CN113105189A - 一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，包括水泥265份、石子480份、粉煤灰90份、砂砾430份、混合纤维70份、防辐射剂27份、减水剂9份、填料18份和水190份。通过防辐射剂内各个组分相互作用，相互促进，共同提高混凝土防辐射效果；通过混合纤维提高混凝土内部承载能力，以及材料连接紧密型，提供优良的弯曲强度与抗压强度，提高其防裂性能；通过减水剂，延长水泥的初凝时间和终凝时间，提高混凝土的流态性能，便于浇筑和使用；本发明制得混凝土具有良好的防辐射和防裂能力，性能优良，材料成本低，制备简便，具有良好推广价值。

Description

一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体为一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土。
背景技术
流态混凝土是拌合料坍落度值大于20cm的混凝土。一般采用适量的流化剂(高效减水剂或普通减水剂)作为外加剂，加到塌落度为5～10cm的混凝土混合物中使其流动性大幅度提高，达到便于浇灌，减轻甚至免去振捣成型工序的目的，核电、军事、教育、科研、医疗等领域的建筑中，需要建筑混凝土具有高强度、防裂性能，且这些领域应用过程中所产生的α、β、γ、X和中子射线等各种射线，受到这些射线长期辐射能诱发癌症、白血病和多发性骨髓癌、恶性肿瘤、甲状腺技能紊乱、不育症、流产和生育缺陷等多种人类绝症，同时还能诱发植物基因变异、危害农作物生长，而目前急缺具有防辐射防裂性能的高流态混凝土，为此我们提出一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，以重量份计，其原料组成包括：水泥250-310份、石子450-550份、粉煤灰80-110份、砂砾400-500份、混合纤维50-80份、防辐射剂20-30份、减水剂8-13份、填料15-25份和水180-210份。
优选的一种实施案例，以重量份计，其原料组成包括：水泥265份、石子480份、粉煤灰90份、砂砾430份、混合纤维70份、防辐射剂27份、减水剂9份、填料18份和水190份。
优选的一种实施案例，以重量份计，其原料组成包括：水泥280份、石子500份、粉煤灰100份、砂砾460份、混合纤维65份、防辐射剂25份、减水剂10份、填料21份和水200份。
优选的一种实施案例，以重量份计，其原料组成包括：水泥300份、石子530份、粉煤灰105份、砂砾480份、混合纤维55份、防辐射剂23份、减水剂12份、填料23份和水205份
优选的一种实施案例，所述混合纤维为不锈钢纤维、木质纤维与聚乙烯醇纤维按质量比2-3:1:1均匀混合。
优选的一种实施案例，所述防辐射剂按重量份计，其原料组成包括：硅溶胶15-20份、铅粉20-30份、铜粉10-20份、二氧化钛5-10份、硅酸盐5-10份、分散剂1-3份、表面活性剂10-15份和去离子水100-150份。
优选的一种实施案例，所述防辐射剂的制备方法包括：按重量份数称取硅溶胶、金属粉、二氧化钛、硅酸盐和分散剂，在球磨机中以600-800r/min的速度球磨1-2h后静置1h，过滤，用无水乙醇充分洗涤滤渣，然后将滤渣在100-130℃中真空干燥8-12h；将干燥物粉碎加入重量份数的表面活性剂和去离子水，在超声功率为300-500W、温度为45-65℃和搅拌速度为150-200r/min的条件下反应2-3h后，过滤，取滤渣干燥后，得到活化后的防辐射剂。
优选的一种实施案例，所述水泥为P·O42.5硅酸盐水泥，所述砂砾包括含铁量为70％-80％的铁矿与普通黄沙，且所述砂砾的中砂细度模数在2.3-2.6，所述石子粒径在5-25mm，所述粉煤灰为II级灰，单方用量比例：0.42。
优选的一种实施案例，所述减水剂为改性聚羧酸减水剂，其制备方法如下：将糖类化合物和不饱和羧酸类化合物按质量比1:1.5加入反应釜，快速搅拌，升温至60℃-80℃，加入浓硫酸液体和对苯二酚，搅拌条件下反应2-6h；再加入异丁烯基聚醚，机械搅拌条件下升温至40℃-70℃，匀速滴加不饱和羧酸化合物，反应结束后使用氢氧化钠水溶液调节PH值至5.0-7.5，加入去离子水调节浓度至20％-30％制得。
优选的一种实施案例，所述填料为硅粉、玻璃微珠、膨胀珍珠岩粉末、碳黑和氮化铝中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过硅溶胶和层状硅酸盐之间具有强粘结力，同时硅溶胶通过对铜粉和铅粉的强渗透力，将铜粉、铅粉、硅酸盐和硅溶胶紧密结合在一起，并通过硅溶胶和硅酸盐中的镁、铝金属离子生成硅酸镁和硅酸铝，从而在基体材料铜粉、铅粉中引进镁、铝金属离子，使铜、铅、镁、铝离子能共同作用，各个组分相互作用，相互促进，共同提高混凝土防辐射效果；
2、通过混合纤维提高混凝土内部承载能力，以及材料连接紧密型，提供优良的弯曲强度与抗压强度，提高其防裂性能；
3、通过改性聚羧酸减水剂，降低聚羧酸减水剂生产的原料成本，通过糖类多羟基结构的良好缓凝性能，延长水泥的初凝时间和终凝时间，提高混凝土的流态性能，避免了现有技术中，直接使用缓凝剂代理的负面技术效果，便于浇筑和使用；
4、本发明制得混凝土具有良好的防辐射和防裂能力，性能优良，材料成本低，制备简便，具有良好推广价值。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实时例1
本发明提供一种技术方案：一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，以重量份计，其原料组成包括：水泥265份、石子480份、粉煤灰90份、砂砾430份、混合纤维70份、防辐射剂27份、减水剂9份、填料18份和水190份。
进一步的，混合纤维为不锈钢纤维、木质纤维与聚乙烯醇纤维按质量比2:1:1均匀混合。
进一步的，防辐射剂按重量份计，其原料组成包括：硅溶胶16份、铅粉23份、铜粉10份、二氧化钛6份、硅酸盐6份、分散剂1份、表面活性剂12份和去离子水110份。
进一步的，防辐射剂的制备方法包括：按重量份数称取硅溶胶、金属粉、二氧化钛、硅酸盐和分散剂，在球磨机中以600-800r/min的速度球磨1-2h后静置1h，过滤，用无水乙醇充分洗涤滤渣，然后将滤渣在100-130℃中真空干燥8-12h；将干燥物粉碎加入重量份数的表面活性剂和去离子水，在超声功率为300-500W、温度为45-65℃和搅拌速度为150-200r/min的条件下反应2-3h后，过滤，取滤渣干燥后，得到活化后的防辐射剂。
进一步的，水泥为P·O42.5硅酸盐水泥，砂砾包括含铁量为70％-80％的铁矿与普通黄沙，且砂砾的中砂细度模数在2.3-2.6，石子粒径在5-25mm，粉煤灰为II级灰，单方用量比例：0.42。
进一步的，减水剂为改性聚羧酸减水剂，其制备方法如下：将糖类化合物和不饱和羧酸类化合物按质量比1:1.5加入反应釜，快速搅拌，升温至60℃-80℃，加入浓硫酸液体和对苯二酚，搅拌条件下反应2-6h；再加入异丁烯基聚醚，机械搅拌条件下升温至40℃-70℃，匀速滴加不饱和羧酸化合物，反应结束后使用氢氧化钠水溶液调节PH值至5.0-7.5，加入去离子水调节浓度至20％-30％制得。
进一步的，填料为硅粉、玻璃微珠、膨胀珍珠岩粉末、碳黑和氮化铝中的一种或多种。
实施例2
本发明提供一种技术方案：一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，以重量份计，其原料组成包括：水泥280份、石子500份、粉煤灰100份、砂砾460份、混合纤维65份、防辐射剂25份、减水剂10份、填料21份和水200份。
进一步的，混合纤维为不锈钢纤维、木质纤维与聚乙烯醇纤维按质量比3:1:1均匀混合。
进一步的，防辐射剂按重量份计，其原料组成包括：硅溶胶16份、铅粉25份、铜粉14份、二氧化钛7份、硅酸盐7份、分散剂2份、表面活性剂13份和去离子水140份。
进一步的，防辐射剂的制备方法包括：按重量份数称取硅溶胶、金属粉、二氧化钛、硅酸盐和分散剂，在球磨机中以600-800r/min的速度球磨1-2h后静置1h，过滤，用无水乙醇充分洗涤滤渣，然后将滤渣在100-130℃中真空干燥8-12h；将干燥物粉碎加入重量份数的表面活性剂和去离子水，在超声功率为300-500W、温度为45-65℃和搅拌速度为150-200r/min的条件下反应2-3h后，过滤，取滤渣干燥后，得到活化后的防辐射剂。
进一步的，水泥为P·O42.5硅酸盐水泥，砂砾包括含铁量为70％-80％的铁矿与普通黄沙，且砂砾的中砂细度模数在2.3-2.6，石子粒径在5-25mm，粉煤灰为II级灰，单方用量比例：0.42。
进一步的，减水剂为改性聚羧酸减水剂，其制备方法如下：将糖类化合物和不饱和羧酸类化合物按质量比1:1.5加入反应釜，快速搅拌，升温至60℃-80℃，加入浓硫酸液体和对苯二酚，搅拌条件下反应2-6h；再加入异丁烯基聚醚，机械搅拌条件下升温至40℃-70℃，匀速滴加不饱和羧酸化合物，反应结束后使用氢氧化钠水溶液调节PH值至5.0-7.5，加入去离子水调节浓度至20％-30％制得。
进一步的，填料为硅粉、玻璃微珠、膨胀珍珠岩粉末、碳黑和氮化铝中的一种或多种
实施例3
本发明提供一种技术方案：一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，以重量份计，其原料组成包括：水泥300份、石子530份、粉煤灰105份、砂砾480份、混合纤维55份、防辐射剂23份、减水剂12份、填料23份和水205份
进一步的，混合纤维为不锈钢纤维、木质纤维与聚乙烯醇纤维按质量比2-3:1:1均匀混合。
进一步的，防辐射剂按重量份计，其原料组成包括：硅溶胶18份、铅粉28份、铜粉18份、二氧化钛8份、硅酸盐9份、分散剂3份、表面活性剂14份和去离子水145份。
进一步的，防辐射剂的制备方法包括：按重量份数称取硅溶胶、金属粉、二氧化钛、硅酸盐和分散剂，在球磨机中以600-800r/min的速度球磨1-2h后静置1h，过滤，用无水乙醇充分洗涤滤渣，然后将滤渣在100-130℃中真空干燥8-12h；将干燥物粉碎加入重量份数的表面活性剂和去离子水，在超声功率为300-500W、温度为45-65℃和搅拌速度为150-200r/min的条件下反应2-3h后，过滤，取滤渣干燥后，得到活化后的防辐射剂。
进一步的，水泥为P·O42.5硅酸盐水泥，砂砾包括含铁量为70％-80％的铁矿与普通黄沙，且砂砾的中砂细度模数在2.3-2.6，石子粒径在5-25mm，粉煤灰为II级灰，单方用量比例：0.42。
进一步的，减水剂为改性聚羧酸减水剂，其制备方法如下：将糖类化合物和不饱和羧酸类化合物按质量比1:1.5加入反应釜，快速搅拌，升温至60℃-80℃，加入浓硫酸液体和对苯二酚，搅拌条件下反应2-6h；再加入异丁烯基聚醚，机械搅拌条件下升温至40℃-70℃，匀速滴加不饱和羧酸化合物，反应结束后使用氢氧化钠水溶液调节PH值至5.0-7.5，加入去离子水调节浓度至20％-30％制得。
进一步的，填料为硅粉、玻璃微珠、膨胀珍珠岩粉末、碳黑和氮化铝中的一种或多种。
本发明通过硅溶胶和硅酸盐中的镁、铝金属离子生成硅酸镁和硅酸铝，从而使硅溶胶和层状硅酸盐之间具有强粘结力，同时硅溶胶通过对铜粉和铅粉的强渗透力，将铜粉、铅粉、硅酸盐和硅溶胶紧密结合在一起，从而在基体材料铜粉、铅粉中引进镁、铝金属离子，使铜、铅、镁、铝离子能共同作用，各个组分相互作用，相互促进，共同提高混凝土防辐射效果，并通过混合纤维为混凝土提供优良的弯曲强度与抗压强度，提高其防裂性能，并通过改性聚羧酸减水剂，降低聚羧酸减水剂生产的原料成本，通过糖类多羟基结构的良好缓凝性能，延长水泥的初凝时间和终凝时间，提高混凝土的流态性能，避免了现有技术中，直接使用缓凝剂代理的负面技术效果，便于浇筑和使用。
进一步的，对本发明制造的混凝土进行防辐射和防裂性能试验，以本发明实施例以及普通混凝土作为对比例：
1、防辐射性能试验：采用混凝土的屏蔽性能进行表示，制成250mm厚度的墙，通过X射线机按GB16363-1996进行测试，以比铅当量(M)作为屏蔽指标进行屏蔽性能分析，其试验结果如表1：
表1：防辐射性能试验结果
对比例 实施例1 实施例2 实施例3
比铅当量(M) 0.12mm/mm 0.41mm/mm 0.40mm/mm 0.43mm/mm
2、防裂性能试验：对实施例和对比例分别制成250mm×250mm×250mm的混凝土方块，通过压力机施压，试验其抗压性能以及裂纹条数，其结果如表2所示：
表2：防裂性能试验结果
对比例 实施例1 实施例2 实施例3
最大压力(Mpa) 0.793 1.576 1.618 1.723
单位面积裂纹条数 26 6.8 6.3 6.2
综上所述，本发明制得混凝土具有良好的防辐射和防裂能力，性能优良，具有良好推广价值。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，以重量份计，其原料组成包括：水泥250-310份、石子450-550份、粉煤灰80-110份、砂砾400-500份、混合纤维50-80份、防辐射剂20-30份、减水剂8-13份、填料15-25份和水180-210份。
2.根据权利要求1所述的一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，以重量份计，其原料组成包括：水泥265份、石子480份、粉煤灰90份、砂砾430份、混合纤维70份、防辐射剂27份、减水剂9份、填料18份和水190份。
3.根据权利要求1所述的一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，以重量份计，其原料组成包括：水泥280份、石子500份、粉煤灰100份、砂砾460份、混合纤维65份、防辐射剂25份、减水剂10份、填料21份和水200份。
4.根据权利要求1所述的一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，以重量份计，其原料组成包括：水泥300份、石子530份、粉煤灰105份、砂砾480份、混合纤维55份、防辐射剂23份、减水剂12份、填料23份和水205份。
5.根据权利要求1所述的一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，其特征在于：所述混合纤维为不锈钢纤维、木质纤维与聚乙烯醇纤维按质量比2-3:1:1均匀混合。
6.根据权利要求1所述的一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，其特征在于：所述防辐射剂按重量份计，其原料组成包括：硅溶胶15-20份、铅粉20-30份、铜粉10-20份、二氧化钛5-10份、硅酸盐5-10份、分散剂1-3份、表面活性剂10-15份和去离子水100-150份。
7.根据权利要求6所述的一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，其特征在于：所述防辐射剂的制备方法包括：按重量份数称取硅溶胶、金属粉、二氧化钛、硅酸盐和分散剂，在球磨机中以600-800r/min的速度球磨1-2h后静置1h，过滤，用无水乙醇充分洗涤滤渣，然后将滤渣在100-130℃中真空干燥8-12h；将干燥物粉碎加入重量份数的表面活性剂和去离子水，在超声功率为300-500W、温度为45-65℃和搅拌速度为150-200r/min的条件下反应2-3h后，过滤，取滤渣干燥后，得到活化后的防辐射剂。
8.根据权利要求1所述的一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，其特征在于：所述水泥为P·O42.5硅酸盐水泥，所述砂砾包括含铁量为70％-80％的铁矿与普通黄沙，且所述砂砾的中砂细度模数在2.3-2.6，所述石子粒径在5-25mm，所述粉煤灰为II级灰，单方用量比例：0.42。
9.根据权利要求1所述的一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，其特征在于：所述减水剂为改性聚羧酸减水剂，其制备方法如下：将糖类化合物和不饱和羧酸类化合物按质量比1:1.5加入反应釜，快速搅拌，升温至60℃-80℃，加入浓硫酸液体和对苯二酚，搅拌条件下反应2-6h；再加入异丁烯基聚醚，机械搅拌条件下升温至40℃-70℃，匀速滴加不饱和羧酸化合物，反应结束后使用氢氧化钠水溶液调节PH值至5.0-7.5，加入去离子水调节浓度至20％-30％制得。
10.根据权利要求1所述的一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土，其特征在于：所述填料为硅粉、玻璃微珠、膨胀珍珠岩粉末、碳黑和氮化铝中的一种或多种。
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