[发明专利]一种高强低弹水工抗冲磨混凝土及其制备方法

说明书

本申请涉及水工建筑材料领域，具体公开了一种高强低弹水工抗冲磨混凝土及其制备方法。高强低弹水工抗冲磨混凝土包括以下重量份的组分：260‑310份水泥、150‑200份矿粉、920‑980份碎石、460‑500份机制砂、5‑10份减水剂、120‑200份水、40‑60份增强剂、75‑120份抗冲磨剂；所述抗冲磨剂包括：1‑1.5份改性橡胶颗粒、0.5‑1份磷渣、0.8‑1.2份磷石膏、0.2‑0.4份膨胀剂、0.1‑0.5份粉煤灰、0.1‑2.5份凝灰岩。本申请的高强低弹水工抗冲磨混凝土具有改性橡胶颗粒分散均匀、不易上浮，抗冲磨强度高，保证水工建筑的使用性和耐久性，凝结时间快的优点。

技术领域

本申请涉及水工建筑材料技术领域，更具体地说，它涉及一种高强低弹水工抗冲磨混凝土及其制备方法。

背景技术

水利水电工程泄水建筑物是涉及水电站工程安全运行的重要建筑，泄水建筑物的过流部位由于泄流量大、流速快、含沙量高，极易受到高速水流冲磨，易出现磨蚀破坏现象，严重者建筑物过流表面会出现大面积剥蚀破坏。

为了缓解泄水建筑物过流面易受到高速水流冲磨破坏的问题，目前解决方法主要有两个，第一种是使用高强度等级的混凝土，另一种是采用有机复合材料作为混凝土表面涂料，提高混凝土表面的抗冲磨性能。

但高强度混凝土因水泥用量大，水化放热量高而易产生干缩裂缝及温度裂缝，须投入较大的人力物力进行维修，且维修后不稳定。而有机复合材料大多集中在有机材料砂浆类，如环氧类抗冲磨砂浆，其中含有较多易挥发性溶剂，在潮湿和有水环境下，伴随着泄水高频震动，易产生龟裂、起翘和剥落，且施工不便，适应性较差。

因此，研发一种水工抗冲磨性能好的混凝土是亟待解决的问题。

发明内容

为了提高混凝土的抗冲击能力和耐磨性能，本申请提供一种高强低弹水工抗冲磨混凝土及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种高强低弹水工抗冲磨混凝土，采用如下的技术方案：一种高强低弹水工抗冲磨混凝土，包括以下重量份的组分：260-310份水泥、150-200份矿粉、920-980份碎石、460-500份机制砂、5-10份减水剂、120-200份水、40-60份增强剂、75-120份抗冲磨剂；

所述抗冲磨剂包括：1-1.5份改性橡胶颗粒、0.5-1份磷渣、0.8-1.2份磷石膏、0.2-0.4份膨胀剂、0.1-0.5份粉煤灰、0.1-2.5份凝灰岩。

通过采用上述技术方案，由于磷渣和磷石膏属于废弃资源，且橡胶颗粒的耐磨性极强，将磷石膏、磷渣用于制备抗冲磨剂，不仅回收了废弃资源，还降低了生产成本。在粉煤灰和凝灰岩的作用下，磷石膏和磷渣受到激发，产生胶凝性物质，显著改善硬化混凝土的孔结构，使C-S-H增多，混凝土结构致密，从而增强混凝土的抗冲磨性能。

优选的，所述改性橡胶颗粒由以下方法制成：

(1)将废弃轮胎粉碎，制成橡胶颗粒；

(2)将橡胶颗粒依次置于质量分数为1-1.5％的氢氧化钠溶液和质量分数为0.5-1％偶联剂乙醇溶液中浸渍，然后晾干。

因橡胶颗粒属于憎水性弹性胶体合成材料，与混凝土的粘结力不足，通过采用上述技术方案，用氢氧化钠溶液使橡胶颗粒中硬脂酸锌析出，增大橡胶颗粒表面的粗糙度，有利于橡胶颗粒与水泥等的粘结，提高混凝土的强度，而偶联剂能在橡胶颗粒和水泥等组分之间形成稳定的化学键，增强粘结强度，提高混凝土的抗压强度和抗冲磨强度。

优选的，所述改性橡胶颗粒的制备方法还包括：(3)将浸渍烘干后的橡胶颗粒置于由磁铁矿、纳米二氧化硅、异氰酸酯、氨基化碳纳米管和乙二胺制成的混合液中，在80-90℃下超声分散20-40min，干燥、粉碎，制成改性橡胶颗粒，橡胶颗粒与混合液的质量比为0.8-1:1。