一种抗紫外线抗碳化混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗紫外线抗碳化混凝土，每平方米该混凝土包括以下原料：300～400kg/m3水泥、150～200kg/m3矿物掺合料、15～25kg/m3抗紫外线剂、6～10kg/m3抗碳化剂、600～700kg/m3细骨料、1000～1300kg/m3粗骨料、减水剂和水，减水剂占水泥和矿物掺合料总量的0.5～2wt％，水≤150kg/m3，水胶比≤0.28；抗紫外线剂由苯并三氮唑、纳米TiO2和改性T

【技术实现步骤摘要】
一种抗紫外线抗碳化混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，更具体地，涉及一种抗紫外线抗碳化混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]根据相关研究，海拔每上升300m紫外线辐射强度增大4％。我国高原地区平均海拔高度在4000米左右，年太阳辐射总量5000～8000MJ/m2，紫外线辐射剧烈，这为高原铁路混凝土施工增大了难度。在高原强紫外线照射的环境下，混凝土碳化速度加快，一方面导致混凝土碱度降低，对钢筋的保护作用被削弱，诱导钢筋锈蚀，另一方面导致混凝土表面产生更多微裂缝，强度降低，开裂风险增大。
[0003]为抵抗紫外线辐照对高原混凝土的劣化，很多工程项目选择准凝土表面喷涂一层有机涂料层，这种做法不仅增大工程量，耗费人力物力，而且极易在冻融环境、干湿循环、大风干燥的其他高原环境作用下开裂、剥落、失效。一些专利提出，使用抗紫外线的掺合料和外加剂制备混凝土，但尚有不足之处需要进一步改善。如专利申请号CN202211035951.3使用苯并三氮唑、高岭土、竹炭纤维制备抗紫外线剂，配合辅助剂制备抗紫外线混凝土，但没有考虑抑制紫外线照射引起的碳化劣化；专利申请号CN202111248629.4公开了一种使用改性高钛重矿渣和水性聚氨酯乳液分别作为矿物掺合料和外加剂的抗紫外辐射混凝土，但忽略了大量掺入使用有机物改性高钛重矿渣对混凝土力学性能的影响。

技术实现思路

[0004]基于现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种可以服役于高原环境下抗紫外线抗碳化的混凝土，该混凝土具有抵抗高原环境下紫外线的能力，且缓解混凝土在紫外线辐射下的碳化，并且混凝土体系密实度高，在兼具抗紫外线抗碳化的条件下具备优异的力学性能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种抗紫外线抗碳化混凝土，其每立方所述混凝土包括如下组分：
[0007]水泥300～400kg/m3[0008]矿物掺合料150～200kg/m3[0009]抗紫外线剂 15～25 kg/m3[0010]抗碳化剂 6～10 kg/m3[0011]细骨料 600～700 kg/m3[0012]粗骨料 1000～1300 kg/m3[0013]减水剂占水泥和矿物掺合料总量的0.5～2wt％
[0014]水≤150kg/m3，水胶比≤0.28；
[0015]所述抗紫外线剂由苯并三氮唑、纳米TiO2和改性T
‑
ZnO晶须组成；所述抗碳化剂由水滑石和氧化石墨烯组成。
[0016]在一些实施方式中，所述苯并三氮唑、纳米TiO2和T
‑
ZnO晶须的质量比为(6～8)：(2～3)：(2～3)。
[0017]在一些实施方式中，所述纳米TiO2为金红石型纳米TiO2，平均粒径为20～50nm，比表面积为80～200m2/g；所述金红石型纳米TiO2具有较高的硬度、密度和介电常数，以及较好的光稳定性和相对较低的光催化活性，对290～300nm的中波区紫外线具有良好的吸收效果。
[0018]在一些实施方式中，所述改性T
‑
ZnO晶须为具有纳米SiO2包覆层的四针状ZnO晶须；所述改性T
‑
ZnO晶须的针状体长度为10～80μm，针状体根部直径为1～5μm；T
‑
ZnO晶须具有极高的化学活性和抗紫外线辐射功能，对350～400nm的长波区紫外线有良好的遮蔽效果，由于一般T
‑
ZnO晶须加入水泥体系中会与Ca(OH)2反应生成CaZn2(OH)6·
2H2O阻碍水泥水化，因此优选使用具有纳米SiO2包覆层的ZnO晶须。进一步地，改性T
‑
ZnO2晶须可以通过以下方法制备：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水加入烧杯中，在水浴锅中加热进行反应，反应完毕后，冷却至室温，加入稀硫酸进行反应，使正硅酸乙酯发生水解生成SiO2溶胶；然后将四针状ZnO晶须加入SiO2溶胶中，搅拌后超声处理，接着离心分离，用无水乙醇和水洗涤数次后，干燥，得到纳米SiO2包覆的四针状ZnO晶须。
[0019]在一些实施方式中，所述苯并三氮唑为2
‑
(2
’‑
羟基
‑2’‑
一叔丁基苯基)苯并三氮唑、2
‑
(2
’‑
羟基
‑
一叔丁基苯
‑5’‑
甲基苯基
‑5‑
一氯)苯并三氮唑、2
‑
(2
’‑
羟基
‑3’
,5
’‑
二叔戊基)苯并三氮唑中的至少一种；特定的苯并三氮唑在270～370nm范围内中波区和长波区的紫外线有较高的吸光指数。
[0020]在一些实施方式中，所述水滑石和所述氧化石墨烯的质量比为(30～35)：(1～2)。
[0021]在一些实施方式中，所述水滑石为焙烧水滑石，具体为镁铝碳酸根被烧水滑石，由美铝碳酸根型水滑石在500～550℃下焙烧得到；焙烧后水滑石的平均粒径为0.47～0.50μm，比表面积为6～9m2/g；特定的被烧水滑石可以吸附进入混凝土中的CO
32
‑
完成板层结构重建，延缓CO
32
‑
向混凝土内部渗透的过程，起到抗碳化的作用。
[0022]在一些实施方式中，所述氧化石墨烯微观形貌为片层状，片层直径为300～500nm，厚度为0.3～1nm，比表面积为2000～2600m2/g；氧化石墨烯可以调控水泥水化产物形成花状体和多面体，使得水泥微观结构规整有序，显著减少混凝土中的孔隙和裂缝，提高水泥砂浆的抗碳化性能。
[0023]在一些实施方式中，所述矿物掺合料由粗尺度物料、中尺度物料和细尺度物料组成；所述粗尺度物料的平均粒径为15
±
5μm，比表面积为1.7～2.0m2/g；所述中尺度物料的平均粒径为7
±
2μm，比表面积为5.0～6.0m2/g；所述细尺度物料平均粒径为0.5～1μm，比表面积为22～30m2/g；
[0024]按质量百分数计，所述矿物掺合料的组成如下：
[0025]粗尺度物料45～65％
[0026]中尺度物料20～40％
[0027]细尺度物料5～15％。
[0028]具体地，所述粗尺度物料为矿粉；所述中尺度物料为稻壳灰，所述细尺度物料为硅灰；更具体地，所述矿粉为高炉矿渣干燥粉磨得到，具有抗碳化的能力；所述稻壳灰为稻壳在少氧(氧浓度≤5vol.％)环境下焚烧得到，磨细稻壳灰为焚烧后稻壳灰经球磨机粉磨得
到，其对紫外线具有较强的吸收能力；硅灰为铁合金在冶炼硅铁或工业硅(金属硅)时矿热电炉挥发出的SiO2和Si气体在空气(流量20
‑
30L/min)中迅速氧化冷凝沉淀而成，其球形度≥90％，具有较强的抗碳化能力。
[0029]在一些实施方式中，所述细骨料为河沙和/或机制砂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗紫外线抗碳化混凝土，其特征在于，其每立方所述混凝土包括如下组分：减水剂占水泥和矿物掺合料总量的0.5～2wt％水≤150kg/m3，水胶比≤0.28；所述抗紫外线剂由苯并三氮唑、纳米TiO2和改性T
‑
ZnO晶须组成；所述抗碳化剂由水滑石和氧化石墨烯组成。2.根据权利要求1所述的抗紫外线抗碳化混凝土，其特征在于，所述苯并三氮唑、纳米TiO2和改性T
‑
ZnO晶须的质量比为(6～8)：(2～3)：(2～3)。3.根据权利要求2所述的抗紫外线抗碳化混凝土，其特征在于，所述纳米TiO2为金红石型纳米TiO2，平均粒径为20～50nm，比表面积为80～200m2/g；和/或，所述改性T
‑
ZnO晶须为具有纳米SiO2包覆层的四针状ZnO晶须；所述改性T
‑
ZnO晶须的针状体长度为10～80μm，针状体根部直径为1～5μm。4.根据权利要求1所述的抗紫外线抗碳化混凝土，其特征在于，所述苯并三氮唑为2
‑
(2
’‑
羟基
‑2’‑
一叔丁基苯基)苯并三氮唑、2
‑
(2
’‑
羟基
‑
一叔丁基苯
‑5’‑
甲基苯基
‑5‑
一氯)苯并三氮唑、2
‑
(2
’‑
羟基
‑3’
,5
’‑
二叔戊基)苯并三氮唑中的至少一种。5.根据权利要求1所述的抗紫外线抗碳化混凝土，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涵，刘名君，曾晓辉，陈建峰，龙广成，戴胜勇，谢友均，张志勇，王海旭，邓勇灵，唐卓，董荣珍，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：