一种高韧性高抗渗高耐久性混凝土及其制备方法   0    0

一种高韧性高抗渗高耐久性混凝土及其制备方法，包括：水泥、粉煤灰、硅粉、钢渣粉、氮化硼、低度氧化石墨烯片层粉体、磷渣粉、砂子、碎石、高强度聚乙烯醇纤维、减水剂、分散激发剂、改性氧化石墨烯分散液和水。本发明制备的混凝土具有高强度、高韧性、高抗裂、高抗渗和高耐久性，其导热系数为3.63～3.75W/(m·K)，28天龄期混凝土的导热系数为4.62～4.67W/(m·K)、抗压强度为135.4～156.2MPa、抗折强度为21.5～23.9MPa、劈拉强度为12.6～14.4MPa、抗弯拉强度为15.4～19.6MPa、抗弯拉弹性模量为47.7～61.2GPa。所制备混凝土符合C130～C150高性能长耐久性混凝土的要求。

1.一种高韧性高抗渗高耐久性混凝土，其特征在于：按质量份数包括：水泥418 432份、~
粉煤灰34 35份、硅粉40 41份、钢渣粉45 49份、氮化硼34 37份、低度氧化石墨烯片层粉体~ ~ ~ ~
0.5 1.0份、磷渣粉17 18份、砂子443 505份、碎石900 980份、高强度聚乙烯醇纤维1.4 1.6~ ~ ~ ~ ~
份、减水剂17.6 18.3份、分散激发剂11.7 12.2份、改性氧化石墨烯分散液117.2 122.2份、~ ~ ~
水36.7 47.2份；
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所述分散激发剂的平均相对分子质量为8950 11256，相对分子质量分散系数为1.14~ ~
1.27，有效成分 含量为20%，按以下方法制备：
步骤一，制备单体混合液：按质量份数将丙烯酸8份、丙烯腈2份、丙烯酸聚乙二醇‑600酯10份与水10份混合均匀；
步骤二，制备引发剂溶液：按质量份数将1份过硫酸盐与9份水混合均匀；
步骤三，制备分散激发剂：按质量份数在反应器内加入60份水并加热到85℃，在搅拌下同时慢慢加入步骤一和步骤二制备的单体混合液和引发剂溶液，加入时间30分钟，加完后保温反应2小后，然后降温到30℃，用二乙醇胺调整制备的产物pH值为6.5；
所述改性氧化石墨烯分散液为丙烯酸羟乙酯和乙烯基吡啶与氧化石墨烯水分散液接枝改性所得，其中氧化石墨烯含量为0.5%，氧化石墨烯片层的厚度为1 3nm，片层的平面尺~
寸为80 250nm，氧化石墨烯成膜后导热系数为85.6 94.8W/(m·K)，改性氧化石墨烯分散液~ ~
制备方法包括以下步骤：
步骤一，通过Hummers法制备的氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯质量分数为1.3%，氧化石墨烯结构中氧元素含量为31 33%，分散液pH值为6.8，氧化石墨烯片层厚度为2 11nm，片~ ~
层面尺寸350 800nm，氧化石墨烯膜导热系数为81.3 92.5W/(m·K)；
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步骤二，单体混合溶液的制备：按质量份数取丙烯酸羟乙酯10份、乙烯基吡啶10份、巯基丙酸1份、去离子水30份混合均匀得单体混合溶液；
步骤三，引发剂溶液制备：按质量份取过硫酸铵1份与水38份混合溶解形成引发剂溶液；
步骤四，改性氧化石墨烯分散液的制备：在反应器内加入去离子水60份和步骤一的氧化石墨烯分散液100份，搅拌并加热到40 50℃，同时滴加步骤二制备的单体混合溶液及步~
骤三制备的引发剂溶液，滴加时间为30 40分钟，加完后保温反应3小时，然后降温到30℃，~
得到了改性氧化石墨烯分散液。

2.根据权利要求1所述的高韧性高抗渗高耐久性混凝土，其特征在于：所述的水泥为P•O52.5标号硅酸盐水泥；
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所述硅粉的粒径尺寸为0.1 0.3μm的超细硅灰，比表面积不小于6000m/kg，烧失量小于~
3.0%，SiO2含量大于90%；
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所述氮化硼为超细六方氮化硼粉，粒径范围1 3μm，比表面积不小于5000m /kg，纯度不~
小于99%，维系硬度108GPa，导热系数20 30W/(m·K)；
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所述砂子为石英砂，由细度模数为1.6 2.2、2.3 3.0两种细度砂子按4:3的质量比混合~ ~
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而成，堆积密度为1480 1560kg/m；
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所述高强度聚乙烯醇纤维采用直径15μm，长度4 6mm，密度为1.3g/cm ，抗拉强度为~
1200MPa，杨氏模量为35GPa，断裂伸长率3 5%；
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所述的钢渣粉为炼钢厂产生的矿渣经研磨所得，粒径为1 3μm，比表面积不小于5000m /~
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kg，密度3.1g/cm 3.7 g/cm，活性级别为S95级。
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3.根据权利要求1所述的高韧性高抗渗高耐久性混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为火电厂燃煤产生的粉煤灰经过研磨而成的超细粉煤灰，粒径为1 3μm，比表面积不小于
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5000m/kg，烧失量不大于3.2%，需水量不大于91%，活性指数85~90%，SiO2含量55~60%，Fe2O3含量6.1~6.5%，Al2O3含量22~24%，CaO含量3.9~4.5%。

4.根据权利要求1所述的高韧性高抗渗高耐久性混凝土，其特征在于：所述低度氧化石墨烯片层粉体的片层厚度为2.35 2.75nm，片层平面尺寸为1.3 2.5μm，含氧量为8.5~ ~ ~
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13.8%，比表面积为261 287m /g，导热系数为1326 1852W/(m·K)，低度氧化石墨烯片层粉~ ~
体制备方法为：先将石墨粉90 120份、研磨助剂6 9份和分散助剂8 12份放入球磨罐内混合~ ~ ~
研磨，研磨1小时后加入氧化剂14 16份和氧化助剂2 3份，然后再继续研磨20小时，所述石~ ~
墨粉的粒径为13 15μm，碳含量不小于99.5%；所述氧化剂为氯酸钾、过硫酸钾和重铬酸钾按~
5:5:6的质量比组成；所述氧化助剂为二氧化铅或者三氟化钴；所述分散助剂为粉状聚羧酸减水剂，固体聚羧酸减水剂含量不小于99.5%，含水率不大于2%，细度为平均粒径为35μm，减水率不小于30%，所述研磨助剂为由硅粉和钢渣粉按1:2的质量比组成的混合粉体；球磨用的球磨机为高能行星式球磨机，球磨罐为不锈钢罐，磨球为GCr15超硬度合金磨球，球料比例为8:1，球磨转速300转/分钟。

5.根据权利要求1所述的高韧性高抗渗高耐久性混凝土，其特征在于：所述磷渣粉为电
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炉法生产黄磷后所得到的炉渣磨细所得，粒径为1 3μm，比表面积不小于5000m /kg，密度~
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2.9g/cm~3.2 g/cm ， SiO2含量35～39%，Fe2O3含量0.5~1.0%，Al2O3含量3.5~4.5%，CaO含量不小于50~55%，P2O5的含量不小于2.5~3.0%。

6.根据权利要求1所述的高韧性高抗渗高耐久性混凝土，其特征在于：所述碎石为花岗岩或玄武岩的碎石，其粒径为3 10mm、10 20mm和20 30mm三级配按质量份4:4:2组成，压碎~ ~ ~
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指标为9%，堆积密度为1560 1790kg/m。
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7.根据权利要求1所述的高韧性高抗渗高耐久性混凝土，其特征在于：所述减水剂是聚羧酸系减水剂，减水率为33 35%，有效成分 含量为20%，1小时内坍落度损失小于5%，2小时~
坍落度损失小于10%。

8.一种如权利要求1至7中任意一项所述的高韧性高抗渗高耐久性混凝土的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一，按质量份数将碎石900 980份、砂子443 505份、硅粉40 41份、氮化硼粉34 37~ ~ ~ ~
份、低度氧化石墨烯片层粉体0.5 1.0份、高强度聚乙烯醇纤维1.4 1.6份放入拌合器使其~ ~
充分混合均匀；
步骤二，按质量份数将水泥418 432份、粉煤灰34 35份、钢渣粉45 49份和磷渣粉17 18~ ~ ~ ~
份依次加入到步骤一的混合物中搅拌使其混合均匀；
步骤三，按质量份数将分散激发剂11.7 12.2份、减水剂17.6 18.3份、改性氧化石墨烯~ ~
分散液117.2 122.2份及水36.7 47.2份混合并搅拌均匀得到混合物；
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步骤四，在搅拌下，将步骤三制备的混合物分次慢慢地加入到步骤二制备的混合物中搅拌得到高韧性高抗渗高耐久性混凝土。