一种高原抗渗混凝土材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高原抗渗混凝土材料及其制备方法，该高原抗渗混凝土材料由质量百分数为：18.6％～20.2％的水泥、6.1％～6.5％的水、65.3％～71.9％的集料、1.0％～2.0％的碱性激发剂、0.1％～0.3％的聚羧酸高效减水剂及2.0％～6.0％的高原抗渗乳液配制而成；高原抗渗乳液中包括石蜡。本发明专利技术通过对混凝土内部相变温控、防开裂及提高混凝土密实度的协同作用，有效改善了高原地区混凝土的抗渗性能。

A kind of plateau impermeable concrete material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高原抗渗混凝土材料及其制备方法
本专利技术属于土木工程材料领域，具体涉及一种高原抗渗混凝土材料及其制备方法。
技术介绍
高原地区海拔高，空气稀薄，气压低，年平均辐射量高，日温差大，气候干燥、少雨、多大风。水泥混凝土是一种非均匀体系，由粗细集料、水泥、水以及存留于其中的气体组成；高原环境必然影响混凝土原材料的作用程度，从而降低混凝土性能，导致混凝土内部有害孔增加，加速了各种水环境和气体环境的侵蚀，最终使混凝土抗渗性明显降低。水泥混凝土的抗渗能力主要通过抗开裂、提高密实度及优化孔结构这三方面进行改善。常用的办法是采用引气型、防水型或抗渗型外加剂，完全堵塞混凝土的毛细通道，使混凝土具有憎水性，从而提高抗渗性。或者，研制混凝土保护涂层，阻止外部水分渗入以提高水泥混凝土的抗渗性。此外，减小水灰比，调整原材料，保证施工质量，特别是注意振捣与养护的方式及时间等，都可改善水泥混凝土的抗渗性能。但是，掺加引气型的外加剂会明显降低水泥混凝土的力学性能，防水型或抗渗型外加剂受温度影响较大；混凝土的外部缺陷影响涂层质量与粘附性。另外，减小水灰比、调整原材料等措施会影响水泥混凝土的工作性能，增加混凝土的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种高原抗渗混凝土材料及其制备方法，该混凝土适用于高原地区，其具备高抗渗性能，兼具补强、相变温控和防开裂等作用，且制备方法简便。为了达到上述目的，本专利技术采用材料如下技术方案：该高原抗渗混凝土材料由质量百分数为18.6％～20.2％的水泥、6.1％～6.5％的水、65.3％～71.9％的集料、1.0％～2.0％的碱性激发剂、0.1％～0.3％的聚羧酸高效减水剂及2.0％～6.0％的高原抗渗乳液配制而成；高原抗渗乳液中包括石蜡。进一步地，高原抗渗乳液由质量百分数为24.0％～36.0％的石蜡、2.0％～4.0％的活性粉末、5.0％～7.0％的乳化剂、2.6％～3.2％的羧甲基纤维素钙、0.2％～0.6％的卡拉胶、1.1％～1.3％的苯醚甲环唑、0.1％～0.3％的二甲戊灵及52.2％～60.4％的去离子水混合而成。进一步地，活性粉末包括占高原抗渗乳液0.5％～1.5％的硅灰、0.5％～1.5％的粉煤灰以及0.5％～1.5％的矿渣粉。进一步地，乳化剂包括阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、非离子型乳化剂以及两性离子型乳化剂。进一步地，阴离子型乳化剂为烷基醇聚醚硫酸盐；阳离子型乳化剂为十六烷基溴化吡啶；非离子型乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物；两性离子型乳化剂为羧酸基甜菜碱。进一步地，碱性激发剂由质量百分数为60.0％～70.0％的Al(OH)3和30.0％～40.0％的Ca(OH)2混合而成；水泥为普通硅酸盐水泥。进一步地，集料由粒径小于5.0mm的细集料以及粒径范围为5.0mm～31.5mm的粗集料组成。进一步地，按质量百分数计，粗集料占高原抗渗混凝土材料的38.9％～43.5％，细集料占高原抗渗混凝土材料的26.4％～28.4％；粗集料的压碎值不大于20.0％。如上所述的一种高原抗渗混凝土材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将碱性激发剂配置成饱和溶液后，滴入聚羧酸高效减水剂，充分搅拌至混合均匀，得到混合液；步骤二：将水泥、集料、水及步骤一中制备的混合液拌和均匀，在搅拌过程中匀速加入高原抗渗乳液，然后用强制式搅拌机搅拌均匀，制得高原抗渗混凝土材料。进一步地，高原抗渗乳液由质量百分数为24.0％～36.0％的石蜡、2.0％～4.0％的活性粉末、5.0％～7.0％的乳化剂、2.6％～3.2％的羧甲基纤维素钙、0.2％～0.6％的卡拉胶、1.1％～1.3％的苯醚甲环唑、0.1％～0.3％的二甲戊灵及52.2％～60.4％的去离子水混合而成；高原抗渗乳液的制备步骤包括：步骤一：分别将石蜡、乳化剂、羧甲基纤维素钙及卡拉胶和去离子水置于恒温水浴箱中，在58℃～72℃水浴下反应至石蜡融化且温度达到恒定后取出，先把去离子水倒入胶体磨中预运行，待去离子水完全预润湿胶体磨后，将石蜡、乳化剂、羧甲基纤维素钙及卡拉胶逐渐倒入胶体磨中，并用玻璃棒进行单方向搅拌，冷却至室温，制得离子型乳液；步骤二：将苯醚甲环唑和二甲戊灵配置成溶液，在搅拌条件下，加入活性粉末，超声分散均匀，得到悬浮液；步骤三：将步骤一制得的离子型乳液和步骤二制得的悬浮液混合后，超声分散均匀，倒入容器中得到高原抗渗乳液。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术所述的一种高原抗渗混凝土材料由水泥、水、粗细集料、碱性激发剂、聚羧酸高效减水剂及高原抗渗乳液以具体方法配制而成。其中，高原抗渗乳液中的石蜡属良好的相变材料，本专利技术通过对其乳化，使其稳定均匀地分布于混凝土内部。高原地区昼夜温差大，石蜡在白天强烈的日照下大量吸热，由固态转为熔融态，封实混凝土内部毛细管通道，达到抗渗透作用；夜晚气温骤降时，石蜡则释放大量热量以预防混凝土由于自收缩而引发的开裂，同时，石蜡由熔融态转为固体颗粒，填充混凝土内部孔隙，提高混凝土密实度。综上所述，本专利技术通过对混凝土内部相变温控、防开裂及提高混凝土密实度的协同作用，有效改善了高原地区混凝土的抗渗性能。进一步地，本专利技术通过高原抗渗乳液还具有以下优点：①活性粉末，触发混凝土内部水泥水化产物的二次水化反应，促进生成更多水化硅酸钙(C-S-H)凝胶，进而提高混凝土强度。同时，本专利技术利用苯醚甲环唑和二甲戊灵，使活性粉末悬浮于高原抗渗乳液中，防止其沉降。在混凝土拌和过程中，活性粉末将更均匀、更稳定地分散于混凝土内部，增大其与水泥水化产物间的接触面积，促进水化反应的进行。②本专利技术利用羧甲基纤维素钙和卡拉胶对混凝土进行增稠，在高原低气压、大温差及大风速环境下，减缓混凝土内部水分子迁移速率，保证水泥充分水化，并且能够增强集料间的粘结力，有利于混凝土的强度。此外，羧甲基纤维素钙具有良好的螯合结构，使混凝土在高原低气压环境下保持热力学稳定性。同时，羧甲基纤维素钙中钙盐的引入，促使混凝土内部产生更多有利的水化产物。进一步地，本专利技术所述的碱性激发剂中的Al(OH)3和Ca(OH)2增强了混凝土内部的碱性环境，加深水泥的水化程度。同时，钙离子的引入可促使水泥水化生成更多的水化产物。另外，铝相的引入会增加水泥水化产物中Friedel's盐(简称F盐)量，提高了混凝土内部对Cl-的固化能力，有效防止Cl-渗透侵蚀。本专利技术的高原抗渗混凝土材料在制备过程中，对各原料混合均匀即可，制备工艺非常简便。附图说明图1为高原环境下掺加高原抗渗乳液的混凝土相变前后示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术的高原抗渗混凝土材料：由质量百分数为18.6％～20.2％的水泥、6.1％～6.5％的水、65.3％～71.9％的集料(38.9％～43.5％的粗集料；26.4％～28.4％的细集料)、1.0％～2.0％的碱性激发剂、0.1％～0.3％的聚羧酸高效减水剂及2.0％～6.0％的高原抗渗乳液配制而成。高原抗渗乳液由质量百分数为24.0％～36.0％的石蜡、2.0％～4.0％的活性粉末(0.5％～1.5％的硅灰；0.5％～1.5％的粉煤灰；0.5％～1.5％的矿渣粉)、5.0％～7.0％的乳化剂、2.6％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高原抗渗混凝土材料，其特征在于，该高原抗渗混凝土材料由质量百分数为18.6％～20.2％的水泥、6.1％～6.5％的水、65.3％～71.9％的集料、1.0％～2.0％的碱性激发剂、0.1％～0.3％的聚羧酸高效减水剂及2.0％～6.0％的高原抗渗乳液配制而成；高原抗渗乳液中包括石蜡。

【技术特征摘要】
1.一种高原抗渗混凝土材料，其特征在于，该高原抗渗混凝土材料由质量百分数为18.6％～20.2％的水泥、6.1％～6.5％的水、65.3％～71.9％的集料、1.0％～2.0％的碱性激发剂、0.1％～0.3％的聚羧酸高效减水剂及2.0％～6.0％的高原抗渗乳液配制而成；高原抗渗乳液中包括石蜡。2.根据权利要求1所述的一种高原抗渗混凝土材料，其特征在于，高原抗渗乳液由质量百分数为24.0％～36.0％的石蜡、2.0％～4.0％的活性粉末、5.0％～7.0％的乳化剂、2.6％～3.2％的羧甲基纤维素钙、0.2％～0.6％的卡拉胶、1.1％～1.3％的苯醚甲环唑、0.1％～0.3％的二甲戊灵及52.2％～60.4％的去离子水混合而成。3.根据权利要求2所述的一种高原抗渗混凝土材料，其特征在于，活性粉末包括占高原抗渗乳液0.5％～1.5％的硅灰、0.5％～1.5％的粉煤灰以及0.5％～1.5％的矿渣粉。4.根据权利要求2所述的一种高原抗渗混凝土材料，其特征在于，乳化剂包括阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、非离子型乳化剂以及两性离子型乳化剂。5.根据权利要求4所述的一种高原抗渗混凝土材料，其特征在于，阴离子型乳化剂为烷基醇聚醚硫酸盐；阳离子型乳化剂为十六烷基溴化吡啶；非离子型乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物；两性离子型乳化剂为羧酸基甜菜碱。6.根据权利要求1所述的一种高原抗渗混凝土材料，其特征在于，碱性激发剂由质量百分数为60.0％～70.0％的Al(OH)3和30.0％～40.0％的Ca(OH)2混合而成；水泥为普通硅酸盐水泥。7.根据权利要求1所述的一种高原抗渗混凝土材料，其特征在于，集料由粒径小于5.0mm的细集料以及粒径范围为5.0m...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振军，霍金阳，何锐，赵鹏，陈华鑫，许旭，代楠，李俊春，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61