一种耐碱玄武岩纤维砂浆材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐碱玄武岩纤维砂浆材料其制备方法，该耐碱玄武岩纤维砂浆材料包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥20

【技术实现步骤摘要】
一种耐碱玄武岩纤维砂浆材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种耐碱玄武岩纤维砂浆材料其制备方法。

技术介绍

[0002]水电是我国一种重要的绿色电力资源。近年来，我国进入水电资源开发的快速发展期，相继建设了向家坝、白鹤滩、溪洛渡等多个巨型水电站。随着水电站投入运营，设施后期维护工作量逐步加大。含沙高速水流对水工建筑物过流面混凝土的冲刷磨损和空蚀破坏，是水工泄流建筑物如溢流坝、泄洪洞(槽)、泄水闸等常见的病害，已经成为水电站运行中的主要病害之一，有的甚至危及工程安全，需要采用抗冲耐磨材料进行修补。高速含砂水流对混凝土结构的破坏方式主要有三种，一是推移质对结构的冲击破坏；二是悬移质或高速水流对结构的磨损破坏；三是高速水流可能产生负压而带来的空蚀破坏。针对上述破坏机理，各种提高混凝土抗冲磨性能的技术方案被提出，主要的技术思路有三种。一是通过加入高强度骨料、外掺料及高性能外加剂，配制高强度的混凝土；二是加入短切纤维、聚合物颗粒或聚合物液体，提高混凝土的韧性；三是采用环氧砂浆、聚脲等聚合物作为胶凝材料配制砂浆修补材料。上述技术方案在水流速度较低时，具有良好的抗冲耐磨性能。但随着我国西部巨型电站的建成，由于水位落差大、含砂量高、水流速度高(均速＞30m/s)，对混凝土结构提出了极为严峻的考验，常规的抗冲耐磨材料已不满足水电站修补的性能需要。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种耐碱玄武岩纤维砂浆材料其制备方法，该耐碱玄武岩纤维砂浆可有效解决现有材料存在的抗冲击耐磨性能差的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]一种耐碱玄武岩纤维砂浆材料，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥20
‑
35份、矿物外掺料10
‑
25份、耐碱玄武岩纤维1
‑
3份、球形活性骨料36
‑
55份、石墨基憎水材料0.1
‑
0.5份和胶乳粉1
‑
2.5份。
[0006]进一步地，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥35份、矿物外掺料25份、耐碱玄武岩纤维1份、球形活性骨料36份、石墨基憎水材料0.5份和乳胶粉2.5份。
[0007]进一步地，耐碱玄武岩纤维按照以下方法制备：将氯化锆和氯化钛于质量浓度为80
‑
90％的乙醇溶液中溶解，制成浓度为0.5
‑
1M/L的溶胶溶液，然后将玄武岩纤维放入溶液中浸泡，再将玄武岩纤维于300
‑
450℃条件下干燥。
[0008]进一步地，球形活性骨料为非晶态玄武岩基球形粉体材料，其按照以下方法制备：将玄武岩矿石升温至1400
‑
1500℃将其熔融，待其熔液成分均化后，经溢流孔流出，在溢流孔采用高速气流喷雾雾化并冷却，制得粒径为60
‑
600μm，球形度≥0.9的非晶态玄武岩基球形粉体。
[0009]进一步地，高速气流喷雾雾化的气体介质为压缩空气，气体压力为0.3
‑
0.6MPa，气
流速度为200
‑
500m/s，气体温度为200
‑
350℃。
[0010]进一步地，矿物外掺料为粉煤灰或矿渣，所述矿物外掺料的比表面积为340
‑
400m2/kg，活性指数≥95％。
[0011]进一步地，石墨基憎水材料为石墨烯或纳米炭黑。
[0012]进一步地，石墨烯为多层石墨烯，厚度为2
‑
4nm，横向尺寸为1
‑
5μm，纳米炭黑尺寸为7
‑
20nm，碳含量＞99.5％。
[0013]进一步地，胶乳粉为苯丙胶乳粉或乙烯
‑
醋酸乙烯胶乳粉。
[0014]上述的耐碱玄武岩纤维砂浆材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015](1)将硅酸盐水泥、矿物外掺料、球形活性骨料、耐碱玄武岩纤维和胶乳粉混合，制得混合粉料；
[0016](2)将石墨基憎水材料加入到水中超声分散制得液料；
[0017](3)将步骤(1)和步骤(2)中的粉料和液料搅拌混匀，制得。
[0018]本专利技术所产生的有益效果为：
[0019](1)本申请中采用表面涂覆ZrO2或TiO2涂层防腐处理后，有效的隔绝了玄武岩纤维与水化产物中的碱性溶液组分，同时与水泥水化物形成良好的化学键高强度结合，在抗冲磨砂浆材料中能起到长期的增韧效果。而且，经过处理后，可提高纤维与基体的相容性，并降低纤维的长度；本申请中还通过提高耐碱玄武岩纤维的掺量，有效避免了常规的短切纤维增强混凝土存在分布不均、降低抗压强度等负面作用。通过大幅度提高玄武岩纤维的掺量，有效提高了抗冲耐磨砂浆材料的力学性能和抗冲耐磨性能。
[0020](2)球形活性骨料降低混凝土需水量、增加流动度、提高混凝土的后期强度等等，而且，在本申请中球形活性骨料通过以下三个方面的作用提高抗冲耐磨性能：
①
抗冲耐磨材料所采用的硬质骨料中大多数为结晶型矿物，从微观结构而言，由于不同结晶矿物的结构和性能不相同，导致在高速水流的冲刷作用下，低强度相被磨损，高强度相失去支撑结构，最终也被磨损。而采用非晶体球形活性骨料作为骨架系统时，由于材料结构的各向均一性，不存在微观结构不平整的问题；
②
球形骨料可有效分散高速水流中空蚀作用对结构的冲击作用。当空蚀效应导致的巨大冲击力作用在球形骨料上时，球状结构可以有效的分散作用力，避免应力集中导致材料内部产生裂纹，从而起到良好的增韧作用。
③
活性球形骨料具有一定火山灰活性，与水化产物反应形成化学键结合，两相界面得到强化，抗冲耐磨砂浆材料从而具有更高的强度和稳定性。
[0021](3)本申请中石墨基憎水材料在混凝土中主要起到疏水作用，通过改变混凝土的亲水性质，可起到两个方面的作用：
①
在水泥水化物的孔隙中形成憎水机制，有效抵抗高速水流在高压条件下进入水化产物的微细孔洞中，从微观层面抵御高速水流的冲刷作用；
②
传统的混凝土要获得良好的抗冻融性能，需要保留3
‑
5％的含气量，明显降低了混凝土的致密性，同时降低了混凝土的强度性能和抗冲磨性能。超细石墨基材料可有效提高砂浆的抗冻融性能，避免加入引气组分，通过提高砂浆的致密度，同时提高砂浆的抗冲磨性能和耐久性。
附图说明
[0022]图1为球形活性骨料的微观结构图；
[0023]图2为砂浆材料水化产物微观结构图。
具体实施方式
[0024]下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明，但本专利技术的实施方式不限于此。以下实施例中的硅酸盐水泥为四川峨胜水泥股份有限公司生产的P.O 52.5普通硅酸盐水泥，矿物外掺料为峨眉山市宏源建材有限公司产品；乳胶粉为瓦克化学(中国)有限公司产品。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐碱玄武岩纤维砂浆材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥20
‑
35份、矿物外掺料10
‑
25份、耐碱玄武岩纤维1
‑
3份、球形活性骨料36
‑
55份、石墨基憎水材料0.1
‑
0.5份和胶乳粉1
‑
2.5份。2.如权利要求1所述的耐碱玄武岩纤维砂浆材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥35份、矿物外掺料25份、耐碱玄武岩纤维1份、球形活性骨料36份、石墨基憎水材料0.5份和乳胶粉2.5份。3.如权利要求1所述的耐碱玄武岩纤维砂浆材料，其特征在于，所述耐碱玄武岩纤维的按照以下方法制备：将氯化锆和氯化钛于乙醇溶液中溶解，制成质量浓度为0.5
‑
1M/L的溶胶溶液，然后将玄武岩纤维放入溶液中浸泡，再将玄武岩纤维于300
‑
450℃条件下干燥。4.如权利要求1所述的耐碱玄武岩纤维砂浆材料，其特征在于，所述球形活性骨料为非晶态玄武岩基球形粉体材料，其按照以下方法制备：将玄武岩矿石升温至1400
‑
1500℃将其熔融，待其熔液成分均化后，经溢流孔流出，在溢流孔采用高速气流喷雾雾化并冷却，制得粒径为60
‑
600μm，球形度≥0.9的非晶态玄武岩基球形粉体。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾济宁，李寿奎，郑大涛，魏东，王蓉，
申请(专利权)人：四川尔润玄武岩纤维科技有限公司四川省岷源水利水电工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：