一种超高性能绝缘水泥基材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超高性能绝缘水泥基材料及其制备方法，由水泥、绝缘矿物掺合料、石英砂、钢纤维、绝缘添加剂、外加剂和水混合配制而成，其中，水泥的用量为700‑1100重量份、绝缘矿物掺合料的用量为0‑400重量份、石英砂的用量为800‑1000份、绝缘添加剂为水泥和绝缘矿物掺合料总重量的0‑0.5％、外加剂为水泥和绝缘矿物掺合料总重量的0.1％‑1％、钢纤维的体积掺量为1％‑2％。与现有技术相比，本发明专利技术不仅具有高强、高韧、高电阻率的特点，同时还具有高抗渗性、耐久性等特点，是超高性能水泥基材料和绝缘水泥基材料的有机结合，可用于对绝缘性、抗渗性以及耐久性有较高要求的地铁工程、以及高速铁路、高压电线杆工程。

An ultra-high performance insulating cement-based material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种超高性能绝缘水泥基材料及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，涉及一种超高性能绝缘水泥基材料及其制备方法。
技术介绍
1994年超高性能混凝土的概念被首次提出，经过20多年的发展，超高性能混凝土的制备技术日渐成熟，目前已广泛应用于实际工程中。与传统的混凝土相比，超高性能混凝土具有良好的抗渗性、抗碳化能力，能在高腐蚀恶劣环境下保持良好的性能；不仅如此超高性能混凝土还具有轻质、高强、良好的韧性等特点，广泛应用于桥梁等薄壁结构。但是，对于一些特殊的领域，人们对超高性能混凝土提出了特殊的要求。在结构混凝土中为了防止发生电化学腐蚀,人们希望混凝土具有较高的电阻率,另外在地铁工程中,由于国内地铁交通普遍采用了走行轨回流的供电方式,轨道很难做到完全对地绝缘,有部分电流从轨道泄漏到道床及周围土壤中,对桥梁和隧道的结构钢筋、附近建筑物基础部分的结构钢筋以及附近埋设的金属管道、电缆产生电化学腐蚀，导致其使用寿命缩短，维修成本上升，甚至危及人们的人身安全。对了杂散电流的腐蚀，除采取相关技术措施减小杂散电流外,提高轨地的电阻率也是一种简单、有效的方式。公开号为CN108314391A的中国专利公开了一种表面改性超细钢纤维增强高阻抗超高性能混凝土及其制备方法，所述的超细钢纤维表面改性的方法是对超细钢纤维进行表面生长SiO2改性处理,增加超细钢纤维的表面粗糙度，同时利用了纳米SiO2的高火山灰活性,与水泥水化产物发生二次水化,生成水化硅酸钙凝胶，改善界面薄弱区域。但是该方法还存在很多不足。首先改性的过程，增加了高阻抗超高性能混凝土的制备步骤，使制备过程复杂化；其次试件在脱模后在温度20士2℃、相对湿度≥95％的标准养护条件下养护,所测试件没有处于饱水状态，且最后高阻抗超高性能混凝28天的电阻率在20000Ω.cm以上，混凝土的电阻率较低、绝缘性还有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超高性能绝缘水泥基材料及其制备方法。制备的超高性能绝缘水泥基材料28d抗折强度25MPa及以上，28d抗压强度120MPa及以上、28d电阻率达到100000Ω.cm及以上。超高性能绝缘水泥基材料不仅具有高强、高韧、高电阻率的特点，同时还具有高抗渗性、耐久性等特点，是超高性能水泥基材料和绝缘水泥基材料的有机结合，可用于对绝缘性、抗渗性以及耐久性有较高要求的地铁工程、以及高速铁路、高压电线杆工程。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：本专利技术的技术方案之一在于提供了一种超高性能绝缘水泥基材料，其由水泥、绝缘矿物掺合料、石英砂、钢纤维、绝缘添加剂、外加剂和水混合配制而成，其中，水泥的用量为700-1100重量份、绝缘矿物掺合料的用量为0-400重量份、石英砂的用量为800-1000份、绝缘添加剂为水泥和绝缘矿物掺合料总重量的0-0.5％、外加剂为水泥和绝缘矿物掺合料总重量的0.1％-1％、钢纤维的体积掺量为最后所制得水泥基材料体积的1％-2％。进一步的，水与胶凝材料的重量比即水胶比为0.17-0.20。进一步的，所述水泥标号为52.5的硅酸盐水泥。进一步的，所述绝缘矿物掺合料是由硅灰、矿粉、石英粉或石灰石粉中的一种或者几种的混合。进一步的，所述石英砂是由70-100目的细石英砂和40-70目或30-60目的粗石英砂组成。进一步的，所述绝缘添加剂为可再分散乳胶粉。更进一步的，所述绝缘添加剂为醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉(Vac/E)、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉(E/Vc/VL)、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉(Vac/E/VeoVa)、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉(Vac/VeoVa)、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉(A/S)、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉(Vac/A/VeoVa)、醋酸乙烯酯均聚胶粉(PVac)、聚乙烯醇乳胶粉(PVA)或苯乙烯与丁二烯共聚胶粉(SBR)中的一种或几种的混合。上述绝缘添加剂均为本领域的常规市售产品，如可以购自德国瓦克等公司。进一步的，所述外加剂是聚梭酸系高效减水剂、萘系高效减水剂、三聚氰胺系高效减水剂或氨基磺酸盐高效减水剂之中的一种或两种及以上的复配产物。本专利技术的机理：混凝土的电阻率主要受混凝土孔隙以及孔隙溶液的影响。本专利技术通过降低骨料的细度，改善了水泥石-集料界面过渡区,阻碍水在混凝土过渡区的富集，使界面过渡区密实度增加；同时通过加入可再分散的乳胶粉在混凝土孔隙内成膜,填充了部分孔隙并形成互穿网络结构,阻止混凝土中离子的迁移；除此之外，通过加入绝缘矿物掺合料，利用矿物掺合料的填充效应以及火山灰效应，优化孔隙结构、降低导电离子含量，提高混凝土的电阻率。本专利技术的技术方案之二在于提供了一种超高性能绝缘水泥基材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按配比称取各原料，先加入混合均匀后的水和减水剂，再加入水泥和绝缘掺合料搅拌，再加入石英砂搅拌，再加入钢纤维搅拌，待钢纤维分散均匀，最后加入绝缘添加剂搅拌，入模成型；(2)成型的试件用保鲜膜覆盖，在空气中静置后脱模，放入水中养护，即制得超高性能绝缘水泥基材料。进一步的，步骤(2)中，静置条件为：在20±1℃，相对湿度45±5％的空气中静置。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)将绝缘混凝土与超高性能混凝土结合，通过使用绝缘添加剂、细骨料、低水胶比，提高混凝土的密实度，降低混凝土的孔隙率，制备出适用于地下工程以及对绝缘性能有较高要求的高强、高韧，具有良好的抗渗性、耐久性和绝缘性的混凝土。(2)先将胶凝材料搅拌成水泥净浆，再加入细骨料搅拌均匀，后加入钢纤维以及绝缘添加剂能有效的提高混凝土的工作性能。(3)制备的超高性能绝缘水泥基材料可达到如下技术标准：1)力学性能：28天的抗折强度≥25MPa,抗压强度≥120MPa；2)电阻率：水养28天的电阻率≥100000Ω.cm；3)抗渗性：抗渗等级>P6。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。以下案例中所使用的原材料信息如下：水泥：江南小野田PⅡ52.5水泥；矿粉：上海宝田公司S105矿渣粉；硅灰：上海天恺970U微硅粉；骨料：上海胜阔30～60、70～100目石英砂，1250目石英粉；减水剂：上海英衫新材公司生产的PC-200型聚羧酸减水剂，减水率为23％钢纤维：江西大业金属有限公司生产的镀铜钢纤维，长径比65，直径0.2mm，长度13mm；乳胶粉：上海臣启化科技有限公司的聚乙烯醇乳胶粉。另外，其余如无具体说明的原料或处理技术，则表明均为本领域的常规市售产品或常规技术。实施例1一种超高性能绝缘水泥基材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按表1称取原料：表1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高性能绝缘水泥基材料，其特征在于，由水泥、绝缘矿物掺合料、石英砂、钢纤维、绝缘添加剂、外加剂和水混合配制而成，其中，水泥的用量为700-1100重量份、绝缘矿物掺合料的用量为0-400重量份、石英砂的用量为800-1000份、绝缘添加剂为水泥和绝缘矿物掺合料总重量的0-0.5％、外加剂为水泥和绝缘矿物掺合料总重量的0.1％-1％、钢纤维的体积掺量为最后所制得绝缘水泥基材料体积的1％-2％。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高性能绝缘水泥基材料，其特征在于，由水泥、绝缘矿物掺合料、石英砂、钢纤维、绝缘添加剂、外加剂和水混合配制而成，其中，水泥的用量为700-1100重量份、绝缘矿物掺合料的用量为0-400重量份、石英砂的用量为800-1000份、绝缘添加剂为水泥和绝缘矿物掺合料总重量的0-0.5％、外加剂为水泥和绝缘矿物掺合料总重量的0.1％-1％、钢纤维的体积掺量为最后所制得绝缘水泥基材料体积的1％-2％。


2.根据权利要求1所述的一种超高性能绝缘水泥基材料，其特征在于，水与胶凝材料的重量比为0.17-0.20。


3.根据权利要求1所述的一种超高性能绝缘水泥基材料，其特征在于，所述水泥标号为52.5的硅酸盐水泥。


4.根据权利要求1所述的一种超高性能绝缘水泥基材料，其特征在于，所述绝缘矿物掺合料是由硅灰、矿粉、石英粉或石灰石粉中的一种或者几种的混合。


5.根据权利要求1所述的一种超高性能绝缘水泥基材料，其特征在于，所述石英砂是由70-100目的细石英砂和40-70目或30-60目的粗石英砂组成。


6.根据权利要求1所述的一种超高性能绝缘水泥基材料，其特征在于，所述绝缘添加剂为可再分散乳胶粉。


7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋正武，何丽，陈庆，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31