一种水利工程用抗冲耐磨混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水利工程用抗冲耐磨混凝土及其制备方法，该混凝土由以下原料按比例混合后制备而成：普通硅酸盐水泥、钢渣集料、竹材液化树脂、铸石粉、KM‑2颗粒、锂盐渣、胶乳、橡胶粉、纳米水性粘合剂、火成岩纤维、烷基苯磺酸钠、硫铝酸盐熟料、纳米二氧化硅、2‑溴‑3‑硝基甲苯、羧甲基纤维素钠、纳米硅颗粒、纳米碳酸钙、丙烯酸乳液、3‑氰基‑5‑氟‑苯基硼酸、水、无机盐减水剂。本发明专利技术所得的混凝土具有优良的密实性、耐磨性和抗冲耐磨性能，且强度高。

【技术实现步骤摘要】
一种水利工程用抗冲耐磨混凝土及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料领域，具体涉及一种水利工程用抗冲耐磨混凝土及其制备方法。
技术介绍
高速水流、含沙水流、推移质水流对水工建筑物的冲刷磨损和气蚀破坏一直是水工泄流建筑物如溢流坝、泄洪洞槽、泄水闸等常见的破坏方式，也一直是水利水电建设中长期关注、有待妥善解决的问题。经常或周期性地受环境水作用的水工构筑物所用的混凝土。根据构筑物的大小，可分为大体积混凝土(如大坝混凝土)和一般混凝土。大体积混凝土又分为内部混凝土和外部混凝土。水工混凝土常用于水上、水下和水位变动区等部位。因其用途不同，技术要求也不同：常与环境水相接触时，一般要求具有较好的抗渗性；在寒冷地区、特别是在水位变动区应用时，要求具有较高的抗冻性；与侵蚀性的水相接触时，要求具有良好的耐蚀性；在大体积构筑物中应用时，为防止温度裂缝的出现，要求具有抵热性和低收缩性；在受高速水流冲刷的部位使用时，要求具有抗冲刷、耐磨及抗气蚀性等。水工混凝土是水利工程中，尤其是大型水利工程中最主要的建筑材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水利工程用抗冲耐磨混凝土及其制备方法，所得的混凝土具有优良的密实性、耐磨性和抗冲耐磨性能，且强度高。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，由以下重量份的原料制备而成：普通硅酸盐水泥80-90份、钢渣集料18-22份、竹材液化树脂13-17份、铸石粉13-15份、KM-2颗粒4-8份、锂盐渣2-3份、胶乳5-9份、橡胶粉13-14份、纳米水性粘合剂6-7份、火成岩纤维1.8-2.5份、烷基苯磺酸钠1-1.2份、硫铝酸盐熟料0.2-0.3份、纳米二氧化硅5-7份、2-溴-3-硝基甲苯0.2-0.3份、羧甲基纤维素钠0.6-0.8份、纳米硅颗粒2.5-8.5份、纳米碳酸钙7-13份、丙烯酸乳液20-30份、3-氰基-5-氟-苯基硼酸5-8份、水30-40份、无机盐减水剂0.3-0.9份。优选地，所述橡胶粉的粒径为8-10目。优选地，所述钢渣集料中钢渣的直径为0.3-0.5mm。优选地，所述竹材液化树脂通过以下步骤制备所得：将苯酚、纳米水性粘合剂、碳酸和竹材按1∶2∶1∶3.55的质量比混合，在110℃的条件下反应45min后，将温度降至50℃以下，依次加入适量40％NaOH溶液和聚丙烯酸钠，在95℃条件下反应50min，得竹材液化树脂，40％NaOH溶液的加入量为苯酚质量的2.34倍，聚丙烯酸钠的加入量为苯酚质量的2.67倍。优选地，所述火成岩纤维的长度为5-20毫米。优选地，由以下重量份的原料制备而成：普通硅酸盐水泥80份、钢渣集料18份、竹材液化树脂13份、铸石粉13份、KM-2颗粒4份、锂盐渣2份、胶乳5份、橡胶粉13份、纳米水性粘合剂6份、火成岩纤维1.8份、烷基苯磺酸钠1份、硫铝酸盐熟料0.2份、纳米二氧化硅5份、2-溴-3-硝基甲苯0.2份、羧甲基纤维素钠0.6份、纳米硅颗粒2.5份、纳米碳酸钙7份、丙烯酸乳液20份、3-氰基-5-氟-苯基硼酸5份、水30份、无机盐减水剂0.3份。优选地，由以下重量份的原料制备而成：普通硅酸盐水泥90份、钢渣集料22份、竹材液化树脂17份、铸石粉15份、KM-2颗粒8份、锂盐渣3份、胶乳9份、橡胶粉14份、纳米水性粘合剂7份、火成岩纤维2.5份、烷基苯磺酸钠1.2份、硫铝酸盐熟料0.3份、纳米二氧化硅7份、2-溴-3-硝基甲苯0.3份、羧甲基纤维素钠0.8份、纳米硅颗粒8.5份、纳米碳酸钙13份、丙烯酸乳液30份、3-氰基-5-氟-苯基硼酸8份、水40份、无机盐减水剂0.9份。优选地，由以下重量份的原料制备而成：普通硅酸盐水泥85份、钢渣集料20份、竹材液化树脂15份、铸石粉14份、KM-2颗粒6份、锂盐渣2.5份、胶乳7份、橡胶粉13.5份、纳米水性粘合剂6.5份、火成岩纤维2.15份、烷基苯磺酸钠1.1份、硫铝酸盐熟料0.25份、纳米二氧化硅6份、2-溴-3-硝基甲苯0.25份、羧甲基纤维素钠0.7份、纳米硅颗粒5.5份、纳米碳酸钙10份、丙烯酸乳液25份、3-氰基-5-氟-苯基硼酸6.5份、水35份、无机盐减水剂0.6份。本专利技术提供了一种水利工程用抗冲耐磨混凝土的制备方法，包括如下步骤：S1、按权利要求上述的配方称取各组分；S2、将称取的钢渣集料、竹材液化树脂、铸石粉、KM-2颗粒、锂盐渣、胶乳、橡胶粉、火成岩纤维、纳米硅颗粒份、纳米碳酸钙、丙烯酸乳液混合搅拌均匀后，置于双螺杆挤出机中；在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出，冷却，得混合物料A；所述的双螺杆挤出机的挤出温度为60-90℃之间，螺杆转速为200-500转/分钟；S3、将称取的烷基苯磺酸钠、纳米二氧化硅、2-溴-3-硝基甲苯、羧甲基纤维素钠、3-氰基-5-氟-苯基硼酸在0.8-1MPa的压力下与称取的一半的水混合搅拌均匀后，在0.8-1MPa的压力下加入混合物料A，搅拌均匀后，常压下加入称取的普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐熟料搅拌均匀，得混合物料B；S4、将称取的无机盐减水剂在0.6MPa的压力下与称取的一半的水混合搅拌均匀，得混合物料C；S5、将所得的混合物料C加入所得的混合物料B，搅拌均匀后用提升机将所得的混合物料输送入成品匀化仓中，通过匀化仓底部产生的空气均化后即得。本专利技术具有以下有益效果：2-溴-3-硝基甲苯和3-氰基-5-氟-苯基硼酸，大大提高了混凝土的强度；烷基苯磺酸钠、羧甲基纤维素钠的添加，可以使混凝土具备一定抗冻能力，且不会产生钢筋锈蚀，可在负10度左右使用，具有很好的耐久性；锂盐渣和竹材液化树脂补偿了混凝土早期产生的塑形收缩，避免混凝土早期产生开裂，硫铝酸盐熟料主要起混凝土龄期各阶段收缩补偿的作用，可以补偿混凝土各龄期产生的较大的收缩，最大程度的避免混凝土产生裂缝，降低结构因收缩产生开裂的可能，铸石粉、KM-2颗粒、胶乳和橡胶粉可增强混凝土的密实性和耐磨性，大大提升混凝土的耐磨性能力，增加混凝土的韧性，火成岩纤维依靠无数条纤维在混凝土中形成网状的支撑体系来延缓和阻止混凝土由于塑性收缩产生的早期塑性裂缝，并能够在混凝土内部起到牵拉作用，进一步增加混凝土的韧性；同时，经研究发现，火成岩纤维的掺入，可提高水工混凝土的抗冲性能；纳米硅颗粒具有特殊的网状结构，与纳米碳酸钙配合，在混凝土浆体原有的网状结构的基础上建立一个新的网状结构，有效阻止了混凝土内部微裂纹的扩展，提高了混凝土的抗弯拉强度；丙烯酸乳液经反应后可逐渐生成丙烯酸树脂，可填充混凝土内部的间隙，提高其抗渗性，同时丙烯酸树脂本身具备的高韧性赋予混凝土较强的耐机械力性能。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下实施例中，所使用橡胶粉的粒径为8-10目。所述钢渣集料中钢渣的直径为0.3-0.5mm。所述竹材液化树脂通过以下步骤制备所得：将苯酚、纳米水性粘合剂、碳酸和竹材按1∶2∶1∶3.55的质量比混合，在110℃的条件下反应45min后，将温度降至50℃以下，依次加入适量40％NaOH溶液和聚丙烯酸钠，在95℃条件下反应50min，得竹材液化树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：普通硅酸盐水泥80‑90份、钢渣集料18‑22份、竹材液化树脂13‑17份、铸石粉13‑15份、KM‑2颗粒4‑8份、锂盐渣2‑3份、胶乳5‑9份、橡胶粉13‑14份、纳米水性粘合剂6‑7份、火成岩纤维1.8‑2.5份、烷基苯磺酸钠1‑1.2份、硫铝酸盐熟料0.2‑0.3份、纳米二氧化硅5‑7份、2‑溴‑3‑硝基甲苯0.2‑0.3份、羧甲基纤维素钠0.6‑0.8份、纳米硅颗粒2.5‑8.5份、纳米碳酸钙7‑13份、丙烯酸乳液20‑30份、3‑氰基‑5‑氟‑苯基硼酸5‑8份、水30‑40份、无机盐减水剂0.3‑0.9份。

【技术特征摘要】
1.一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：普通硅酸盐水泥80-90份、钢渣集料18-22份、竹材液化树脂13-17份、铸石粉13-15份、KM-2颗粒4-8份、锂盐渣2-3份、胶乳5-9份、橡胶粉13-14份、纳米水性粘合剂6-7份、火成岩纤维1.8-2.5份、烷基苯磺酸钠1-1.2份、硫铝酸盐熟料0.2-0.3份、纳米二氧化硅5-7份、2-溴-3-硝基甲苯0.2-0.3份、羧甲基纤维素钠0.6-0.8份、纳米硅颗粒2.5-8.5份、纳米碳酸钙7-13份、丙烯酸乳液20-30份、3-氰基-5-氟-苯基硼酸5-8份、水30-40份、无机盐减水剂0.3-0.9份。2.如权利要求1所述的一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，其特征在于，所述橡胶粉的粒径为8-10目。3.如权利要求1所述的一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，其特征在于，所述钢渣集料中钢渣的直径为0.3-0.5mm。4.如权利要求1所述的一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，其特征在于，所述竹材液化树脂通过以下步骤制备所得：将苯酚、纳米水性粘合剂、碳酸和竹材按1∶2∶1∶3.55的质量比混合，在110℃的条件下反应45min后，将温度降至50℃以下，依次加入适量40％NaOH溶液和聚丙烯酸钠，在95℃条件下反应50min，得竹材液化树脂，40％NaOH溶液的加入量为苯酚质量的2.34倍，聚丙烯酸钠的加入量为苯酚质量的2.67倍。5.如权利要求1所述的一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，其特征在于，所述火成岩纤维的长度为5-20毫米。6.如权利要求1所述的一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：普通硅酸盐水泥80份、钢渣集料18份、竹材液化树脂13份、铸石粉13份、KM-2颗粒4份、锂盐渣2份、胶乳5份、橡胶粉13份、纳米水性粘合剂6份、火成岩纤维1.8份、烷基苯磺酸钠1份、硫铝酸盐熟料0.2份、纳米二氧化硅5份、2-溴-3-硝基甲苯0.2份、羧甲基纤维素钠0.6份、纳米硅颗粒2.5份、纳米碳酸钙7份、丙烯酸乳液20份、3-氰基-5-氟-苯基硼酸5份、水30份、无机盐减水剂0.3份。7.如权利要求1所述的一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料...

【专利技术属性】
技术研发人员：王如代，彭锋，范士军，孟亚泽，何伟，
申请(专利权)人：王如代，
类型：发明
国别省市：河北,13