一种可控热释放型轻质混凝土及其制备方法与流程

本技术涉及混凝土，具体涉及一种可控热释放型轻质混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、超轻质混凝土是一种具有低密度、高强度、良好溃缩吸能特性的新型建筑材料，广泛应用于高速公路避险车道和机场跑道端拦阻系统等交通工程领域。与传统混凝土相比，超轻质混凝土通过引入气泡来降低混凝土材料的密度，从而减轻混凝土的结构自重，提升混凝土的使用性能与施工效率。

2、目前，超轻质混凝土制备使用的发泡剂主要为双氧水，其催化分解产生氧气，形成均匀的气泡结构。但是上述发泡剂在分解的过程中，会存在温度过高的问题，导致轻质混凝土易出现破泡现象、孔壁缺陷以及热积累效应等，严重影响超轻质混凝土的质量和性能，限制了其在交通拦阻工程中的广泛应用。

技术实现思路

1、为了解决现有超轻质混凝土制备过程易出现破泡现象、孔壁缺陷以及热积累效应等问题，本技术提供一种可控热释放型轻质混凝土。

2、第一方面，本技术提供一种可控热释放型轻质混凝土，采用如下的技术方案：

3、一种可控热释放型轻质混凝土，包括以下重量份的组分：水泥250～320份、稳泡剂2.4～3.7份、复合发泡剂2～2.6份、高吸水树脂5～10份、速凝剂1～4份、减水剂3～9份、纤维0.5～2份和水130～180份；

4、所述复合发泡剂是重量比为1：(0.15-0.35)的双氧水与叠氮甲酸乙酯。

5、本技术提供一种可控热释放型轻质混凝土，该可控热释放型轻质混凝土以双氧水和叠氮甲酸乙酯的混合物作为起泡剂，通过调整双氧水与叠氮甲酸乙酯的配比，有效利用双氧水释放的热量来激发低分解热的叠氮甲酸乙酯发生分解发泡，一方面避免了双氧水作为单一起泡剂存在的放热量巨大引起破泡或孔壁缺陷的缺陷，另一方面两组分的发泡效果显著、气泡的结构稳定性更好。本技术采用上述复合发泡剂制得的可控热释放型轻质混凝土中的气泡大小适宜、均匀性好，力学性能佳，将其用于机场跑道等拦阻系统，能够充分发挥其溃缩吸能特性，进而高效拦阻失事飞机等事故交通工具。

6、在一些实施方案中，所述双氧水与叠氮甲酸乙酯的重量比可以为1：(0.15-0.2)、1：(0.15-0.25)、1：(0.15-0.3)、1：(0.15-0.35)、1：(0.2-0.25)、1：(0.2-0.3)、1：(0.2-0.35)、1：(0.25-0.3)、1：(0.25-0.35)或1：(0.3-0.35)。

7、在一个具体的实施方案中，所述双氧水与叠氮甲酸乙酯的重量比还可以为1：0.15、1：0.2、1：0.25、1：0.3或1：0.35。

8、可选地，所述双氧水与叠氮甲酸乙酯的重量比为1：(0.2-0.3)。

9、可选地，所述发泡剂的制备方法为：将双氧水与叠氮甲酸乙酯混合，在300-500rpm的转速下搅拌90-150s，获得复合发泡剂。

10、可选地，所述高吸水树脂为丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物，粒径为80～700μm，容积密度为0.6～0.9g/cm3，保水率≥85％。

11、可选地，所述高吸水树脂在使用之前需要进行预饱水冷冻。

12、本技术中，通过将高吸水性树脂进行预饱水冷冻，能够使部分水被冷冻封存，在混凝土的制备和养护过程中，被冷冻封存的水通过融化可以吸收混凝土内的热量，特别是双氧水分解所产生的热量，从而起到降温作用；此外，冷冻水融化过程中，不仅能有效缓解了水泥水化反应和发泡剂分解所带来的局部高温，还能够通过逐步释放的水为混凝土提供持久的内部养护效果，促进水泥颗粒的均匀水化，从而提高混凝土的微观结构的致密化和宏观溃缩性能。

13、可选地，所述稳泡剂选自甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、硬脂酸盐系列稳泡剂、丁苯乳液和乙烯-醋酸乙烯脂乳液中的一种或多种。

14、可选地，所述稳泡剂是重量比为1：(3-6)的羟乙基纤维素醚和硬脂酸钙的混合物。

15、在一些实施方案中，所述羟乙基纤维素醚和硬脂酸钙的重量比可以为1：(3-4)、1：(3-5)、1：(3-6)、1：(4-5)、1：(4-6)或1：(5-6)。

16、在一个具体的实施方案中，所述羟乙基纤维素醚和硬脂酸钙的重量比还可以为1：3、1：4、1：5、1：6。

17、可选地，所述减水剂选自聚羧酸系减水剂、萘系减水剂、蒽系减水剂、木质素磺酸盐类减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪族减水剂和三聚氰胺系减水剂中的一种或多种；

18、所述速凝剂选自铝氧熟料类速凝剂、水玻璃类速凝剂、铝酸盐类速凝剂和硫酸铝类速凝剂中的一种或多种；

19、所述减水剂选自聚羧酸系减水剂、萘系减水剂、蒽系减水剂、木质素磺酸盐类减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪族减水剂和三聚氰胺系减水剂中的一种或多种；

20、所述纤维选自聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维和碳纤维中的一种或多种。

21、可选地，所述水泥选用具有低水化热的低热硅酸盐水泥，熟料硅酸二钙含量≥40％，或铁相含量≥15％，具体可选高贝利特硅酸盐水泥、道路硅酸盐水泥中的一种。

22、本技术选用具有低水化热特性的高贝利特硅酸盐水泥或道路硅酸盐水泥，克服传统超轻质混凝土材料由胶凝组分引起的热量大的问题，同时解决了现有硅酸盐水泥与辅助性胶凝材料兼容性的难题。

23、第二方面，本技术提供了上述可控热释放型轻质混凝土的制备方法。

24、一种可控热释放型轻质混凝土的制备方法，包括以下步骤：

25、将水泥、稳泡剂、纤维混合均匀，获得干混物料；

26、将减水剂分散于一半水中，并与干混物料混合，搅拌均匀；然后加入速凝剂，搅拌均匀，获得浆体；

27、将发泡剂与剩余的水混合，以1000-3000rpm的转速搅拌40-60s，再将冷冻的高吸水性树脂与上述发泡剂共同投入到浆体中，以500-600rpm的转速搅拌60-180s，获得可控热释放型轻质混凝土。

28、可选地，所述冷冻的高吸水性树脂的制备方法为：将高吸水性树脂浸没在水中浸泡5～60min，然后置于-(15～25)℃冷冻1～6h，即得冷冻的高吸水性树脂。

29、综上所述，本技术具有以下有益效果：

30、1.本技术以双氧水和叠氮甲酸乙酯的混合物作为起泡剂，通过调整双氧水与叠氮甲酸乙酯的配比至1：(0.15-0.35)范围内，有效避免了双氧水作为单一起泡剂存在的放热量巨大引起破泡或孔壁缺陷的缺陷，并且给混凝土的发泡效果显著、气泡的结构稳定性好，获得的混凝土的压溃度≥0.6、半溃缩能≥110～116j。

31、2.本技术通过对高吸水性树脂进行预饱水冷冻处理，能够缓解混凝土制备的过程中的局部高温，并且为混凝土提供持久的内部养护效果，有效促进水泥颗粒的均匀水化，从而提高混凝土的微观结构的致密化和宏观溃缩性能。

32、3.本技术进一步选用重量比为1：(3-6)的羟乙基纤维素醚和硬脂酸钙的混合物作为稳泡剂，获得的混凝土的使用性能更好。