(shè)置在1.5～2％，其中鋼纖維體積分?jǐn)?shù)為1.75％時(shí)，其劈拉強(qiáng)度為原混凝土劈拉強(qiáng)度的101.2％，對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)混凝土25倍左右的最大彎曲韌性指數(shù)，在該體積占比下，鋼纖維在混凝土中的分布最優(yōu)，同時(shí)抗壓強(qiáng)度，彎曲韌性最佳。磷尾礦粉75～113份占膠凝材料總比重的10％～40％，其原因在于，當(dāng)比重選用過(guò)大時(shí)抗?jié)B等級(jí)，抗壓強(qiáng)度均有所下降。[0025] 在本發(fā)明中，磷尾礦粉?鋼纖維增強(qiáng)混凝土耐熱抗?jié)B材料的制備方法，相比于傳統(tǒng)“一次投料法”，本法屬于“二次投料低能降耗投料法”，該制備方法從初步對(duì)水泥，礦粉，細(xì)骨料進(jìn)行攪拌，再到分批次下料攪拌，工作難度小于傳統(tǒng)“一次投料法”，同時(shí)大幅降低了能源消耗提高拌合效率。本法在物料均勻性上和連續(xù)性上優(yōu)于“一次投料法”生產(chǎn)的拌合物，通過(guò)對(duì)每一次攪拌時(shí)間的嚴(yán)格把控，避免在攪拌過(guò)程中出現(xiàn)團(tuán)粒，纖維分布不均勻或者離析的現(xiàn)象，從而使水泥，礦粉參與水化反應(yīng)更加全面，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)連續(xù)性大幅提升。[0026] 本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)所取得的增益效果：[0027] 1.本發(fā)明中的耐熱抗?jié)B混凝土材料，通過(guò)加入相應(yīng)配比的鋼纖維和磷尾礦粉，從性能方面有效的提高了抗?jié)B性，同時(shí)在力學(xué)性能方面具備更加良好的彎曲韌性，有效的改善了基體側(cè)向細(xì)微開裂的問(wèn)題。[0028] 2.本發(fā)明耐熱抗?jié)B混凝土材料的制備方法，屬于“二次投料低能降耗投料法”；通過(guò)對(duì)材料分批次，控時(shí)間進(jìn)行攪拌，有效的降低了攪拌過(guò)程中出現(xiàn)團(tuán)粒，纖維分布不均勻或者離析的現(xiàn)象，從而達(dá)到拌合物更加均勻連續(xù)，水泥，礦粉參與水化反應(yīng)更加全面，提升攪拌效率和質(zhì)量，最終對(duì)混凝提性能提升起到一定影響。[0029] 3.本發(fā)明中的耐熱抗?jié)B混凝土材料可以應(yīng)用于對(duì)抗?jié)B要求較高的水工結(jié)構(gòu)，工廠熱處理車間，盾構(gòu)隧道管片，橋梁預(yù)制件、室外地坪系統(tǒng)及建筑物耐熱保溫、加固維修項(xiàng)目中將會(huì)起到較好的效果。[0030] 本發(fā)明通過(guò)磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同對(duì)現(xiàn)有混凝土性能進(jìn)行改良，使其在增強(qiáng)混凝土的耐熱抗?jié)B性能的同時(shí)具備更加良好的彎曲韌性，制備的耐熱抗?jié)B混凝土材料能夠應(yīng)用于對(duì)抗?jié)B要求較高的水工結(jié)構(gòu)，使得用途更加廣泛；且本發(fā)明中的制備方法簡(jiǎn)單方便，易推廣；并能實(shí)現(xiàn)尾礦的再利用，達(dá)到環(huán)保經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。附圖說(shuō)明[0031] 圖1是本發(fā)明制備流程圖；[0032] 圖2是本發(fā)明中的細(xì)磷尾礦粉照片；[0033] 圖3是本發(fā)明中的鍍銅微絲鋼纖維照片。[0034] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例中混凝土塊養(yǎng)護(hù)示意圖；[0035] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例中抗折試驗(yàn)過(guò)程示意圖；[0036] 圖6是對(duì)比例中的混凝土試塊抗折試驗(yàn)中側(cè)向裂縫圖；[0037] 圖7是實(shí)施例C30組混凝土試塊抗折試驗(yàn)中側(cè)向裂縫圖；[0038] 圖8是實(shí)施例C40組混凝土試塊抗折試驗(yàn)中側(cè)向裂縫圖；[0039] 圖9是本發(fā)明實(shí)施例中劈裂試驗(yàn)測(cè)試抗拉強(qiáng)度圖示意圖。具體實(shí)施方式[0040] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)一步清晰完整說(shuō)明，實(shí)施例中所述材料如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從常規(guī)商業(yè)途徑得到。所述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。[0041] 以下實(shí)施例中的磷尾礦粉產(chǎn)自湖北荊門，經(jīng)立磨高細(xì)礦粉生產(chǎn)線生產(chǎn)，如圖1所3 2

示，粒徑4～45μm，密度2.81g/cm ，質(zhì)量系數(shù)1.29，比表面積為431m/kg，主要化學(xué)成分組成：

P2O5占比5.15％、Al2O3占2比0.23％、Fe2O3占比2.26％、CaO占比37.50％、MgO占比16.53％、SO3占比5.53％、C占比8.53％、F占比2.92％、K2O占比0.07％，酸不溶物占比21.28％；主要礦物成分相組成為白云石CaMg(CO3)2、石英SiO2和磷灰石Ca5(PO4)3F；所選礦粉符合《磷尾礦處理處置技術(shù)規(guī)范》(GB/T38104?2019)；

[0042] 實(shí)施例中的鋼纖維采用鍍銅微絲鋼纖維，如圖3所示，長(zhǎng)度12mm，單絲直徑為3

0.23mm，彈性模量215/GPa，密度7.97g/cm ，極限伸長(zhǎng)率26％，拉伸強(qiáng)度≥2875/MPa。實(shí)施例

2 3

中的水泥骨料采用華新普通硅酸鹽水泥，比表面積370m /kg，密度3.25g/cm ；化學(xué)成分組成：SiO2占比22.85％、Al2O3占比4.74％、Fe2O3占比3.26％、CaO占比61.80％、MgO占比

0.85％、SO3占比7.3％；礦物成分包含：硅酸三鈣3CaO·SiO2，簡(jiǎn)式C3S，硅酸二鈣2CaO·SiO2，簡(jiǎn)式C2S，鋁酸三鈣3CaO·Al2O3，簡(jiǎn)式C3A，鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3，簡(jiǎn)式C4AF，所選水泥符合《通用硅酸鹽水泥》(GB175?2007)。

[0043] 實(shí)施例中的粗骨料選用石灰石碎石，5～20mm連續(xù)一級(jí)級(jí)配，堆積密度1554kg/m3，含泥量0.1％，泥塊含量：0.05％，針片狀含量：2.7％，壓碎指標(biāo)：8.3％(石灰石碎石5?10mm壓碎指標(biāo)不考核)；其余指標(biāo)滿足II類技術(shù)要求，所選粗骨料符合《建筑用卵石、碎石》(GB/T14685?2011)。細(xì)骨料選用天然砂；天然砂的細(xì)度模數(shù)宜在2.2～3.0范圍內(nèi)，堆積密度

3 3

1590kg/m，表觀密度2630kg/m ，含泥量0.9％，泥塊含量：0.3％，含水率5.3％，所選細(xì)骨料符合《建筑用砂》(GB/T14684—2011)。

[0044] 實(shí)施例中的膨脹劑采用硫鋁酸鈣膨脹劑(CSR)，其主要成分為C4A3S,游離氧化鈣和2

無(wú)水石膏，其比表面積為285m/kg，1.18mm篩余為0.13％，初凝時(shí)間170min，終凝時(shí)間4.5h，水中7d膨脹率為0.037％，空氣中21d膨脹率為0.006％，所選膨脹劑符合《混凝土膨脹劑》(GB23439—2009)。實(shí)施例中的減水劑選自HT?100聚羧酸高性能減水劑，液體為無(wú)色或棕紅色透明液體。主要成分是分子量為500?5000的聚羧酸聚合物。

[0045] 下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步解釋，本發(fā)明以C30、C40兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土配合比為例進(jìn)行說(shuō)明，其素混凝土的基礎(chǔ)組分見表1：[0046] 表1為實(shí)施例磷尾礦粉?鋼纖維耐熱抗?jié)B混凝土材料中素混凝土的基礎(chǔ)組分中的配合比[0047][0048] 通過(guò)將不同膠凝材料質(zhì)量占比的磷尾礦粉和總體積占比的鋼纖維加入上述兩種強(qiáng)度等級(jí)的混凝土中形成以下實(shí)施例，具體如表2所示，并與素混凝土對(duì)比抗?jié)B性，強(qiáng)度，耐熱性能。[0049] 表2為實(shí)施例中磷尾礦粉質(zhì)量份數(shù)和鋼纖維總體積占比。[0050][0051][0052] 上表中以實(shí)施例C30?1及C40?A磷尾礦粉膠凝材料質(zhì)量占比和鋼纖維總體積占比準(zhǔn)備原材料進(jìn)行制備為例，其余實(shí)施例制備步驟均與之相同，不同的是其中材料摻量占比不同。[0053] 實(shí)施例C30?1中的磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同改性的耐熱抗?jié)B混凝土材料，按照表1所示配合比和表2所示磷尾礦粉膠凝材料質(zhì)量占比以及鋼纖維總體積占比進(jìn)行制備，具體制備過(guò)程如下：[0054] 步驟1：將粗骨料1400份，細(xì)骨料900份，水150份混合攪拌均勻；[0055] 步驟2：加入磷尾礦粉60份，水泥500份，攪拌30～60s，使其攪拌均勻；[0056] 步驟3：加入減水劑和水，減水劑用量為4份，水用量為150份，攪拌30～60s，使其攪拌均勻；[0057] 步驟4：加入膨脹劑，膨脹劑采用硫鋁酸鈣膨脹劑(CSR)，用量為55份，攪拌30～60s，使其攪拌均勻；

[0058] 步驟5：加入鋼纖維，攪拌120～180s，使其攪拌均勻，得到C30?1磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同作用下增強(qiáng)混凝土耐熱抗?jié)B材料。[0059] 實(shí)施例C40?A中的磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同改性的耐熱抗?jié)B混凝土材料，按照表1所示配合比和表2所示磷尾礦粉膠凝材料質(zhì)量占比以及鋼纖維總體積占比進(jìn)行制備，具體制備過(guò)程如下：[0060] 步驟1：將粗骨料1430份，細(xì)骨料930份，水160份混合攪拌均勻；[0061] 步驟2：加入磷尾礦粉60份，水泥520份，攪拌30～60s，使其攪拌均勻；[0062] 步驟3：加入減水劑和水，減水劑用量為6份，水用量為160份，攪拌30～60s，使其攪拌均勻；[0063] 步驟4：加入膨脹劑，膨脹劑采用硫鋁酸鈣膨脹劑(CSR)，用量為75份，攪拌30～60s，使其攪拌均勻；

[0064] 步驟5：加入鋼纖維，攪拌120～180s，使其攪拌均勻，得到C40?A磷尾礦粉?鋼纖維協(xié)同作用下增強(qiáng)混凝土耐熱抗?jié)B材料。[0065] 本發(fā)明所述C30,C40等級(jí)實(shí)施例如表2所示，共計(jì)24例；表2中的其它C30實(shí)施例中減水劑用量為用量均為4份，膨脹劑用量為55份，其余按照表2磷尾礦粉質(zhì)量占比以及鋼纖維總體積占比進(jìn)行制備。表2中其它C40實(shí)施例減水劑用量為膠凝材料質(zhì)量占比的0.45％，膨脹劑用量為膠凝材料質(zhì)量占比的7.24％，其余按照表2磷尾礦粉膠凝材料質(zhì)量占比以及鋼纖維總體積占比進(jìn)行制備。[0066] 對(duì)比例1：參照表1所示配合比制備C30素混凝土。[0067] 對(duì)比例2：參照表1所示配合比制備C40素混凝土。[0068] 其中混凝土制備參照GB/T14902?2012《預(yù)拌混凝土》進(jìn)行實(shí)例及對(duì)比例制作；參照GB/T50081?2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》、《纖維混凝土試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》、《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》JTG3420?2020、《耐熱混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程YB/T4252?2011》，如圖4所示將制備好的試塊進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；然后對(duì)實(shí)施例C30?1至C30?12，C40?A至C40?L及對(duì)比例1、2進(jìn)行混凝土立方體抗壓，抗?jié)B，耐熱性能，彎曲韌性進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)；具體試驗(yàn)過(guò)程如下：

[0069] (1)抗壓實(shí)施例對(duì)比例試樣制備及試驗(yàn)：制成立方體(150×150×150mm)，如圖9所示，均勻連續(xù)施加荷載，當(dāng)立方體出現(xiàn)快速形變時(shí)，不能調(diào)整試驗(yàn)機(jī)油門，直至試件破壞，記下破壞極限荷載F(N)，其試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。[0070] (2)彎曲韌性實(shí)施例對(duì)比例試樣制備及試驗(yàn)：制成標(biāo)準(zhǔn)小梁(150×150×350mm)，采用50?300kN抗折試驗(yàn)機(jī)即三分點(diǎn)處雙點(diǎn)加荷，取0.05MPa/s?0.08MPa/s的加載速度，試驗(yàn)過(guò)程如圖5所示，當(dāng)試件接近破壞而開始迅速變形時(shí)，不能調(diào)整試驗(yàn)機(jī)油門，直至試件破壞，記下破壞極限荷載F(N)及下邊緣斷裂的位置，其試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，試驗(yàn)后試塊的斷裂狀態(tài)如圖6至圖8所示。[0071] (3)抗?jié)B性實(shí)施例對(duì)比例試樣制備及試驗(yàn)：水壓從0.2Mpa開始施加，每隔8h增加水壓0.1Mpa，若6個(gè)試件中有3個(gè)表面開始滲水或加壓至1.2Mpa時(shí)未出現(xiàn)滲水則試驗(yàn)停止，其試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。[0072] (4)耐熱性能實(shí)施例對(duì)比例試樣制備及試驗(yàn)：將試件制成(70.7×70.7×70.7mm)立方體，采用箱式加熱爐不低于150℃/h升溫速度進(jìn)行加熱，升至指定溫度恒溫3h，隨后冷卻至室溫，取出恒溫3h冷卻后試樣做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)值，其試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。[0073] 表3為實(shí)施例與對(duì)比例中制備的混凝土立方體的抗壓、抗?jié)B、耐熱及彎曲韌性對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果[0074][0075] 由表3可以看出，C30，C40實(shí)施例在原有素混凝土的基礎(chǔ)之上加入相應(yīng)質(zhì)占比的磷尾礦粉以及總體積占比的鋼纖維，總體而言混凝土在抗壓強(qiáng)度、彎曲韌性、滲透等級(jí)，高溫冷卻后抗壓強(qiáng)度均有良好的效果。[0076] 抗壓強(qiáng)度：實(shí)施例中摻入的磷尾礦粉占膠凝材料質(zhì)量比例的10～40％，鋼纖維占材料總體積比例的1.5～2％，由表3可知，磷尾礦粉的加入對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度均有所提高，當(dāng)磷尾礦粉摻入100份，鋼纖維的摻量1.75％時(shí)，效果最優(yōu)，兩種混凝土(C30),(C40)抗壓強(qiáng)度分別提升10.4％和16.2％。[0077] 彎曲韌性：實(shí)施例中摻入磷尾礦粉60～120份，鋼纖維占材料總體積比例的1.5～2％，由表3可知，鋼纖維對(duì)混凝土有良好的增韌作用，當(dāng)磷尾礦粉摻量100份，鋼纖維的摻量

1.75％時(shí)效果最佳，摻入鋼纖維后混凝土的最大彎曲韌性指數(shù)可達(dá)素混凝土的23.32倍。

[0078] 抗?jié)B等級(jí)：實(shí)施例中摻入磷尾礦粉60～120份，鋼纖維占材料總體積比例的1.5～2％，由表3可知，當(dāng)磷尾礦粉摻量為60～80份時(shí)除C30實(shí)施例抗?jié)B等級(jí)由P8提高至P10，其余實(shí)施例抗?jié)B等級(jí)均由P8提高至P12,混凝土的平均滲透深度也下降了30mm以上，由此可見磷尾礦粉和剛纖維對(duì)混凝土抗?jié)B效果的改良效果良好。

[0079] 耐熱性能：耐熱性能從混凝土持續(xù)均勻升溫然后冷卻至常溫后進(jìn)行抗壓試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)施例中摻入磷尾礦粉60～120份，鋼纖維占材料總體積比例的1.5～2％，由表3可知，素混凝土經(jīng)高溫冷卻后抗壓強(qiáng)度降低至原有的62.5％(C30),61.5％(C40)。實(shí)施例中摻入磷尾礦粉60～120份，鋼纖維占材料總體積比例的1.5～2％，由表3可知，改良后混凝土經(jīng)過(guò)高溫冷卻后抗壓強(qiáng)度可達(dá)原有抗壓強(qiáng)度的77.2％，當(dāng)磷尾礦粉摻量100份，鋼纖維的摻量1.75％時(shí)，高溫冷卻后抗壓強(qiáng)度可達(dá)原有抗壓強(qiáng)度的80％，由此可見，磷尾礦粉和剛纖維的摻入對(duì)混凝土的耐熱性起到良好的改善作用。

[0080] 綜上所述，當(dāng)磷尾礦粉摻量30％，鋼纖維的摻量1.75％時(shí)，對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度，彎曲韌性，抗?jié)B等級(jí)，耐熱性能的提升最為明顯。[0081] 以C30、C40混凝土為例，采用上述表1中配合比設(shè)計(jì)，將“二次投料低能降耗投料法”與“一次投料法”制成的試件進(jìn)行強(qiáng)度、用料量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表4。[0082] 表4是本發(fā)明中的施工方法與普通一次投料法制備的混凝土效果對(duì)比[0083][0084][0085] 不難看出，“二次投料低能降耗投料法”對(duì)于混凝土試件強(qiáng)度提升有著正向的影響，對(duì)于強(qiáng)度提升平均達(dá)到了13.5％，對(duì)于水泥用料減少率平均達(dá)到了5％。[0086] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。