[发明专利]一种耐碱玄武岩纤维砂浆材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐碱玄武岩纤维砂浆材料其制备方法，该耐碱玄武岩纤维砂浆材料包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥20‑35份、矿物外掺料10‑25份、耐碱玄武岩纤维1‑3份、球形活性骨料36‑55份、石墨基憎水材料0.1‑0.5份和胶乳粉1‑2.5份。该耐碱玄武岩纤维砂浆可有效解决现有材料存在的抗冲击耐磨性能差的问题。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种耐碱玄武岩纤维砂浆材料其制备方法。

背景技术

水电是我国一种重要的绿色电力资源。近年来，我国进入水电资源开发的快速发展期，相继建设了向家坝、白鹤滩、溪洛渡等多个巨型水电站。随着水电站投入运营，设施后期维护工作量逐步加大。含沙高速水流对水工建筑物过流面混凝土的冲刷磨损和空蚀破坏，是水工泄流建筑物如溢流坝、泄洪洞(槽)、泄水闸等常见的病害，已经成为水电站运行中的主要病害之一，有的甚至危及工程安全，需要采用抗冲耐磨材料进行修补。高速含砂水流对混凝土结构的破坏方式主要有三种，一是推移质对结构的冲击破坏；二是悬移质或高速水流对结构的磨损破坏；三是高速水流可能产生负压而带来的空蚀破坏。针对上述破坏机理，各种提高混凝土抗冲磨性能的技术方案被提出，主要的技术思路有三种。一是通过加入高强度骨料、外掺料及高性能外加剂，配制高强度的混凝土；二是加入短切纤维、聚合物颗粒或聚合物液体，提高混凝土的韧性；三是采用环氧砂浆、聚脲等聚合物作为胶凝材料配制砂浆修补材料。上述技术方案在水流速度较低时，具有良好的抗冲耐磨性能。但随着我国西部巨型电站的建成，由于水位落差大、含砂量高、水流速度高(均速＞30m/s)，对混凝土结构提出了极为严峻的考验，常规的抗冲耐磨材料已不满足水电站修补的性能需要。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种耐碱玄武岩纤维砂浆材料其制备方法，该耐碱玄武岩纤维砂浆可有效解决现有材料存在的抗冲击耐磨性能差的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种耐碱玄武岩纤维砂浆材料，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥20-35份、矿物外掺料10-25份、耐碱玄武岩纤维1-3份、球形活性骨料36-55份、石墨基憎水材料0.1-0.5份和胶乳粉1-2.5份。

进一步地，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥35份、矿物外掺料25份、耐碱玄武岩纤维1份、球形活性骨料36份、石墨基憎水材料0.5份和乳胶粉2.5份。

进一步地，耐碱玄武岩纤维按照以下方法制备：将氯化锆和氯化钛于质量浓度为80-90％的乙醇溶液中溶解，制成浓度为0.5-1M/L的溶胶溶液，然后将玄武岩纤维放入溶液中浸泡，再将玄武岩纤维于300-450℃条件下干燥。

进一步地，球形活性骨料为非晶态玄武岩基球形粉体材料，其按照以下方法制备：将玄武岩矿石升温至1400-1500℃将其熔融，待其熔液成分均化后，经溢流孔流出，在溢流孔采用高速气流喷雾雾化并冷却，制得粒径为60-600μm，球形度≥0.9的非晶态玄武岩基球形粉体。

进一步地，高速气流喷雾雾化的气体介质为压缩空气，气体压力为0.3-0.6MPa，气流速度为200-500m/s，气体温度为200-350℃。

进一步地，矿物外掺料为粉煤灰或矿渣，所述矿物外掺料的比表面积为340-400m²/kg，活性指数≥95％。

进一步地，石墨基憎水材料为石墨烯或纳米炭黑。

进一步地，石墨烯为多层石墨烯，厚度为2-4nm，横向尺寸为1-5μm，纳米炭黑尺寸为7-20nm，碳含量＞99.5％。

进一步地，胶乳粉为苯丙胶乳粉或乙烯-醋酸乙烯胶乳粉。

上述的耐碱玄武岩纤维砂浆材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硅酸盐水泥、矿物外掺料、球形活性骨料、耐碱玄武岩纤维和胶乳粉混合，制得混合粉料；