一种高强低弹水工抗冲磨混凝土及其制备方法技术

本申请涉及水工建筑材料领域，具体公开了一种高强低弹水工抗冲磨混凝土及其制备方法。高强低弹水工抗冲磨混凝土包括以下重量份的组分：260

【技术实现步骤摘要】
一种高强低弹水工抗冲磨混凝土及其制备方法


[0001]本申请涉及水工建筑材料
，更具体地说，它涉及一种高强低弹水工抗冲磨混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]水利水电工程泄水建筑物是涉及水电站工程安全运行的重要建筑，泄水建筑物的过流部位由于泄流量大、流速快、含沙量高，极易受到高速水流冲磨，易出现磨蚀破坏现象，严重者建筑物过流表面会出现大面积剥蚀破坏。
[0003]为了缓解泄水建筑物过流面易受到高速水流冲磨破坏的问题，目前解决方法主要有两个，第一种是使用高强度等级的混凝土，另一种是采用有机复合材料作为混凝土表面涂料，提高混凝土表面的抗冲磨性能。
[0004]但高强度混凝土因水泥用量大，水化放热量高而易产生干缩裂缝及温度裂缝，须投入较大的人力物力进行维修，且维修后不稳定。而有机复合材料大多集中在有机材料砂浆类，如环氧类抗冲磨砂浆，其中含有较多易挥发性溶剂，在潮湿和有水环境下，伴随着泄水高频震动，易产生龟裂、起翘和剥落，且施工不便，适应性较差。
[0005]因此，研发一种水工抗冲磨性能好的混凝土是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]为了提高混凝土的抗冲击能力和耐磨性能，本申请提供一种高强低弹水工抗冲磨混凝土及其制备方法。
[0007]第一方面，本申请提供一种高强低弹水工抗冲磨混凝土，采用如下的技术方案：一种高强低弹水工抗冲磨混凝土，包括以下重量份的组分：260
‑
310份水泥、150
‑
200份矿粉、920
‑<br/>980份碎石、460
‑
500份机制砂、5
‑
10份减水剂、120
‑
200份水、40
‑
60份增强剂、75
‑
120份抗冲磨剂；所述抗冲磨剂包括：1
‑
1.5份改性橡胶颗粒、0.5
‑
1份磷渣、0.8
‑
1.2份磷石膏、0.2
‑
0.4份膨胀剂、0.1
‑
0.5份粉煤灰、0.1
‑
2.5份凝灰岩。
[0008]通过采用上述技术方案，由于磷渣和磷石膏属于废弃资源，且橡胶颗粒的耐磨性极强，将磷石膏、磷渣用于制备抗冲磨剂，不仅回收了废弃资源，还降低了生产成本。在粉煤灰和凝灰岩的作用下，磷石膏和磷渣受到激发，产生胶凝性物质，显著改善硬化混凝土的孔结构，使C
‑
S
‑
H增多，混凝土结构致密，从而增强混凝土的抗冲磨性能。
[0009]优选的，所述改性橡胶颗粒由以下方法制成：(1)将废弃轮胎粉碎，制成橡胶颗粒；(2)将橡胶颗粒依次置于质量分数为1
‑
1.5％的氢氧化钠溶液和质量分数为0.5
‑
1％偶联剂乙醇溶液中浸渍，然后晾干。
[0010]因橡胶颗粒属于憎水性弹性胶体合成材料，与混凝土的粘结力不足，通过采用上述技术方案，用氢氧化钠溶液使橡胶颗粒中硬脂酸锌析出，增大橡胶颗粒表面的粗糙度，有
利于橡胶颗粒与水泥等的粘结，提高混凝土的强度，而偶联剂能在橡胶颗粒和水泥等组分之间形成稳定的化学键，增强粘结强度，提高混凝土的抗压强度和抗冲磨强度。
[0011]优选的，所述改性橡胶颗粒的制备方法还包括：(3)将浸渍烘干后的橡胶颗粒置于由磁铁矿、纳米二氧化硅、异氰酸酯、氨基化碳纳米管和乙二胺制成的混合液中，在80
‑
90℃下超声分散20
‑
40min，干燥、粉碎，制成改性橡胶颗粒，橡胶颗粒与混合液的质量比为0.8
‑
1:1。
[0012]通过采用上述技术方案，采用异氰酸酯为基体，乙二胺为扩链剂，合成聚脲弹性体，聚脲弹性体是一种环保、抗冲磨材料，将其包覆在橡胶颗粒上，能进一步提高橡胶颗粒的抗冲磨性能，但聚脲弹性体中异氰酸酯基团易与潮湿环境中水分发生反应产生气泡，导致耐磨性下降，且因橡胶颗粒的密度小于水，在混凝土搅拌过程中，橡胶颗粒易上浮、结坨，成型后，橡胶颗粒分布不均匀；因此采用纳米二氧化硅、磁铁矿和氨基化碳纳米管与聚脲弹性体结合，氨基碳纳米管表面的氨基与异氰酸酯基团反应，生成脲基团，以共价键的方式连接到聚脲大分子链中，形成交联网络结构，增加聚脲分子的交联度，阻碍水分子进度聚脲弹性体中，提高其在潮湿环境下的抗冲磨性，同时提高氨基碳纳米管与聚脲弹性体的界面结合力，纳米二氧化硅作为无机材料，本身具有较强的强度和硬度，起到增强的作用，改善其抗冲磨效果，磁铁矿具有自重大的特性，在聚脲弹性体的包覆下，能包覆在橡胶颗粒表面，增大橡胶颗粒的重力，且纳米二氧化硅和氨基化碳纳米管也能改善橡胶颗粒的重力，防止橡胶颗粒在搅拌时上浮。
[0013]优选的，所述混合液中各组分的用量为：以重量份计，2
‑
3份磁铁矿、1
‑
1.5份纳米二氧化硅、1
‑
1.5份异氰酸酯、0.5
‑
1份碳纳米管和0.7
‑
0.9份乙二胺。
[0014]通过采用上述技术方案，磁铁矿的用量较大，能改善橡胶颗粒易上浮的现象。
[0015]优选的，所述抗冲磨剂的制备方法如下：(1)向磷渣中加入硅酸钠，粉磨10
‑
20min后加入磷石膏和绿矾，混合均匀，制得混合磷石膏，硅酸钠与磷渣的质量比为0.1
‑
0.2:1，绿矾与磷石膏的0.1
‑
0.2:1；(2)将粉煤灰和凝灰岩混合均匀，加入步骤(1)制成的混合磷石膏，混合后，置于600
‑
800℃下煅烧3
‑
4h，获得改性磷石膏；(3)将改性橡胶颗粒、膨胀剂和步骤(2)制成的改性磷石膏混合均匀，挤出、造粒。
[0016]通过采用上述技术方案，因磷渣和磷石膏中含有可溶性的P和F，可溶性磷在水化过程中会转化为难溶的Ca3(P04)2，覆盖在磷渣或磷石膏表面，阻碍其进一步溶解，产生缓凝作用，并降低产品强度，可溶性F在正电荷的存在下，极易形成氟离子，氟离子与水化产物中的钙离子作用，易形成CaF2覆盖在磷渣或磷石膏的表面，延缓凝结时间，造成缓凝。因此首先采用硅酸钠作为激发剂，能加速磷渣的水化，之后用磷渣对磷石膏进行改性，在磷石膏中引入氧化钙、二氧化硅等活性成分，这些活性成分在一定条件下生成硅酸钙和钙钒石等增强材料，改善磷石膏的物理强度。
[0017]粉煤灰和凝灰岩具有火山灰活性，二者互相激发，与氢氧化钙发生火山灰反应，而凝灰岩具有孔隙结构，能将磷石膏中组分起到一定的固化作用，减少物质的挥发，另外凝灰岩能将磷石膏中可溶性磷转化为不可溶的焦磷酸盐，并固化在改性磷石膏中，且粉煤灰也对磷石膏和磷渣中的磷和氟的消除具有积极作用，磷石膏和磷渣中磷和氟被粉煤灰和凝灰岩去除后，使混凝土的凝结时间缩短，早期强度提高。
[0018]最后将经过改性的磷石膏和橡胶颗粒共混挤出，改性磷石膏被橡胶颗粒充分包覆，结构致密，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强低弹水工抗冲磨混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：260
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310份水泥、150
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200份矿粉、920
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980份碎石、460
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500份机制砂、5
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10份减水剂、120
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200份水、40
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60份增强剂、75
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120份抗冲磨剂；所述抗冲磨剂包括：1
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1.5份改性橡胶颗粒、0.5
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1份磷渣、0.8
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1.2份磷石膏、0.2
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0.4份膨胀剂、0.1
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0.5份粉煤灰、0.1
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2.5份凝灰岩。2.根据权利要求1所述的高强低弹水工抗冲磨混凝土，其特征在于，所述改性橡胶颗粒由以下方法制成：（1）将废弃轮胎粉碎，制成橡胶颗粒；（2）将橡胶颗粒依次置于质量分数为1
‑
1.5%的氢氧化钠溶液和质量分数为0.5
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1%偶联剂乙醇溶液中浸渍，然后晾干。3.根据权利要求2所述的高强低弹水工抗冲磨混凝土，其特征在于，所述改性橡胶颗粒的制备方法还包括：（3）将浸渍烘干后的橡胶颗粒置于由磁铁矿、纳米二氧化硅、异氰酸酯、氨基化碳纳米管和乙二胺制成的混合液中，在80
‑
90℃下超声分散20
‑
40min，干燥、粉碎，制成改性橡胶颗粒，橡胶颗粒与混合液的质量比为0.8
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1:1。4.根据权利要求3所述的高强低弹水工抗冲磨混凝土，其特征在于，所述混合液中各组分的用量为：以重量份计，2
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3份磁铁矿、1
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1.5份纳米二氧化硅、1
‑
1.5份异氰酸酯、0.5
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1份碳纳米管和0.7
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0.9份乙二胺。5.根据权利要求1所述的高强低弹水工抗冲磨混凝土，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许广森，俞建松，俞裕星，
申请(专利权)人：深圳市恒星建材有限公司，
类型：发明
国别省市：