一种防辐射自密实混凝土及其制备方法与流程

本技术涉及混凝土，尤其是涉及一种防辐射自密实混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、防辐射混凝土又称屏蔽混凝土、防射线混凝土，其容重较大，对γ射线、x射线或中子辐射具有屏蔽能力，不易被放射线穿透，因此常用作铅、钢等昂贵防射线材料的代用品，用于原子能反应堆、粒子加速器，以及工业、农业和科研部门的放射性同位素设备的防护。

2、目前市面上的大部分防辐射混凝土存在流动性差、易泌水、易离析等问题，并且由于防辐射混凝土的骨料密度大，因此难以实现混凝土的自流平和自密实，在其成型过程中需要对其振捣。但是，在施工振捣过程中，混凝土易分层，会导致其内部结构不均匀，从而产生硬化后强度低、防辐射性能下降等问题。

3、由此，如何提高防辐射混凝土的流动性，使其无需振捣成型，能够达到自行密实是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决如何提高防辐射混凝土的流动性，使其能够自行密实的问题，本技术提供一种防辐射自密实混凝土及其制备方法。本技术通过在混凝土中添加二辛基琥珀酸磺酸钠与硅树脂聚醚乳液，在混凝土内形成大量稳定的气泡，减小原料颗粒之间的摩擦阻力，从而提升混凝土的流动性，实现自行密实。

2、第一方面，本技术提供一种防辐射自密实混凝土，采用如下技术方案：

3、一种防辐射自密实混凝土，按重量份计，所述混凝土的制备原料包括如下组分：防辐射水泥100-300份、重晶石碎石600-900份、硼镁石50-150份、铁尾矿砂700-1000份、高效减水剂7-18份、二辛基琥珀酸磺酸钠0.1-0.5份、硅树脂聚醚乳液0.05-0.2份、缓释型消泡剂0.4-1.5份、粉煤灰80-130份、矿渣30-60份和水160-250份；

4、所述缓释型消泡剂为由辛烯基琥珀酸淀粉钠和可溶性大豆多糖包覆的疏水型白炭黑。

5、通过采用上述技术方案，二辛基琥珀酸磺酸钠加入混凝土中能够产生大量的气泡，硅树脂聚醚乳液赋予气泡良好的弹性和自修复能力，提升气泡的结构稳定性，二辛基琥珀酸磺酸钠和硅树脂聚醚乳液复配，在混凝土浇筑初期形成大量稳定的气泡，减小各制备原料颗粒之间的摩擦力，增加混凝土的流动性，实现其自行密实。

6、但是在浇筑后期混凝土固化过程中，气泡的存在会影响固化后混凝土的强度，因此本技术所述混凝土的制备原料中还添加有缓释型消泡剂，使用缓释型消泡剂能够有效对浇筑后期混凝土中存在的气泡进行消除。具体地，本技术中的所述缓释型消泡剂为由辛烯基琥珀酸淀粉钠和可溶性大豆多糖包覆的疏水型白炭黑，浇筑初期由于疏水型白炭黑被辛烯基琥珀酸淀粉钠和可溶性大豆多糖这两种水溶性壁材所包覆，因此疏水型白炭黑不能发挥消泡作用，浇筑后期随着辛烯基琥珀酸淀粉钠和可溶性大豆多糖被水溶解，使得疏水型白炭黑被暴露，暴露的疏水型白炭黑颗粒会在气泡表面吸引二辛基琥珀酸磺酸钠的疏水端，使疏水颗粒变为亲水颗粒而进入水相，使得气泡破裂。因此本技术中添加的缓释型消泡剂使得混凝土能够实现自行密实的情况下，还能够保证混凝土的强度。

7、另外，高效减水剂一方面具有强分散作用，能够降低混凝土拌合物的屈服剪应力，改善混凝土的流变性，另一方面能够有效降低水胶比，保证硬化混凝土的力学性能及耐久性。粉煤灰的矿物组成是海绵玻璃体和铝硅玻璃体微珠，这些球形玻璃体表面光滑，颗粒尺寸小，质地致密，在混凝土中起到一定的润滑作用；矿渣颗粒与水泥颗粒之间以及相邻的矿渣颗粒之间接触点面积小，且矿渣粉的斥水作用使得对减水剂吸附作用也较弱，因此矿渣粉及粉煤灰的双掺可提高混凝土的流动性和和易性，减少坍落度损失。

8、在一些具体的实施例中，所述防辐射水泥为硫酸钡水泥，所述高效减水剂为聚羧酸减水剂，所述重晶石碎石的粒径为20mm。

9、作为优选：按重量份计，所述混凝土的制备原料包括如下组分：防辐射水泥150-250份、重晶石碎石700-850份、硼镁石80-120份、铁尾矿砂800-900份、高效减水剂9-15份、二辛基琥珀酸磺酸钠0.1-0.5份、硅树脂聚醚乳液0.05-0.2份、缓释型消泡剂0.4-1.5份、粉煤灰90-120份、矿渣40-60份和水180-240份。

10、作为优选：所述二辛基琥珀酸磺酸钠与所述硅树脂聚醚乳液的质量比为(1-4):1。

11、通过采用上述技术方案，进一步调整二辛基琥珀酸磺酸钠与硅树脂聚醚乳液的添加量，使二辛基琥珀酸磺酸钠在混凝土中形成的气泡更加稳定，进而提升混凝土浇筑初期的流动性，实现混凝土的自行密实。

12、在一些优选的实施方式中，所述二辛基琥珀酸磺酸钠与所述硅树脂聚醚乳液的质量比可以为2:1或3:1等。

13、作为优选：所述二辛基琥珀酸磺酸钠和硅树脂聚醚乳液的质量总和与所述缓释型消泡剂的质量比为1:(1-2.5)。

14、通过采用上述技术方案，若缓释型消泡剂添加量过少，对混凝土中的气泡消除效果较差，从而影响混凝土的强度，若缓释型消泡剂添加量过多，增加了混凝土的生产成本，也会对混凝土的抗压强度造成影响。

15、在一些优选的实施方式中，所述二辛基琥珀酸磺酸钠和硅树脂聚醚乳液的质量总和与所述缓释型消泡剂的质量比可以为1:1、1:1.5或1:2等。

16、作为优选：所述辛烯基琥珀酸淀粉钠和可溶性大豆多糖在所述疏水型白炭黑外部的包覆厚度为4-8μm。

17、通过采用上述技术方案，当将疏水型白炭黑外部包覆的辛烯基琥珀酸淀粉钠和可溶性大豆多糖的厚度控制在上述范围内时，能够保证疏水型白炭黑不会在混凝土浇筑初期将大量气泡消除，也能够保证疏水型白炭黑在混凝土成型之前能够将其中的有害气泡消除，提升混凝土流动性的同时保证了混凝土的强度。

18、在一些优选的实施方式中，所述辛烯基琥珀酸淀粉钠和可溶性大豆多糖在所述疏水型白炭黑外部的包覆厚度可以为6μm。

19、作为优选：所述缓释型消泡剂的制备方法如下：

20、s1、将所述辛烯基琥珀酸淀粉钠和所述可溶性大豆多糖溶于水中，制得壁材混合液；

21、s2、将甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯和所述疏水型白炭黑加入所述壁材混合液中混合均匀，制得乳化液；

22、s3、将所述乳化液进行喷雾干燥，制得缓释型消泡剂。

23、通过采用上述技术方案，辛烯基琥珀酸淀粉钠和可溶性大豆多糖均为吸水性较强的水溶性壁材，其中，辛烯基琥珀酸淀粉钠具有一定的粘性，可溶性大豆多糖具有良好的成膜性和稳定性，二者复配能够形成稳定的微胶囊壳，将疏水型白炭黑包覆，通过调整喷雾干燥的条件能够控制微胶囊壳的厚度，从而控制微胶囊壳溶于水后消泡剂发挥作用的时间。

24、另外，甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯具有优良的乳化分散性能，能够改善乳化液中各种构成相之间的表面张力，使之形成均匀稳定的分散体系，辛烯基琥珀酸淀粉钠和可溶性大豆多糖能够增强乳化液的稳定性，因此三者共同使用，能够进一步增强疏水型白炭黑在壁材混合液中的分散性，提高微胶囊壳的包覆率，减小疏水型白炭黑在浇筑初期发挥作用的可能性，进一步提高混凝土的流动性。

25、作为优选：所述壁材混合液中所述辛烯基琥珀酸淀粉钠和所述可溶性大豆多糖的总含量为2wt％-6wt％。

26、在一些优选的实施方式中，所述壁材混合液中所述辛烯基琥珀酸淀粉钠和所述可溶性大豆多糖的总含量可以为3wt％或5wt％等。

27、通过采用上述技术方案，由于辛烯基琥珀酸淀粉钠具有粘性，若辛烯基琥珀酸淀粉钠和可溶性大豆多糖的添加量过多，壁材混合液较为黏稠，不利于疏水型白炭黑的分散，增加成本且影响包覆效果；若辛烯基琥珀酸淀粉钠和可溶性大豆多糖的添加量过少，则不能保证将疏水型白炭黑完全包覆，从而影响混凝土的流动性。

28、在一些具体的实施例中，所述辛烯基琥珀酸淀粉钠和所述可溶性大豆多糖的质量比可以为1:(2-3)，例如为1:2或1:3等。

29、作为优选：所述甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯和所述疏水型白炭黑的质量比为(1-4):1。

30、通过采用上述技术方案，进一步调整甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯和所述疏水型白炭黑的添加量，有利于提升乳化液的均匀性和稳定性，从而保证疏水型白炭黑的包覆效果。

31、在一些优选的实施方式中，所述甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯和所述疏水型白炭黑的质量比可以为2:1或3:1等。

32、作为优选：所述疏水型白炭黑和所述壁材混合液的质量体积比为1:(40-100)。

33、通过采用上述技术方案，将疏水型白炭黑和壁材混合液的质量体积比控制在上述范围内，有利于疏水型白炭黑更加均匀地分散于壁材混合液中，进一步提升疏水型白炭黑的包覆效果。

34、在一些优选的实施方式中，所述疏水型白炭黑和所述壁材混合液的质量体积比可以为1:50或1:100等。

35、第二方面，本技术提供一种防辐射自密实混凝土的制备方法，采用如下技术方案：

36、一种防辐射自密实混凝土的制备方法，包括如下操作步骤：

37、s1、将所述防辐射水泥、重晶石碎石、硼镁石、铁尾矿砂、高效减水剂、二辛基琥珀酸磺酸钠、硅树脂聚醚乳液、粉煤灰、矿渣和水混合均匀，制得预混混凝土；

38、s2、将所述预混混凝土与所述缓释型消泡剂混合10-20s，制得防辐射自密实混凝土。

39、通过采用上述技术方案，将除缓释型消泡剂以外的制备原料先混合，使二辛基琥珀酸磺酸钠在预混混凝土中形成大量微小气泡，随后加入缓释型消泡剂混合短暂时间，避免水溶性微胶囊壳在混合过程中溶解或破裂导致疏水型白炭黑提前暴露，提升混凝土浇筑初期的流动性，保证混凝土自密实的实现。

40、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

41、1、本技术通过将二辛基琥珀酸磺酸钠和硅树脂聚醚乳液复配使用，使得混凝土中形成大量稳定的微小气泡，能够减小各制备原料颗粒之间的摩擦力，从而提高混凝土的流动性，实现混凝土的自行密实；

42、2、将辛烯基琥珀酸淀粉钠和可溶性大豆多糖复配作为壁材对疏水型白炭黑进行包覆，使疏水型白炭黑在混凝土浇筑初期并不会发挥作用，保证了混凝土的流动性，当辛烯基琥珀酸淀粉钠和可溶性大豆多糖溶于水后，疏水型白炭黑会将混凝土中的气泡消除，避免在成型过程中形成大量孔洞，从而提升混凝土的强度；

43、3、辛烯基琥珀酸淀粉钠和可溶性大豆多糖均能够提升乳化液的稳定性，二者同甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯复配，能够提升乳化液中各成分的分散性，进一步提升疏水型白炭黑的包覆效果，从而保证混凝土的流动性。