用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土及其制备方法，由质量百分数为25％～40％的水泥、25％～40％的河砂、15％～20％的水、0.4％～0.6％的十二烷基苯磺酸、1.2％～2％的生物胶、2％～4％的早强剂、1.8％～2.2％的纤维素纤维、0.8％～1.2％的聚乙二醇、0.4％～0.6％的引发剂、2％～4％的硬脂酸、2％～4％的脂肪酸以及0.2％～0.4％的高锰酸钾制备而成，该水泥混凝土能够用于高寒及高海拔地区，并且具有早强、前期阻裂、抗冻性优良的特点，同时制备方法较为简单。

Cement concrete and its preparation methods used in high and cold and high altitude areas

The invention discloses a method for cement concrete and its preparing method in high altitude area, the mass percentage is 25% ~ 40% of cement, 25% ~ 40%, 15% ~ 20% of the sand river water, 0.4% ~ 0.6%, 1.2% ~ 2% twelve benzene sulfonic acid biological glue, 2% ~ 4% of the early strength agent, 1.8% ~ 2.2%, 0.8% ~ 1.2% of the cellulose fiber, polyethylene glycol 0.4% ~ 0.6%, 2% ~ 4% of the initiator of stearic acid, 2% ~ 4% and 0.2% ~ 0.4% fatty acids of Potassium Permanganate was prepared, the cement concrete can be used for cold and high altitude area, and has the early strength, early resistance crack, frost resistance of excellent characteristics, and the preparation method is simple.

【技术实现步骤摘要】
用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土及其制备方法
本专利技术属于建筑材料领域，涉及一种水泥混凝土及其制备方法，具体涉及一种用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土及其制备方法。
技术介绍
随着我国西部大开发战略的不断深入落实，西部基础设施正逐渐完善。但是由于我国西部地区自然环境复杂恶劣，尤其青海等高寒高海拔地区，使得处于这类地区自然环境下的混凝土结构较其他地区更容易破坏。为了使国家财政不因混凝土结构的安全问题以及使用寿命问题受到严重损失，重视高寒、高海拔地区的混凝土耐久性问题十分必要。高寒、高海拔地区相较于一般地区，日照时间长，日均温差大，可达到20～30℃，部分地区年正负温天数可达到180d，导致高寒、高海拔地区的混凝土冻融较其他地区更为频繁；且高寒、高海拔地区平均气温低，影响水泥水化进程，混凝土强度发展慢，在此同时经受频繁冻融循环，更容易在混凝土中产生缺陷；通过加入引气剂在混凝土中引入微小封闭的气泡是改善混凝土抗冻性能的常用措施，由于高海拔地区大气稀薄、气压低，导致引气剂引气能力下降，且引入气泡稳定性差，搅拌时间越长含气量损失越严重，单纯的加入引气剂无法有效改善混凝土抗冻性能。可见高寒、高海拔混凝土耐久性问题主要体现在抗冻性能。前人研究主要从几个方面入手：掺加引气剂及减水剂；改变水胶比、胶凝材料、粉煤灰掺量、砂率等指标；添加其他材料作为增强相提高混凝土的抗冻性；改善拌合方式、施工方法等，但是效果却不尽如人意。针对以上高寒、高海拔地区混凝土服役环境和技术现状等问题，亟需开发一种用于高寒高海拔地区的早强，前期阻裂，具有良好抗冻性的功能性混凝土。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土及其制备方法，该水泥混凝土能够用于高寒及高海拔地区，并且具有早强、前期阻裂、抗冻性优良的特点，同时制备方法较为简单。为达到上述目的，本专利技术所述的用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土由质量百分数为25％～40％的水泥、25％～40％的河砂、15％～20％的水、0.4％～0.6％的十二烷基苯磺酸、1.2％～2％的生物胶、2％～4％的早强剂、1.8％～2.2％的纤维素纤维、0.8％～1.2％的聚乙二醇、0.4％～0.6％的引发剂、2％～4％的硬脂酸、2％～4％的脂肪酸以及0.2％～0.4％的高锰酸钾制备而成。生物胶由质量百分数为60％～70％的黄原胶及30％～40％的文莱胶混合而成。引发剂由质量百分数为40％～60％的过氧化苯甲酰及40％～60％的蔗糖混合而成。水泥为42.5强度等级的硅酸盐水泥或52.5强度等级的硅酸盐水泥；河砂的细度模数为2.3～2.8。早强剂由质量百分数为70％～80％的硝酸钠及20％～30％的三乙醇胺混合而成。纤维素纤维的弹性模量为8～10GPa，纤维素纤维的抗拉强度为500～1000MPa，纤维素纤维的长度为2～3mm，纤维素纤维的长径比为130～150；聚乙二醇的相对分子量为1000～1200，聚乙二醇为浅白色蜡状固体。脂肪酸为含有12个碳原子的中链脂肪酸月桂酸，且脂肪酸为饱和脂肪酸，脂肪酸的密度为0.8830g/mL，脂肪酸的熔点为44℃。本专利技术所述的用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土的制备方法包括以下步骤：1)称取水泥、河砂、水、十二烷基苯磺酸、生物胶、早强剂、纤维素纤维、聚乙二醇、引发剂、硬脂酸、脂肪酸以及高锰酸钾；2)将纤维素纤维、聚乙二醇及引发剂依次加入到温度为70～80℃的加热反应釜中，再搅拌均匀，得混合料A；3)将硬脂酸、脂肪酸及高锰酸钾依次加入到温度为110～120℃的搅拌装置中，搅拌均匀后冷却至室温，得混合料B；4)将十二烷基丙磺酸、生物胶、早强剂及水混合搅拌均匀，得稀溶液C；5)将水泥、河砂、混合料B及稀溶液C混合搅拌均匀，再边搅拌边加入混合料A，然后再搅拌均匀，得用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土。步骤2)中，将所述纤维素纤维、聚乙二醇及引发剂依次加入到温度为70～80℃的加热反应釜中，再在常压下以150r/min的转速搅拌10～15min，得混合料A。步骤3)中搅拌均匀后冷却至室温，得混合料B的具体操作为：在常压下以200r/min的转速搅拌10min，再冷却至室温，得混合料B。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土由水泥、河砂、水、十二烷基苯磺酸、生物胶、早强剂、纤维素纤维、聚乙二醇、引发剂、硬脂酸、脂肪酸以及高锰酸钾以具体方法混合而成，其中，十二烷基丙磺酸在混凝土拌合时可以引入大量微小封闭的气泡，由于处于高寒、高海拔地区气候环境，气泡存留时间短，本专利技术通过生物胶对水泥混凝土进行增稠，从而在引入的气泡周围形成具有一定机械强度及弹性的膜，以增加泡膜的表面黏度，从而提高气泡的留存率。另外，通过纤维素纤维在混凝土内部形成三维网状结构，使气泡更难溢出，从而释放冻融循环产生的冻胀应力，同时纤维素纤维还可起到前期阻裂的效果，大大减少混凝土内部微裂纹的产生，同时与生物胶协同作用使得混凝土更加密实；纤维素纤维在引发剂的作用下，可与聚乙二醇进行反应，使聚乙二醇交链吸附在纤维素纤维的表面，从而得到一种类似于相变材料具有温度调节的纤维材料，该纤维材料可以在白天日照强烈，温度升高时吸收热量，且自身温度及体积形状保持不变，在夜晚寒冷负温时释放热量，从而有效的改善因为特殊环境引起的混凝土冻融破坏现象。另外，硬脂酸及脂肪酸在高锰酸钾的催化下裹附在砂子的表面，形成一种以SiO2为核心、脂肪酸分子包裹的稳定物质，脂肪酸可以随着温度的变化而发生相变，在温度高时吸收热量而不改变自身形状，在低温时缓慢放出温度，该稳定物质在作为混凝土细集料的同时，还可以与表面吸附有聚乙二醇的纤维素纤维共同作用起到调节混凝土内部温度的效用，从而有效的改善混凝土在高寒、高海拔环境中频繁经历冻融循环作用的服役状态。另外，通过早强剂使混凝土的水化进程加快，使混凝土可以更早形成强度，进而使混凝土可以更早的对抗特殊环境下产生的应力，实现前期阻裂，利于在高寒、高海拔地区混凝土后期强度的增长。同时由于随着水化进程的加快，导致内外温度差距大，从而产生温度应力，进而在混凝土内部产生微裂纹，本专利技术中表面吸附有聚乙二醇的纤维素纤维及以SiO2为核心、包裹有脂肪酸分子的稳定物质可以通过温度自调节，吸收部分由于早强剂的加入而产生的热量。综上所示，本专利技术通过稳泡、早强、增加混凝土密实度及混凝土内部温度自调节的协同作用，有效的了改善高寒、高海拔地区的混凝土冻融破坏现象。同时，所述用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土在制备过程中，通过对各原料的加热混合搅拌即可，制备方法较为简单。附图说明图1为对比例一、实施例一、实施例二及实施例三得到水泥混凝土的抗裂性能对比结果图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：对比例一对比例一选用普通水泥混凝土，该普通水泥混凝土由质量百分数为30％的水泥、21.8％的河砂、40％的粗集料、8％的水、0.1％的引气剂及0.1％减水剂。实施例一本专利技术所述的用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土，其特征在于，由质量百分数为35％的水泥、30％的河砂、16％的水、0.6％的十二烷基苯磺酸、2％的生物胶、4％的早强剂、2.2％的纤维素纤维、1.2％的聚乙二醇、0.6％的引发剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土，其特征在于，由质量百分数为25％～40％的水泥、25％～40％的河砂、15％～20％的水、0.4％～0.6％的十二烷基苯磺酸、1.2％～2％的生物胶、2％～4％的早强剂、1.8％～2.2％的纤维素纤维、0.8％～1.2％的聚乙二醇、0.4％～0.6％的引发剂、2％～4％的硬脂酸、2％～4％的脂肪酸以及0.2％～0.4％的高锰酸钾制备而成。

【技术特征摘要】
1.一种用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土，其特征在于，由质量百分数为25％～40％的水泥、25％～40％的河砂、15％～20％的水、0.4％～0.6％的十二烷基苯磺酸、1.2％～2％的生物胶、2％～4％的早强剂、1.8％～2.2％的纤维素纤维、0.8％～1.2％的聚乙二醇、0.4％～0.6％的引发剂、2％～4％的硬脂酸、2％～4％的脂肪酸以及0.2％～0.4％的高锰酸钾制备而成。2.根据权利要求1所述的用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土，其特征在于，生物胶由质量百分数为60％～70％的黄原胶及30％～40％的文莱胶混合而成。3.根据权利要求1所述的用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土，其特征在于，引发剂由质量百分数为40％～60％的过氧化苯甲酰及40％～60％的蔗糖混合而成。4.根据权利要求1所述的用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土，其特征在于，水泥为42.5强度等级的硅酸盐水泥或52.5强度等级的硅酸盐水泥；河砂的细度模数为2.3～2.8。5.根据权利要求1所述的用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土，其特征在于，早强剂由质量百分数为70％～80％的硝酸钠及20％～30％的三乙醇胺混合而成。6.根据权利要求1所述的用于高寒、高海拔地区的水泥混凝土，其特征在于，纤维素纤维的弹性模量为8～10GPa，纤维素纤维的抗拉强度为500～1000MPa，纤维素纤维的长度为2～3mm，纤维素纤维的长径比为130～150；聚乙二醇的相对分子量为1000～1200，聚乙二醇为浅...

【专利技术属性】
技术研发人员：何锐，杨哲，陈华鑫，仵江涛，龙景潭，黄庆庆，耿瑶，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61