一種改性水泥基抗沖耐磨材料及其制備和應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改性水泥基抗沖耐磨材料及其制備和應(yīng)用方法。改性水泥基抗沖耐磨材料包含有如下質(zhì)量百分比的組分：聚氧乙烯醚5～10%，陰離子型活性劑20～30%，載體30～40%，納米極性硅改性材料30～40%。通過將聚氧乙烯醚和陰離子型活性劑復(fù)合在載體上，然后在上述復(fù)合物中加入納米極性硅改性材料均化得到改性水泥基抗沖耐磨材料。通過將經(jīng)計量的砂和石骨料混合均勻，投入水泥、粉煤灰和改性水泥基抗沖耐磨材料，攪拌均勻后，再投入拌合水和減水劑攪拌均勻得到混凝土。本發(fā)明抗沖耐磨性能好、制備方法簡單、條件溫和、工藝參數(shù)易控制、產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低。
【專利說明】一種改性水泥基抗沖耐磨材料及其制備和應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于混凝土外加劑【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種改性水泥基抗沖耐磨材料及其制備和應(yīng)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]抗沖耐磨性能是混凝土在一種特殊環(huán)境下的耐久性能，主要發(fā)生在水利水電工程中高水頭泄水建筑物表面、交通工程中路面、橋面等與車輛直接接觸部位。近年來在很多連島工程、跨海大橋、跨江大橋的開工建設(shè)與運(yùn)行中，也發(fā)現(xiàn)了攜沙水流對橋墩、橋梁承臺等關(guān)鍵部位的沖刷作用，這些造成了混凝土的嚴(yán)重沖磨破壞，可以認(rèn)為混凝土的抗沖耐磨性能決定了這些建筑物的安全使用壽命及運(yùn)行維護(hù)成本。在抗沖耐磨混凝土性能的提高途徑上，研究者主要從骨料、膠凝材料、化學(xué)外加劑、纖維等方面對其進(jìn)行改性，考慮到耐磨骨料，如鐵鋼砂，但其價格比較高，往 往運(yùn)輸距離遠(yuǎn)，提高了混凝土單位生產(chǎn)成本；膠凝材料，如硅粉的早期高收縮性及纖維的高成本和不易在混凝土中均勻分散影響混凝土的性能及和易性等缺陷，因而研制高效的抗沖耐磨化學(xué)外加劑成為了提高混凝土耐磨性能的一種有效途徑。以往的耐磨劑大多摻入了大量有機(jī)耐磨成分，如橡膠粉、纖維及尼龍等，基于對混凝土抗沖耐磨混凝土的破壞機(jī)理研究，導(dǎo)致混凝土抗沖耐磨性能的最直接原因是其基體本身的抗沖耐磨性低，而有機(jī)成分并不能與水泥基材料產(chǎn)生良好的膠合力，從本質(zhì)上說其并不能提高水泥基體自身的耐磨性，由“短板效應(yīng)”可知，有機(jī)耐磨成分改善混凝土耐磨性的能力有限。本發(fā)明在不增加膠凝材料總量的前提下，優(yōu)化混凝土孔結(jié)構(gòu)和界面結(jié)構(gòu)，改善主要水化產(chǎn)物相C-S-H的生成環(huán)境，在相同齡期可獲得高密度的C-S-H，大大提升了膠凝材料本身的耐磨性能，解決抗沖磨混凝土的短板問題，從而可顯著提高了混凝土的抗沖耐磨強(qiáng)度。
[0003]納米極性硅改性材料可顯著降低水泥水化結(jié)晶的核化勢壘，并提供水泥中礦物相的原位成核點(diǎn)，有效促進(jìn)水泥中C2S和C3S的水化結(jié)晶，并促進(jìn)高密度C-S-H的生成；聚氧乙烯醚及陰離子型活性劑產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)使水泥的分散程度提高，有效促進(jìn)水泥水化程度提高，并增加拌合水的粘度，改善混凝土保水性能，降低混凝土干縮，并在一定程度上提高本發(fā)明各組份間的均勻性和穩(wěn)定性；載體主要承載聚氧乙烯醚和陰離子型活性劑分子，使其更易在混凝土中均化，在拌合水加入后能同時釋放聚氧乙烯醚和陰離子型活性劑分子及在滲透壓作用下吸收一定量的水分子，在后期起到一定的內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用，改善水泥石孔徑分布及水泥基與骨料界面的密實(shí)度和粘結(jié)力，使混凝土孔隙率下降，密實(shí)程度提高，進(jìn)一步提高混凝土耐磨性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種抗沖耐磨性能好的改性水泥基抗沖耐磨材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用該改性水泥基抗沖耐磨材料制備混凝土的方法。
[0006]本發(fā)明改性水泥基抗沖耐磨材料按質(zhì)量百分比由下列組分組成:
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種改性水泥基抗沖耐磨材料，其特征在于:包含有如下質(zhì)量百分比的組分:聚氧乙烯醚5~10%，陰離子型活性劑20~30%，載體30~40%，納米極性硅改性材料30~40%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性水泥基抗沖耐磨材料，其特征在于:所述的聚氧乙烯醚，其質(zhì)均分子量為3500-4500 ;所述的陰離子型活性劑為烷基聚氧乙烯醚羧酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或萘磺酸甲醛縮聚物；所述的載體為細(xì)度230-280目的絲光沸石或斜發(fā)沸石；所述的納米極性娃改性材料為納米級二氧化娃改性材料，其比表面積S ^ 600m2/g。
3.—種權(quán)利要求1或2所述的改性水泥基抗沖耐磨材料的制備方法，其特征在于:將所述質(zhì)量百分比的聚氧乙烯醚、陰離子型活性劑倒入裝有蒸餾水的反應(yīng)釜中，加熱至80°C后，將所述質(zhì)量百分比的載體倒入，攪拌均勻，冷卻至30°C~40°C，干燥后加入所述質(zhì)量百分比的納米極性娃改性材料均化30min,得到改性水泥基抗沖耐磨材料。
4.一種利用權(quán)利要求1或2所述的改性水泥基抗沖耐磨材料制備混凝土的方法，其特征在于:將經(jīng)計量的砂和石骨料混合均勻，投入水泥、粉煤灰和改性水泥基抗沖耐磨材料，攪拌均勻后，再投入拌合水和減水劑攪拌均勻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備混凝土的方法，其特征在于:所述的改性水泥基抗沖耐磨材料占水泥和粉煤 灰總量的0.8%~1.5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備混凝土的方法，其特征在于:所述的減水劑為聚羧酸減水劑。
7.權(quán)利要求1或2所述的改性水泥基抗沖耐磨材料在包括水利、交通、橋梁工程施工領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【文檔編號】C04B22/06GK103570271SQ201310566443
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】何真, 楊華山, 蘇祖平, 蔡新華, 陳衛(wèi)紅, 李洋 申請人:武漢大學(xué)