一种高密度防辐射抗裂混凝土及其制备方法技术

本申请涉及混凝土技术领域，具体公开了一种高密度防辐射抗裂混凝土及其制备方法。混凝土包括如下重量份的原料：水泥17

【技术实现步骤摘要】
一种高密度防辐射抗裂混凝土及其制备方法


[0001]本申请涉及混凝土
，更具体地说，它涉及一种高密度防辐射抗裂混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]混凝土已经有一百多年的发展历史，是当今一种非常普遍的建筑材料，它具有高强、轻质、耐腐蚀和耐高温等性能，因此在建筑结构领域中得到广泛的应用。随着工程技术以及材料科学的不断发展，当前水泥混凝土的性能需要进一步提高，才能满足现代工程日益增长的需求。
[0003]辐射存在于整个宇宙空间，辐射来源有天然辐射和人工辐射，天然辐射包括环境中宇宙射线、γ射线、α粒子射线；人工辐射有核电、军事、教育、科研、医疗等领域应用过程中所产生的α、β、γ、X和中子等各种射线，受到这些射线长期辐射会诱发癌症、白血病、恶性肿瘤或生育缺陷等多种病症，所以，为防止环境中的各种射线对人体伤害，在建造有辐射源的建筑时，一般需设置防辐射材料以屏蔽各种射线，混凝土是建筑主体防辐射的基础材料，所以防辐射混凝土是发展的必然趋势。
[0004]现有的防辐射混凝土一般采用部分重晶石和/或重晶砂作为骨料，从而使混凝土具有防辐射性能，但是，相比于普通碎石，重晶石与胶凝材料的界面结合能力更弱，更容易出现开裂的现象，因此，亟待需要研发一种抗裂性好的高密度防辐射混凝土。

技术实现思路

[0005]为了提高高密度防辐射混凝土的抗裂性能，本申请提供一种高密度防辐射抗裂混凝土及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种高密度防辐射抗裂混凝土，采用如下的技术方案：一种高密度防辐射抗裂混凝土，包括如下重量份的原料：水泥17
‑
25份、矿渣粉10
‑
15份、粉煤灰3
‑
7份、重晶石150
‑
160份、重晶砂110
‑
130份、混合纤维0.1
‑
1份、减水剂0.5
‑
1份、镁质抗裂剂0.1
‑
0.3份和水15
‑
20份；所述混合纤维选自改性聚乙烯醇纤维、改性碳纤维和芳纶纤维中的至少两种；所述改性碳纤维由次氯酸钠溶液对碳纤维表面改性制得；所述改性聚乙烯醇纤维由改性剂对聚乙烯醇纤维表面改性制得，所述改性剂选自聚丙烯酸酯、有机硅乳液和聚氨酯中的至少一种；所述混合纤维与镁质抗裂剂的重量份数之比为(7
‑
8.4)：(1
‑
2)。
[0007]通过采用上述技术方案，镁质抗裂剂可提高混凝土的早强抗裂性能，混合纤维可提高混凝土的后期的抗开裂性能，镁质抗裂剂和混合纤维相互配合，能更好的提高混凝土的抗裂性能；重晶石和重晶石作为骨料，具有很好的防辐射效果，且密度大；本申请中各组分相互配合可制得具有密度高、防辐射且抗裂效果好的混凝土。
[0008]体系中，混合纤维与镁质抗裂剂的重量份数之比为(7
‑
8.4)：(1
‑
2)时，体系的整体
抗裂性能较好；最优的，混合纤维与镁质抗裂剂的重量份数之比为7.7:1.5时，体系的整体抗裂性能最好。
[0009]优选的，所述混合纤维为改性聚乙烯醇纤维和改性碳纤维。
[0010]通过采用上述技术方案，改性聚乙烯醇纤维和改性碳纤维作为混合纤维，实现了高弹纤维和低弹纤维的互补，可很好的改善混凝土的抗裂性能，且在保证性能的同时，节约了成本。此外，改性后的改性聚乙烯醇纤维和改性碳纤维在混凝土体系中的分散性好。选择改性聚乙烯醇纤维和改性碳纤维作为混合纤维，在提高纤维韧性的同时，改善了纤维在混凝土体系的分散性，且成本较低。
[0011]优选的，所述改性聚乙烯醇纤维、改性碳纤维和镁质抗裂剂的质量比为(1
‑
2.5)：(3.2
‑
6.6)：(1.2
‑
1.5)。
[0012]体系中加入镁质抗裂剂基本不对混凝土的抗压强度有影响，但是，加入过量的改性聚乙烯醇会损害混凝土的抗压强度，而少量则起不到抗裂效果。本申请中，改性聚乙烯醇纤维、改性碳纤维的质量和镁质抗裂剂的质量比为(1
‑
2.5)：(3.2
‑
6.6)：(1.2
‑
1.5)时，在提升抗裂效果的同时可提升抗压强度。最优的，当改性聚乙烯醇纤维、改性碳纤维的质量和镁质抗裂剂的质量比为1.7:5.3：1.5，混凝土的抗裂效果和抗压强度可达到最佳。
[0013]优选的，所述次氯酸钠溶液的浓度为8％
‑
15％。
[0014]通过采用上述技术方案，次氯酸钠溶液的浓度低于8％，改性碳纤维的接触角大于72
°
，亲水性和浸润性比较差、分散性差、不利于和水泥基的界面结合；次氯酸钠溶液的浓度高于15％，改性碳纤维的接触角至少为53
°
，亲水性和浸润性好、分散好、利于和水泥基的界面结合，但是会损害改性碳纤维韧性，改性碳纤维的模量变低。
[0015]进一步优选，所述改性碳纤维由以下制备方法制得：将碳纤维完全浸渍在浓度为8％
‑
15％的次氯酸钠溶液中，搅拌3
‑
10min，随后在100
‑
120℃下加热8
‑
12h，去除溶液，用蒸馏水清洗3
‑
5遍，烘干，得到改性碳纤维。
[0016]通过采用上述技术方案，制得的改性碳纤维具有良好的亲水性和浸润性，有利于和水泥基的界面结合，能提高碳纤维在水中的分散性，且不会损害改性碳纤维的模量，从而可更好的提高混凝土的抗裂效果。
[0017]优选的，所述混凝土中还包括微硅粉，所述微硅粉的质量是改性碳纤维质量的3.3
‑
5.6倍。进一步优选，所述微硅粉的质量占改性碳纤维质量的4.2倍。
[0018]通过采用上述技术方案，微硅粉的加入有利于改性碳纤维的进一步分散，从而可提升混凝土的抗压强度和抗裂性能。微硅粉用量过多，体系粘度太大，不利于分散；用量过少，达不到改善改性碳纤维分散性的效果。
[0019]优选的，所述改性剂为有机硅乳液。
[0020]通过采用上述技术方案，改性剂为有机硅乳液时，改性聚乙烯醇纤维的韧性好，且具有良好的分散性，可更好的改善混凝土的抗裂性能，提高抗压强度。
[0021]聚丙烯酸酯和/或聚氨酯作为改性剂时，得到的改性聚乙烯醇纤维具有很好的韧性，但是此时改性聚乙烯醇纤维的分散性比较差，需要配合分散剂使用，若无分散剂，在混凝土体系中，反而会影响混凝土的综合性能。
[0022]优选的，所述改性聚乙烯醇纤维由以下制备方法制得：将聚乙烯醇纤维完全浸渍在浓度为0.8
‑
1.5g/ml的改性剂中，浸润8
‑
12h，随后在
60
‑
80℃下烘干，得到改性聚乙烯醇纤维。
[0023]通过采用上述技术方案，得到的改性聚乙烯醇纤维的韧性、分散性等综合性能最好。改性剂浓度为0.8...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高密度防辐射抗裂混凝土，其特征在于：包括如下重量份的原料：水泥17
‑
25份、矿渣粉10
‑
15份、粉煤灰3
‑
7份、重晶石150
‑
160份、重晶砂110
‑
130份、混合纤维0.1
‑
1份、减水剂0.5
‑
1份、镁质抗裂剂0.1
‑
0.3份和水15
‑
20份；所述混合纤维选自改性聚乙烯醇纤维、改性碳纤维和芳纶纤维中的至少两种；所述改性碳纤维由次氯酸钠溶液对碳纤维表面改性制得；所述改性聚乙烯醇纤维由改性剂对聚乙烯醇纤维表面改性制得，所述改性剂选自聚丙烯酸酯、有机硅乳液和聚氨酯中的至少一种；所述混合纤维与镁质抗裂剂的重量份数之比为（7
‑
8.4）：（1
‑
2）。2.根据权利要求1所述的高密度防辐射抗裂混凝土，其特征在于：所述混合纤维为改性聚乙烯醇纤维和改性碳纤维。3.根据权利要求1所述的高密度防辐射抗裂混凝土，其特征在于：所述改性聚乙烯醇纤维、改性碳纤维和镁质抗裂剂的质量比为（1
‑
2.5）：（3.2
‑
6.6）：（1.2
‑
1.5）。4.根据权利要求1或3所述的高密度防辐射抗裂混凝土，其特征在于：所述次氯酸钠溶液的浓度为8%
‑
15%。5.根据权利要求4所述的高密度防辐射抗裂混凝土，其特征在于：所述混凝土中还包括微硅粉，所述微硅粉的质量是改性碳纤维质量的3.3
‑
5.6倍。6.根据权利要求1或3所述的高密度防辐射抗裂混凝土，其特征在于：所述改性剂为有机硅乳液，所述有机硅乳液的浓度为0.8
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓中，
申请(专利权)人：河北中耐新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：