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一种高原抗渗混凝土材料及其制备方法

阅读:1027发布:2020-06-30

专利汇可以提供一种高原抗渗混凝土材料及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种高原抗渗 混凝土 材料及其制备方法,该高原抗渗混凝土材料由 质量 百分数为:18.6%~20.2%的 水 泥、6.1%~6.5%的水、65.3%~71.9%的集料、1.0%~2.0%的 碱 性激发剂、0.1%~0.3%的聚 羧酸 高效 减水剂 及2.0%~6.0%的高原抗渗乳液配制而成;高原抗渗乳液中包括 石蜡 。本发明通过对混凝土内部 相变 温控、防开裂及提高混凝土密实度的协同作用,有效改善了高原地区混凝土的抗渗性能。,下面是一种高原抗渗混凝土材料及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种高原抗渗混凝土材料,其特征在于,该高原抗渗混凝土材料由质量百分数为
18.6%~20.2%的泥、6.1%~6.5%的水、65.3%~71.9%的集料、1.0%~2.0%的性激发剂、0.1%~0.3%的聚羧酸高效减水剂及2.0%~6.0%的高原抗渗乳液配制而成;高原抗渗乳液中包括石蜡
2.根据权利要求1所述的一种高原抗渗混凝土材料,其特征在于,高原抗渗乳液由质量百分数为24.0%~36.0%的石蜡、2.0%~4.0%的活性粉末、5.0%~7.0%的乳化剂、
2.6%~3.2%的羧甲基纤维、0.2%~0.6%的卡拉胶、1.1%~1.3%的苯醚甲环唑、
0.1%~0.3%的二甲戊灵及52.2%~60.4%的去离子水混合而成。
3.根据权利要求2所述的一种高原抗渗混凝土材料,其特征在于,活性粉末包括占高原抗渗乳液0.5%~1.5%的灰、0.5%~1.5%的灰以及0.5%~1.5%的矿渣粉。
4.根据权利要求2所述的一种高原抗渗混凝土材料,其特征在于,乳化剂包括阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、非离子型乳化剂以及两性离子型乳化剂。
5.根据权利要求4所述的一种高原抗渗混凝土材料,其特征在于,阴离子型乳化剂为烷基醇聚醚硫酸盐;阳离子型乳化剂为十六烷基溴化吡啶;非离子型乳化剂为烷基酚聚乙烯醚甲缩合物;两性离子型乳化剂为羧酸基甜菜碱。
6.根据权利要求1所述的一种高原抗渗混凝土材料,其特征在于,碱性激发剂由质量百分数为60.0%~70.0%的Al(OH)3和30.0%~40.0%的Ca(OH)2混合而成;水泥为普通硅酸盐水泥。
7.根据权利要求1所述的一种高原抗渗混凝土材料,其特征在于,集料由粒径小于
5.0mm的细集料以及粒径范围为5.0mm~31.5mm的粗集料组成。
8.根据权利要求7所述的一种高原抗渗混凝土材料,其特征在于,按质量百分数计,粗集料占高原抗渗混凝土材料的38.9%~43.5%,细集料占高原抗渗混凝土材料的26.4%~
28.4%;粗集料的压碎值不大于20.0%。
9.如权利要求1-8任意一项所述的一种高原抗渗混凝土材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:将碱性激发剂配置成饱和溶液后,滴入聚羧酸高效减水剂,充分搅拌至混合均匀,得到混合液
步骤二:将水泥、集料、水及步骤一中制备的混合液拌和均匀,在搅拌过程中匀速加入高原抗渗乳液,然后用强制式搅拌机搅拌均匀,制得高原抗渗混凝土材料。
10.根据权利要求9所述的一种高原抗渗混凝土材料的制备方法,其特征在于,高原抗渗乳液由质量百分数为24.0%~36.0%的石蜡、2.0%~4.0%的活性粉末、5.0%~7.0%的乳化剂、2.6%~3.2%的羧甲基纤维素钙、0.2%~0.6%的卡拉胶、1.1%~1.3%的苯醚甲环唑、0.1%~0.3%的二甲戊灵及52.2%~60.4%的去离子水混合而成;高原抗渗乳液的制备步骤包括:
步骤一:分别将石蜡、乳化剂、羧甲基纤维素钙及卡拉胶和去离子水置于恒温水浴箱中,在58℃~72℃水浴下反应至石蜡融化且温度达到恒定后取出,先把去离子水倒入胶体磨中预运行,待去离子水完全预润湿胶体磨后,将石蜡、乳化剂、羧甲基纤维素钙及卡拉胶逐渐倒入胶体磨中,并用玻璃棒进行单方向搅拌,冷却至室温,制得离子型乳液;
步骤二:将苯醚甲环唑和二甲戊灵配置成溶液,在搅拌条件下,加入活性粉末,超声分散均匀,得到悬浮液;
步骤三:将步骤一制得的离子型乳液和步骤二制得的悬浮液混合后,超声分散均匀,倒入容器中得到高原抗渗乳液。

说明书全文

一种高原抗渗混凝土材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于土木工程材料领域,具体涉及一种高原抗渗混凝土材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 高原地区海拔高,空气稀薄,气压低,年平均辐射量高,日温差大,气候干燥、少雨、多大泥混凝土是一种非均匀体系,由粗细集料、水泥、水以及存留于其中的气体组成;高原环境必然影响混凝土原材料的作用程度,从而降低混凝土性能,导致混凝土内部有害孔增加,加速了各种水环境和气体环境的侵蚀,最终使混凝土抗渗性明显降低。
[0003] 水泥混凝土的抗渗能主要通过抗开裂、提高密实度及优化孔结构这三方面进行改善。常用的办法是采用引气型、防水型或抗渗型外加剂,完全堵塞混凝土的毛细通道,使混凝土具有憎水性,从而提高抗渗性。或者,研制混凝土保护涂层,阻止外部水分渗入以提高水泥混凝土的抗渗性。此外,减小水灰比,调整原材料,保证施工质量,特别是注意振捣与养护的方式及时间等,都可改善水泥混凝土的抗渗性能。
[0004] 但是,掺加引气型的外加剂会明显降低水泥混凝土的力学性能,防水型或抗渗型外加剂受温度影响较大;混凝土的外部缺陷影响涂层质量与粘附性。另外,减小水灰比、调整原材料等措施会影响水泥混凝土的工作性能,增加混凝土的成本。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题,提供一种高原抗渗混凝土材料及其制备方法,该混凝土适用于高原地区,其具备高抗渗性能,兼具补强、相变温控和防开裂等作用,且制备方法简便。
[0006] 为了达到上述目的,本发明采用材料如下技术方案:
[0007] 该高原抗渗混凝土材料由质量百分数为18.6%~20.2%的水泥、6.1%~6.5%的水、65.3%~71.9%的集料、1.0%~2.0%的性激发剂、0.1%~0.3%的聚羧酸高效减水剂及2.0%~6.0%的高原抗渗乳液配制而成;高原抗渗乳液中包括石蜡
[0008] 进一步地,高原抗渗乳液由质量百分数为24.0%~36.0%的石蜡、2.0%~4.0%的活性粉末、5.0%~7.0%的乳化剂、2.6%~3.2%的羧甲基纤维、0.2%~0.6%的卡拉胶、1.1%~1.3%的苯醚甲环唑、0.1%~0.3%的二甲戊灵及52.2%~60.4%的去离子水混合而成。
[0009] 进一步地,活性粉末包括占高原抗渗乳液0.5%~1.5%的灰、0.5%~1.5%的灰以及0.5%~1.5%的矿渣粉。
[0010] 进一步地,乳化剂包括阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、非离子型乳化剂以及两性离子型乳化剂。
[0011] 进一步地,阴离子型乳化剂为烷基醇聚醚硫酸盐;阳离子型乳化剂为十六烷基溴化吡啶;非离子型乳化剂为烷基酚聚乙烯醚甲缩合物;两性离子型乳化剂为羧酸基甜菜碱。
[0012] 进一步地,碱性激发剂由质量百分数为60.0%~70.0%的Al(OH)3和30.0%~40.0%的Ca(OH)2混合而成;水泥为普通硅酸盐水泥。
[0013] 进一步地,集料由粒径小于5.0mm的细集料以及粒径范围为5.0mm~31.5mm的粗集料组成。
[0014] 进一步地,按质量百分数计,粗集料占高原抗渗混凝土材料的38.9%~43.5%,细集料占高原抗渗混凝土材料的26.4%~28.4%;粗集料的压碎值不大于20.0%。
[0015] 如上所述的一种高原抗渗混凝土材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
[0016] 步骤一:将碱性激发剂配置成饱和溶液后,滴入聚羧酸高效减水剂,充分搅拌至混合均匀,得到混合液
[0017] 步骤二:将水泥、集料、水及步骤一中制备的混合液拌和均匀,在搅拌过程中匀速加入高原抗渗乳液,然后用强制式搅拌机搅拌均匀,制得高原抗渗混凝土材料。
[0018] 进一步地,高原抗渗乳液由质量百分数为24.0%~36.0%的石蜡、2.0%~4.0%的活性粉末、5.0%~7.0%的乳化剂、2.6%~3.2%的羧甲基纤维素钙、0.2%~0.6%的卡拉胶、1.1%~1.3%的苯醚甲环唑、0.1%~0.3%的二甲戊灵及52.2%~60.4%的去离子水混合而成;高原抗渗乳液的制备步骤包括:
[0019] 步骤一:分别将石蜡、乳化剂、羧甲基纤维素钙及卡拉胶和去离子水置于恒温水浴箱中,在58℃~72℃水浴下反应至石蜡融化且温度达到恒定后取出,先把去离子水倒入胶体磨中预运行,待去离子水完全预润湿胶体磨后,将石蜡、乳化剂、羧甲基纤维素钙及卡拉胶逐渐倒入胶体磨中,并用玻璃棒进行单方向搅拌,冷却至室温,制得离子型乳液;
[0020] 步骤二:将苯醚甲环唑和二甲戊灵配置成溶液,在搅拌条件下,加入活性粉末,超声分散均匀,得到悬浮液;
[0021] 步骤三:将步骤一制得的离子型乳液和步骤二制得的悬浮液混合后,超声分散均匀,倒入容器中得到高原抗渗乳液。
[0022] 与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
[0023] 本发明所述的一种高原抗渗混凝土材料由水泥、水、粗细集料、碱性激发剂、聚羧酸高效减水剂及高原抗渗乳液以具体方法配制而成。其中,高原抗渗乳液中的石蜡属良好的相变材料,本发明通过对其乳化,使其稳定均匀地分布于混凝土内部。高原地区昼夜温差大,石蜡在白天强烈的日照下大量吸热,由固态转为熔融态,封实混凝土内部毛细管通道,达到抗渗透作用;夜晚气温骤降时,石蜡则释放大量热量以预防混凝土由于自收缩而引发的开裂,同时,石蜡由熔融态转为固体颗粒,填充混凝土内部孔隙,提高混凝土密实度。综上所述,本发明通过对混凝土内部相变温控、防开裂及提高混凝土密实度的协同作用,有效改善了高原地区混凝土的抗渗性能。
[0024] 进一步地,本发明通过高原抗渗乳液还具有以下优点:
[0025] ①活性粉末,触发混凝土内部水泥水化产物的二次水化反应,促进生成更多水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,进而提高混凝土强度。同时,本发明利用苯醚甲环唑和二甲戊灵,使活性粉末悬浮于高原抗渗乳液中,防止其沉降。在混凝土拌和过程中,活性粉末将更均匀、更稳定地分散于混凝土内部,增大其与水泥水化产物间的接触面积,促进水化反应的进行。
[0026] ②本发明利用羧甲基纤维素钙和卡拉胶对混凝土进行增稠,在高原低气压、大温差及大风速环境下,减缓混凝土内部水分子迁移速率,保证水泥充分水化,并且能够增强集料间的粘结力,有利于混凝土的强度。此外,羧甲基纤维素钙具有良好的螯合结构,使混凝土在高原低气压环境下保持热力学稳定性。同时,羧甲基纤维素钙中钙盐的引入,促使混凝土内部产生更多有利的水化产物。
[0027] 进一步地,本发明所述的碱性激发剂中的Al(OH)3和Ca(OH)2增强了混凝土内部的碱性环境,加深水泥的水化程度。同时,钙离子的引入可促使水泥水化生成更多的水化产物。另外,相的引入会增加水泥水化产物中Friedel's盐(简称F盐)量,提高了混凝土内部- -对Cl的固化能力,有效防止Cl渗透侵蚀。
[0028] 本发明的高原抗渗混凝土材料在制备过程中,对各原料混合均匀即可,制备工艺非常简便。附图说明
[0029] 图1为高原环境下掺加高原抗渗乳液的混凝土相变前后示意图。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0031] 本发明的高原抗渗混凝土材料:由质量百分数为18.6%~20.2%的水泥、6.1%~6.5%的水、65.3%~71.9%的集料(38.9%~43.5%的粗集料;26.4%~28.4%的细集料)、1.0%~2.0%的碱性激发剂、0.1%~0.3%的聚羧酸高效减水剂及2.0%~6.0%的高原抗渗乳液配制而成。
[0032] 高原抗渗乳液由质量百分数为24.0%~36.0%的石蜡、2.0%~4.0%的活性粉末(0.5%~1.5%的硅灰;0.5%~1.5%的粉煤灰;0.5%~1.5%的矿渣粉)、5.0%~7.0%的乳化剂、2.6%~3.2%的羧甲基纤维素钙、0.2%~0.6%的卡拉胶、1.1%~1.3%的苯醚甲环唑、0.1%~0.3%的二甲戊灵及52.2%~60.4%的去离子水混合而成。
[0033] 碱性激发剂由质量百分数为60.0%~70.0%的Al(OH)3和30.0%~40.0%的Ca(OH)2混合而成。
[0034] 集料由粒径范围小于5.0mm的细集料以及粒径范围为5.0mm~31.5mm的粗集料组成;其中,细集料为中砂;粗集料为碎石,压碎值不大于20.0%。
[0035] 水泥为普通硅酸盐水泥。
[0036] 阴离子型乳化剂为烷基醇聚醚硫酸盐KS-360;阳离子型乳化剂为十六烷基溴化吡啶,具体是140-72-7溴代十六烷基吡啶;非离子型乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物,型号农乳700#;两性离子型乳化剂为羧酸基甜菜碱,具体为月桂酰胺丙基甜菜碱LAB-30。
[0037] 本发明所述的高原抗渗乳液,其制备方法包括以下步骤:
[0038] 步骤一:分别将石蜡、乳化剂、羧甲基纤维素钙及卡拉胶和去离子水分别置于恒温水浴箱中,在58℃~72℃水浴下反应至石蜡融化且温度达到恒定后取出,先把去离子水倒入胶体磨中预运行,待去离子水完全预润湿胶体磨后,将石蜡、乳化剂、羧甲基纤维素钙及卡拉胶逐渐倒入胶体磨中,并用玻璃棒进行单方向搅拌帮助胶体磨剪切乳化,冷却至室温,制得离子型乳液;
[0039] 步骤二:将苯醚甲环唑和二甲戊灵配置成溶液,在搅拌条件下,加入活性粉末,超声分散均匀,得到悬浮液;
[0040] 步骤三:将步骤一制得的离子型乳液和步骤二制得的悬浮液混合后,超声分散均匀,倒入容器中得到高原抗渗乳液。
[0041] 本发明高原抗渗混凝土材料的制备方法包括以下步骤:
[0042] 步骤一:将Al(OH)3和Ca(OH)2配置成饱和溶液后,滴入聚羧酸高效减水剂,充分搅拌至混合均匀,得到混合液;
[0043] 步骤二:将水泥、集料、水及步骤一中制备的混合液拌和均匀,在搅拌过程中匀速加入高原抗渗乳液,然后用强制式搅拌机搅拌均匀,制得高原抗渗混凝土材料。
[0044] 以下给出本发明的具体实施例,需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例,凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
[0045] 实施例1:
[0046] 本实例所述的一种高原抗渗混凝土材料,其特征在于,由质量百分数为:19.4%的水泥、6.3%的水、68.6%的集料(41.2%的粗集料;27.4%的细集料)、1.5%的碱性激发剂、0.2%的聚羧酸高效减水剂及4.0%的阴离子型高原抗渗乳液配制而成。
[0047] 高原抗渗乳液由质量百分数为30.0%的石蜡、3.0%的活性粉末(1.0%的硅灰;1.0%的粉煤灰;1.0%的矿渣粉)、6.0%的烷基醇聚醚硫酸盐KS-360、2.9%的羧甲基纤维素钙、0.4%的卡拉胶、1.2%的苯醚甲环唑、0.2%的二甲戊灵及56.3%的去离子水混合而成。
[0048] 碱性激发剂由质量百分数为65.0%的Al(OH)3和35.0%的Ca(OH)2混合而成。
[0049] 集料由粒径范围小于5.0mm的细集料以及粒径范围为5.0mm~31.5mm的粗集料组成;其中,细集料为中砂;粗集料为碎石,压碎值不大于20.0%。
[0050] 水泥为普通硅酸盐水泥。
[0051] 所述的高原抗渗乳液,其制备方法包括以下步骤:
[0052] 步骤一:分别将石蜡、烷基醇聚醚硫酸盐KS-360、羧甲基纤维素钙及卡拉胶和去离子水置于恒温水浴箱中,在58℃~72℃水浴下反应至石蜡融化且温度达到恒定后取出,先把去离子水倒入胶体磨中预运行,待去离子水完全预润湿胶体磨后,将石蜡、烷基醇聚醚硫酸盐KS-360、羧甲基纤维素钙及卡拉胶逐渐倒入胶体磨中,并用玻璃棒进行单方向搅拌,冷却至室温,制得阴离子型乳液;
[0053] 步骤二:将苯醚甲环唑和二甲戊灵配置成溶液,在搅拌条件下,加入称取好活性粉末,超声分散均匀,得到悬浮液;
[0054] 步骤三:将步骤一制得的阴离子型乳液和步骤二制得的悬浮液混合后,超声分散均匀,倒入容器中得到阴离子型高原抗渗乳液。
[0055] 所述的一种高原抗渗混凝土材料,其制备方法包括以下步骤:
[0056] 步骤一:将Al(OH)3和Ca(OH)2配置成饱和溶液后,滴入聚羧酸高效减水剂,充分搅拌至混合均匀,得到混合液;
[0057] 步骤二:将水泥、集料、水及步骤一中制备的混合液拌和均匀,在搅拌过程中匀速加入阴离子型高原抗渗乳液,然后用强制式搅拌机搅拌均匀,制得高原抗渗混凝土材料。对本实施例中成型的混凝土试件,测试其工作性能以及抗压强度与抗渗性能:其中,工作性能:
[0058] 参考《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GBT 50080-2016)对本实施例中成型的混凝土试件进行坍落度试验。将清洗干净且湿润无明水的坍落度筒和底板置于刚性平板上,将拌合物均分3层,均匀地装入筒内并捣实,沿筒口刮平多余的混凝土拌合物,在3s~7s内垂直平稳地提起坍落度筒,当混凝土试样不再继续坍落或坍落时间达30s时,量取试样顶面与筒顶面的垂直距离,即为坍落度值;同时测试加水拌和60min后混凝土的坍落度值,计算初始坍落度值与60min坍落度值之差,得混凝土的坍落度经时损失,评价混凝土的保坍性能,试验结果见表1。
[0059] 抗压强度:
[0060] 试件标准尺寸为150mm×150mm×150mm,水泥混凝土试件成型后,放入标准养护箱中至24h后拆模,随后移至模拟高原环境的环境箱中养护。养护龄期为3d、7d和28d,分别测试其抗压强度,试验结果见表2。
[0061] 抗渗性能:
[0062] (1)抗水渗透试验:
[0063] (a)渗水高度法:试件规格为上口直径175mm、下口直径185mm及髙度为150mm的圆台体,环境箱中养护3d、7d和28d(养护方式同抗压强度),每组6个试件。采用矿粉加黄油密封后置于抗渗仪模具中。水压值为(1.2±0.05)MPa,记录端面渗水情况。若无发生渗水现象,试验于24h后结束。移出试件至压力机上,将将试件沿纵断面劈裂为两半,描出水痕并测量渗水高度,用以评价混凝土的抗渗性,测试结果见表3。
[0064] (b)逐级加压法:试件规格为上口直径175mm、下口直径185mm及髙度为150mm的圆台体,环境箱中养护3d、7d和28d(养护方式同抗压强度),每组6个试件。采用矿粉加黄油密封后置于抗渗仪模具中。水压初始值为0.1MPa,以后每隔8h增加0.1MPa水压。在试验中,若发现试件周边渗水现象,应停止试验,重新进行密封。当6个试件中有3个试件端面出现渗水现象时,或加至规定压力(设计抗渗等级)在8h内6个试件中表面渗水试件少于3个时,即停止试验,记下对应水压值,用以评价混凝土的抗渗性,测试结果见表4。
[0065] (2)抗氯离子渗透侵蚀试验:
[0066] 试件标准尺寸为40mm×40mm×160mm,环境箱中养护3d、7d和28d(养护方式同抗压强度),将试件进行破碎并采用无水乙醇终止水化后,收集适量破碎颗粒置于温度为60℃±2℃的烘箱中3h。待颗粒烘干,继续进行细碎并筛取0.3mm~2.36mm粉末,收集至3%NaCl溶液的烧杯中,在室温下静置7d后滤去盐溶液,放入烘箱中干燥3h,再研磨为0.6mm以下的颗粒。用分析天平称取2g试样粉末放入烧杯中,一组6个试样,其中3个试样用以测定水溶性氯离子浓度,另外3个试样用以测定酸溶性氯离子浓度,分别取均值作为测试结果。水溶性氯离子浓度:称取3个称好的粉末试样置于烧杯中,分别用量筒移取50mL去离子水加入到装有粉末的烧杯中,并用保鲜膜封住烧杯口,再用力震荡以使试样与溶液最大程度的混合均匀,然后保持静置;酸溶性氯离子浓度:称取3个粉末试样置于烧杯中,分别用量筒移取15mL的稀硝酸(浓硝酸和水按体积比=15:85配制而成)加入到装有粉末的烧杯中,并用保鲜膜封住烧杯口,20h后称取85mL去离子水加入烧杯中,加入前后用力震荡以使试样与溶液最大程度的混合均匀。从最初加入去离子水或稀硝酸算起,24h后用离子计开始数据测量,根据公式(1)计算氯离子结合能力参数R,用以评价氯离子结合能力,测试结果见表5。
[0067]
[0068] 其中,Cb——为混凝土中结合氯离子浓度;
[0069] Cf——为水溶性氯离子浓度;
[0070] Ct——为酸溶性氯离子浓度。
[0071] 实施例2:
[0072] 本实例所述的一种高原抗渗混凝土材料,其特征在于,由质量百分数为:19.4%的水泥、6.3%的水、68.6%的集料(41.2%的粗集料;27.4%的细集料)、1.5%的碱性激发剂、0.2%的聚羧酸高效减水剂及4.0%的阳离子型高原抗渗乳液配制而成。
[0073] 高原抗渗乳液由质量百分数为30.0%的石蜡、3.0%的活性粉末(1.0%的硅灰;1.0%的粉煤灰;1.0%的矿渣粉)、6.0%的140-72-7溴代十六烷基吡啶、2.9%的羧甲基纤维素钙、0.4%的卡拉胶、1.2%的苯醚甲环唑、0.2%的二甲戊灵及56.3%的去离子水混合而成。
[0074] 碱性激发剂由质量百分数为65.0%的Al(OH)3和35.0%的Ca(OH)2混合而成。
[0075] 集料由粒径范围小于5.0mm的细集料以及粒径范围为5.0mm~31.5mm的粗集料组成;其中,细集料为中砂;粗集料为碎石,压碎值不大于20.0%。
[0076] 水泥为普通硅酸盐水泥。
[0077] 本实施例对原料的要求和高原抗渗混凝土的制备方法均与实施例1相同。所不同的是,高原抗渗乳液采用阳离子型。
[0078] 本实施例中成型的混凝土试件的测试方法与实施例1相同,测试结果如表1~表5所示。
[0079] 实施例3:
[0080] 本实例所述的一种高原抗渗混凝土材料,其特征在于,由质量百分数为:19.4%的水泥、6.3%的水、68.6%的集料(41.2%的粗集料;27.4%的细集料)、1.5%的碱性激发剂、0.2%的聚羧酸高效减水剂及4.0%的非离子型高原抗渗乳液配制而成。
[0081] 高原抗渗乳液由质量百分数为30.0%的石蜡、3.0%的活性粉末(1.0%的硅灰;1.0%的粉煤灰;1.0%的矿渣粉)、6.0%的农乳700#、2.9%的羧甲基纤维素钙、0.4%的卡拉胶、1.2%的苯醚甲环唑、0.2%的二甲戊灵及56.3%的去离子水混合而成。
[0082] 碱性激发剂由质量百分数为65.0%的Al(OH)3和35.0%的Ca(OH)2混合而成。
[0083] 集料由粒径范围小于5.0mm的细集料以及粒径范围为5.0mm~31.5mm的粗集料组成;其中,细集料为中砂;粗集料为碎石,压碎值不大于20.0%。
[0084] 水泥为普通硅酸盐水泥。
[0085] 本实施例对原料的要求和高原抗渗混凝土的制备方法均与实施例1相同。所不同的是,高原抗渗乳液采用非离子型。
[0086] 本实施例中成型的混凝土试件的测试方法与实施例1相同,测试结果如表1~表5所示。
[0087] 实施例4:
[0088] 本实例所述的一种高原抗渗混凝土材料,其特征在于,由质量百分数为:19.4%的水泥、6.3%的水、68.6%的集料(41.2%的粗集料;27.4%的细集料)、1.5%的碱性激发剂、0.2%的聚羧酸高效减水剂及4.0%的两性离子型高原抗渗乳液配制而成。
[0089] 高原抗渗乳液由质量百分数为30.0%的石蜡、3.0%的活性粉末(1.0%的硅灰;1.0%的粉煤灰;1.0%的矿渣粉)、6.0%的月桂酰胺丙基甜菜碱LAB-30、2.9%的羧甲基纤维素钙、0.4%的卡拉胶、1.2%的苯醚甲环唑、0.2%的二甲戊灵及56.3%的去离子水混合而成。
[0090] 碱性激发剂由质量百分数为65.0%的Al(OH)3和35.0%的Ca(OH)2混合而成。
[0091] 集料由粒径范围小于5.0mm的细集料以及粒径范围为5.0mm~31.5mm的粗集料组成;其中,细集料为中砂;粗集料为碎石,压碎值不大于20.0%。
[0092] 水泥为普通硅酸盐水泥。
[0093] 本实施例对原料的要求和高原抗渗混凝土的制备方法均与实施例1相同。所不同的是,高原抗渗乳液采用两性离子型。
[0094] 本实施例中成型的混凝土试件的测试方法与实施例1相同,测试结果如表1~表5所示。
[0095] 实施例5:
[0096] 本实例所述的一种高原抗渗混凝土材料,其特征在于,由质量百分数为:19.9%的水泥、6.5%的水、65.3%的集料(38.9%的粗集料;26.4%的细集料)、2.0%的碱性激发剂、0.3%的聚羧酸高效减水剂及6.0%的非离子型高原抗渗乳液配制而成。
[0097] 高原抗渗乳液由质量百分数为28.6%的石蜡、2.0%的活性粉末(0.5%的硅灰;0.5%的粉煤灰;1.0%的矿渣粉)、5.0%的农乳700#、2.6%的羧甲基纤维素钙、0.2%的卡拉胶、1.1%的苯醚甲环唑、0.1%的二甲戊灵及60.4%的去离子水混合而成。
[0098] 碱性激发剂由质量百分数为60.0%的Al(OH)3和40.0%的Ca(OH)2混合而成。
[0099] 集料由粒径范围小于5.0mm的细集料以及粒径范围为5.0mm~31.5mm的粗集料组成;其中,细集料为中砂;粗集料为碎石,压碎值不大于20.0%。
[0100] 水泥为普通硅酸盐水泥。
[0101] 本实施例对原料的要求和高原抗渗混凝土的制备方法均与实施例3相同。所不同的是,各组分的配比不同。
[0102] 实施例6:
[0103] 本实例所述的一种高原抗渗混凝土材料,其特征在于,由质量百分数为:18.6%的水泥、6.1%的水、71.9%的集料(43.1%的粗集料;28.8%的细集料)、1.0%的碱性激发剂、0.1%的聚羧酸高效减水剂及2.3%的非离子型高原抗渗乳液配制而成。
[0104] 高原抗渗乳液由质量百分数为36.0%的石蜡、2.0%的活性粉末(1.0%的硅灰;0.5%的粉煤灰;0.5%的矿渣粉)、5.1%的农乳700#、3.2%的羧甲基纤维素钙、0.3%的卡拉胶、1.1%的苯醚甲环唑、0.1%的二甲戊灵及52.2%的去离子水混合而成。
[0105] 碱性激发剂由质量百分数为70.0%的Al(OH)3和30.0%的Ca(OH)2混合而成。
[0106] 集料由粒径范围小于5.0mm的细集料以及粒径范围为5.0mm~31.5mm的粗集料组成;其中,细集料为中砂;粗集料为碎石,压碎值不大于20.0%。
[0107] 水泥为普通硅酸盐水泥。
[0108] 本实施例对原料的要求和高原抗渗混凝土的制备方法均与实施例3相同。所不同的是,各组分的配比不同。
[0109] 实施例7:
[0110] 本实例所述的一种高原抗渗混凝土材料,其特征在于,由质量百分数为:20.2%的水泥、6.2%的水、70.0%的集料(42.0%的粗集料;28.0%的细集料)、1.4%的碱性激发剂、0.2%的聚羧酸高效减水剂及2.0%的非离子型高原抗渗乳液配制而成。
[0111] 高原抗渗乳液由质量百分数为24.0%的石蜡、4.0%的活性粉末(1.5%的硅灰;1.5%的粉煤灰;1.0%的矿渣粉)、7.0%的农乳700#、3.0%的羧甲基纤维素钙、0.6%的卡拉胶、1.3%的苯醚甲环唑、0.3%的二甲戊灵及59.8%的去离子水混合而成。
[0112] 碱性激发剂由质量百分数为68.0%的Al(OH)3和32.0%的Ca(OH)2混合而成。
[0113] 集料由粒径范围小于5.0mm的细集料以及粒径范围为5.0mm~31.5mm的粗集料组成;其中,细集料为中砂;粗集料为碎石,压碎值不大于20.0%。
[0114] 水泥为普通硅酸盐水泥。
[0115] 本实施例对原料的要求和高原抗渗混凝土的制备方法均与实施例3相同。所不同的是,各组分的配比不同。
[0116] 对比例1:
[0117] 本对比例选用普通水泥混凝土,该普通水泥混凝土由质量份数为19.4份的水泥、6.3份的水、68.6份的集料(41.2份的粗集料;27.4份的细集料)、1.5份的碱性激发剂及0.2份的聚羧酸高效减水剂组成。
[0118] 碱性激发剂由质量百分数为65.0%的Al(OH)3和35.0%的Ca(OH)2混合而成。
[0119] 集料由粒径范围小于5.0mm的细集料以及粒径范围为5.0mm~31.5mm的粗集料组成;其中,细集料为中砂;粗集料为碎石,压碎值不大于20.0%。
[0120] 水泥为普通硅酸盐水泥。
[0121] 本对比例对原料的要求和高原抗渗混凝土的制备方法均与实施例1相同。所不同的是,未掺加高原抗渗乳液。
[0122] 本对比例高原抗渗混凝土试件的测试方法与实施例1相同,测试结果如表1~表5所示。
[0123] 效果分析:
[0124] 表1坍落度测试结果
[0125]
[0126] 表1表明,实施例1~4中掺加不同离子型高原抗渗乳液的混凝土的初始坍落度和60min坍落度均比对比例1中未掺加高原抗渗乳液的混凝土的大。由于高原抗渗乳液具有聚合物的功能,呈现高分散性,且其中的石蜡颗粒具有高润滑性,在混凝土搅拌的过程中,石蜡颗粒如同粉煤灰中的微小玻璃微珠一样,使胶凝材料与集料之间的滑动摩擦系数降低,从而对混凝土的流动性有促进作用,能够提高混凝土的工作性。其中实施例3中掺加非离子型高原抗渗乳液的混凝土的坍落度较大,呈现出较好的流动性。将实施例3与实施例5~7进行比较,实施例3中各组分的配比为最佳配比,因此其工作性最好。
[0127] 表2抗压强度测试结果
[0128]
[0129] 表2表明,在高原环境下,实施例1~7中混凝土试件的早期强度(3d和7d)均略低于对比例1,但后期强度(28d)均高于对比例1。由于在水泥水化前期,高原抗渗乳液中的水相裹附着石蜡颗粒,并在低气压与大温差环境的作用下,混凝土内部水分加速迁移与蒸发,石蜡颗粒游离于混凝土内部,减小了水泥颗粒与水分子的接触面积,阻碍了水泥水化反应的充分进行。而在水泥水化后期,由于活性粉末的火山灰效应,促进了活性粉末与水泥水化产物的二次水化,提高了混凝土的抗压强度。由于实施例3与实施例5~7中的试件均掺入非离子型高原抗渗乳液,石蜡颗粒呈现非离子态,不易吸附于水泥颗粒与集料表面,因此,其对水泥水化的影响较小,前期强度更接近对比例1,后期强度更高于对比例1。再将实施例3与实施例5~7进行比较,实施例3中各组分的配比为最佳配比,其抗压强度值最高。
[0130] 表3渗水高度测试结果
[0131]
[0132] 表3表明,掺加高原抗渗乳液后,混凝土的渗水高度明显降低,混凝土的抗渗能力显著提高。其中,实施例3与实施例5~7中掺加非离子型高原抗渗乳液的水泥混凝土试件的渗水高度均低于实施例1~2及实施例4,呈现出优良的抗渗性能。在3d时,对比例1的混凝土试件被水渗透,掺加高原抗渗乳液后,渗水高度降低;在7d时,对比例1未被渗透,随着水泥水化程度的加深,碱性环境增强,协同高原抗渗乳液的作用下,混凝土渗水高度明显降低;在28d时,水泥水化基本结束,混凝土内部碱性最高,在高原抗渗乳液的作用下,石蜡颗粒填充孔隙,活性粉末促进水泥水化产物充分二次水化,提高混凝土密实度,阻止其开裂且抑制水分渗入,水泥混凝土的抗渗能力显著提高。再将实施例3与实施例5~7进行比较,可知实施例3中各组分的配比为最佳配比,因此,其抗渗能力最强。
[0133] 表4抗渗压力测试结果
[0134]
[0135] 表4与表3呈现出良好的相关性。实施例1~7中混凝土试件的渗水高度均低于对比例1,相应的抗渗压力值均高于对比例1。其中,实施例3中混凝土试件的渗水高度最低对应其抗渗压力值最大。再将实施例3与实施例5~7进行比较,可知实施例3中各组分的配比为最佳配比,因此,其呈现出优异的抗渗性能。
[0136] 表5抗氯离子渗透侵蚀试验测试结果
[0137]
[0138]
[0139] 表5表明,在高原环境下,实施例1~7中的混凝土对氯离子固化能力均优于对比例1。由于实施例3与实施例5~7中掺加的非离子型高原抗渗乳液在水泥基体系中呈现非离子态,使石蜡不易吸附于水泥颗粒影响水泥水化,且石蜡颗粒的高润滑性减小了集料间的摩擦阻力,加速了水分子的迁移,并促进了其与水泥颗粒的充分水化,提高了水化硅酸钙(C--
S-H)凝胶的含量,从而增强了C-S-H凝胶对Cl的物理吸附能力;碱性激发剂中的Al(OH)3提高了水泥基体系中铝相的含量,增强了铝相化学固化Cl-的能力,即增加了水化产物中F盐的量;Al(OH)3和Ca(OH)2增强了水泥基体系中的碱性环境,促进了活性粉末与水泥水化产物的二次水化,提高了混凝土的密实性,防止其开裂与Cl-侵蚀。因此,实施例3与实施例5~7- -
的混凝土固化Cl能力均较强,可有效提高Cl的渗透侵蚀性。再将实施例3与实施例5~7进行比较,可知实施例3中各组分的配比为最佳配比,呈现出最优的固化能力与抗渗耐蚀性。
[0140] 参见图1,本发明是利用石蜡的相转变特性,将制备的高原抗渗乳液掺入混凝土中,构成相变温控混凝土。高原地区昼夜温差大,当混凝土内部温度高于相变点时,石蜡吸热熔融为液态状,封实混凝土内部毛细管通道,达到封水作用;当温度低于相变点时,石蜡释放热量,由熔融态转变为固体颗粒状,填充混凝土孔隙,提高混凝土密实度,从而达到机敏控温、防水抗渗作用,极适用于高原地区。
[0141] 综上所述,本发明通过对混凝土内部相变温控、补强、防开裂、抑渗透侵蚀及提高混凝土密实度的协同作用,有效改善了高原地区混凝土的抗渗性能。
[0142] 本发明混凝土材料包括以下原料:水泥、水、粗细集料、碱性激发剂、聚羧酸高效减水剂及高原抗渗乳液配制而成,还包括高原抗渗乳液;所述的高原抗渗乳液,包括以下原料:石蜡、活性粉末(硅灰;粉煤灰;矿渣粉)、乳化剂(阴离子型:烷基醇聚醚硫酸盐;阳离子型:十六烷基溴化吡啶;非离子型:烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物;两性离子型:羧酸基甜菜碱)、羧甲基纤维素钙、卡拉胶、苯醚甲环唑、二甲戊灵及去离子水。该混凝土适用于高原地区,不仅具有高抗渗性,且具有补强、防开裂及抗Cl-渗透侵蚀等特点,同时其制备工艺简单。
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