[发明专利]一种高性能硫磺混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能硫磺混凝土及其制备方法，以质量分数计，其原材料组成为：水泥30％～37％，河砂38％～43％，水11％～17％，减水剂0.4％～0.8％，硫磺粉8％～15％，乳化分散剂0.1～0.5％，树脂乳液0.8～1.2％。本发明的高性能硫磺混凝土，既可以实现硫磺回收再利用，又可以提高混凝土的抗弯拉、抗渗和抗冻性能，有效提高混凝土的耐久性和在极端条件下的服役能力。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，涉及一种混凝土材料，具体涉及一种高性能硫磺混凝土及其制备方法。

背景技术

目前交通基础设施对基建材料提出了更高的要求，一方面，交通流重轴载和高速化的发展趋势，使路面(桥面)所承受的高速高频冲击越来越明显；另一方面，西部及沿海地区气候条件较为恶劣，温差大，湿度大，氯离子含量丰富，这些条件均对混凝土材料提出了更高更强的新要求。普通混凝土的脆性、耐久性等缺点逐一暴露，已远不能满足建设工程的需求，且水泥因能耗高、污染大，产能也逐渐减小，供不应求，寻求新的研究材料和方向势在必行。

数据统计显示，2018年全球硫磺供应过剩量超800k吨，2019年将达到900k吨。如过对过剩的硫磺不加以利用，储存和处理成本高，且污染环境，得不偿失，亟需寻找一条新途径，促进硫磺资源的回收再利用。而传统的硫磺混凝土是用硫磺替代水泥做胶凝材料，把原料加热到一定温度，使硫磺熔化，再经过搅拌制得，但硫磺和骨料的加热不仅消耗能源还会产生有毒有害气体，加热制备方式成型也比较困难，硫磺在加热过程中还会发生晶型转变，导致混凝土性能降低，目前热塑性硫磺混凝土在国内外基本没有推广应用。所以如何回收利用硫磺，如何将硫磺应用于混凝土中从而提高混凝土在特殊条件下的服役性能成为亟需解决的难题，此外由于火星的特点，开发硫磺混凝土还有益于火星的开发建设，意义深远而又重大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能硫磺混凝土及其制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的高性能硫磺混凝土，既可以实现硫磺回收再利用，又可以提高混凝土的抗弯拉、抗渗和抗冻性能，有效提高混凝土的耐久性和在极端条件下的服役能力。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高性能硫磺混凝土，该混凝土的原材料组成为：以质量分数计，水泥30％～37％，河砂38％～43％，水11％～17％，减水剂0.4％～0.8％，硫磺粉8％～15％，乳化分散剂0.1～0.5％，树脂乳液0.8～1.2％。所述乳化分散剂由十二烷基苯磺酸钠、羧甲基纤维素钠和三甘油脂肪酸酯组成，其中，以质量分数计，十二烷基苯磺酸钠20％～30％，羧甲基纤维素钠20％～25％，三甘油脂肪酸酯为45％～55％；所述的树脂乳液由A、B两种组分组成，其中，以质量分数计，A为30～40％，B为60～70％。原料的质量分数之和为100％。

所述水泥选自42.5或52.5强度等级的普通硅酸盐水泥，表观密度3.0～3.2g/cm³。

所述河砂的细度模数为1.8～2.3，含泥量≯1％(≯表示不大于)。

所述减水剂选自减水率为25～30％的聚羧酸系减水剂。

所述硫磺粉细度为200目，纯度为99.99％，相对密度2.0～2.2g/cm³。

所述十二烷基苯磺酸钠为白色固体粉末，HLB值为10.64，临界胶束浓度为1.2mmol/L；羧甲基纤维素钠为白色纤维状粉末，HLB值6.92，密度0.5-0.7g/cm³；三甘油脂肪酸酯为浅黄色粘稠状液体，HLB值5.74。

所述树脂乳液为水性环氧树脂，由上海绿嘉水性涂料有限公司生产的A和B组分复配而成，其中A组分(LJ8520A)为改性液体环氧树脂，形状为乳白色粘稠液体，固含量≥57％，密度1.04～1.16g/cm³；B组分(LJ8520B)为黄色透明粘稠液体，固含量≥57％，密度为1.01～1.12g/cm³。