本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种大密度活性粉末混凝土及其制备方法。
背景技术：
工程中，对于核废料深度处置材料中，大密度混凝土是较常见的防辐射混凝土，由于其密度较大，抗辐照能力强，广泛用于地下地上的有防辐射要求的建筑中。而地下深度处置中由于设计使用年限较长，建筑物工作环境较恶劣，特别是危废填埋场，建筑材料不仅要抵御周围土壤中的水、氯离子等的侵蚀，更要防止危废中的化学或放射性物质进入周围土体或水体造成污染。普通大密度混凝土由于抗渗性能差，强度低等问题，造成诸多类似碱骨料反应的膨胀问题，使得普通大密度混凝土耐久性很差。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种大密度活性粉末混凝土及其制备方法，以解决现有技术中存在的抗渗性能差，强度低、耐久性差等问题。
为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种大密度活性粉末混凝土，包括如下重量份的原料：水泥100-110份，微硅粉或高炉矿渣粉24-30份，铁矿石粉75-92份，钢屑或铅棉30-50份，石英砂29-31份，烷基酚聚氧乙烯醚1-5份，醚类聚羧酸母液2.5-4.5份，月桂醇硫酸酯钠1-5份，水25-30份；
所述醚类聚羧酸母液由大单体和小单体共聚形成；所述大单体包括异戊烯醇聚氧乙烯醚、烯丙醇聚氧乙烯醚和甲基烯丙基聚氧乙烯醚；
所述小单体包括丙烯酸、马来酸。
上述使用的微硅粉在增大致密性的同时提高强度和抗渗性，使得大密度混凝土具有更好的强度与耐久性。
进一步的，所述水泥包括锶水泥。
进一步的，所述微硅粉平均粒径不大于0.03mm，比表面积不小于16m2/g。
进一步的，所述铁矿石粉平均粒径为0.35-0.5mm。
进一步的，所述钢屑的平均粒径不大于0.2mm，所述铅棉的平均粒径不大于0.1mm。
进一步的，所述石英砂的平均粒径不大于150μm。
按照上述混凝土的组份配比，本发明还提供一种大密度活性粉末混凝土的制备方法，所述方法包括如下步骤：
将水泥、微硅粉或高炉矿渣粉、铁矿石粉和石英砂投入搅拌设备中搅拌混合250-320s，混合均匀，得到固体物料a；
将醚类聚羧酸母液加入到水中，搅拌均匀，摇匀后静置，得到混合溶液b，混合溶液b消泡后待用；
将所述固体物料a投入混合溶液b中，搅拌600-900s，物料c；
将烷基酚聚氧乙烯醚和月桂醇硫酸酯钠加入到水中，搅拌均匀，然后投入物料c中，继续搅拌100-300s，得到物料d；
将钢屑或铅棉加入物料d中继续混合均匀，即得到混凝土材料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.烷基酚聚氧乙烯醚作为改性成分，其界面活性作用与减水剂相似，含有烷基酚聚氧乙烯醚的水溶液拌制砂浆时，由于其能显著降低水的表面张力和界面能，使水溶液在搅拌过程中极易产生许多微小的封闭气泡，气泡直径大多在200μm以下，引起分子定向吸附在气泡表面，形成较为牢固的液膜，使气泡稳定而不易破裂，因此在砂浆胶凝过程中，烷基酚聚氧乙烯醚可以显著减少胶凝过程中的连通孔的产生，使砂浆内部多为不连通的单一微小孔隙，减少了空隙间的连通性，降低了水泥基成型后的渗透性，增加了混凝土的抗渗性，并且由于微小气泡的存在，增加了混凝土的流动性，使大密度活性粉末混凝土的注浆施工更简单；
2.混凝土在没有粗骨料的情况下，拌合时没有粗骨料与胶凝料的相互搅合，搅拌不容易充分，搅拌时间长，本发明采用铁矿石粉代替粗骨料，不仅有效的降低了孔隙率，而且消除了混凝土的界面效应，并且由锶水泥代替普通的硅酸盐水泥的共同作用，使得混凝土的密度更大，且环保易行。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种大密度活性粉末混凝土，包括如下重量份的原料：锶水泥100份，微硅粉26份，平均粒径位0.35-0.5mm的铁矿石粉85份，钢屑45份，钢屑的平均粒径不大于0.2mm，石英砂29份，石英砂的平均粒径不大于150微米，烷基酚聚氧乙烯醚2份，醚类聚羧酸母液2.7份，烷基酚聚氧乙烯醚和醚类聚羧酸母液为德国巴斯夫公司生产，其中醚类聚羧酸母液由异戊烯醇聚氧乙烯醚和丙烯酸共聚形成，月桂醇硫酸酯钠5份，水30份，其中微硅粉平均粒径不大于0.03mm，比表面积不小于16m2/g。
按照上述的配比制备大密度活性粉末混凝土，具体方法包括如下步骤；
将水泥、微硅粉、铁矿石粉和石英砂投入搅拌设备中搅拌混合250s，混合均匀，得到固体物料a；
将醚类聚羧酸母液加入到水中，搅拌均匀，摇匀后静置，得到混合溶液b，混合溶液b消泡后待用；
将混合溶液b加入到固体物料a中，搅拌800s，得到物料c；
将烷基酚聚氧乙烯醚和月桂醇硫酸酯钠加入到水中，搅拌均匀，然后投入物料c中，继续搅拌180s，得到物料d；
将钢屑加入物料d中继续混合均匀，即得到混凝土材料。
采用180l普通混凝土小型搅拌机搅拌出料，砂浆塌落度160mm，28天单轴抗压强度105mpa，采用rcm方法测得抗氯离子渗透性为rcm-v级。对试样进行冻融反复冻融实验，根据《水工混凝土结构设计规范sl191-2008》，测定标准为f300抗渗等级p12。
实施例2
一种大密度活性粉末混凝土，包括如下重量份的原料：锶水泥110份，微硅粉24份，平均粒径位0.35-0.5mm的铁矿石粉92份，钢屑30份，钢屑的平均粒径不大于0.2mm，石英砂31份，石英砂的平均粒径不大于150微米，烷基酚聚氧乙烯醚1份，醚类聚羧酸母液2.5份，烷基酚聚氧乙烯醚和醚类聚羧酸母液为德国巴斯夫公司生产，醚类聚羧酸母液由烯丙醇聚氧乙烯醚和马来酸共聚形成，月桂醇硫酸酯钠1份，水25份，其中微硅粉平均粒径不大于0.03mm，比表面积不小于16m2/g。
按照上述的配比制备大密度活性粉末混凝土，具体方法包括如下步骤；
将水泥、微硅粉、铁矿石粉和石英砂投入搅拌设备中搅拌混合320s，混合均匀，得到固体物料a；
将醚类聚羧酸母液加入到水中，搅拌均匀，摇匀后静置，得到混合溶液b，混合溶液b消泡后待用；
将混合溶液b加入到固体物料a中，搅拌900s，得到物料c；
将烷基酚聚氧乙烯醚和月桂醇硫酸酯钠加入到水中，搅拌均匀，然后投入物料c中，继续搅拌100s，得到物料d；
将钢屑加入物料d中继续混合均匀，即得到混凝土材料。
采用180l普通混凝土小型搅拌机搅拌出料，砂浆塌落度160mm，28天单轴抗压强度105mpa，采用rcm方法测得抗氯离子渗透性为rcm-v级。对试样进行冻融反复冻融实验，根据《水工混凝土结构设计规范sl191-2008》，测定标准为f300抗渗等级p12。
实施例3
一种大密度活性粉末混凝土，包括如下重量份的原料：锶水泥105份，高炉矿渣粉30份，平均粒径位0.35-0.5mm的铁矿石粉75份，铅棉50份，铅棉的平均粒径不大于0.1mm，石英砂30份，石英砂的平均粒径不大于150微米，烷基酚聚氧乙烯醚3份，醚类聚羧酸母液2.7份，烷基酚聚氧乙烯醚和醚类聚羧酸母液为德国巴斯夫公司生产，醚类聚羧酸母液由烯丙醇聚氧乙烯醚和丙烯酸共聚形成，月桂醇硫酸酯钠3份，水27份，其中微硅粉平均粒径不大于0.03mm，比表面积不小于16m2/g。
按照上述的配比制备大密度活性粉末混凝土，具体方法包括如下步骤；
将水泥、高炉矿渣粉、铁矿石粉和石英砂投入搅拌设备中搅拌混合300s，混合均匀，得到固体物料a；
将醚类聚羧酸母液加入到水中，搅拌均匀，摇匀后静置，得到混合溶液b，混合溶液b消泡后待用；
将混合溶液b加入到固体物料a中，搅拌600s，得到物料c；
将烷基酚聚氧乙烯醚和月桂醇硫酸酯钠加入到水中，搅拌均匀，然后投入物料c中，继续搅拌300s，得到物料d；
铅棉加入物料d中继续混合均匀，即得到混凝土材料。
采用180l普通混凝土小型搅拌机搅拌出料，砂浆塌落度94mm，28天单轴抗压强度86mpa，采用rcm方法测得抗氯离子渗透性为rcm-v级。对试样进行冻融反复冻融实验，根据《水工混凝土结构设计规范sl191-2008》，测定标准为f300抗渗等级p12。
实施例4
一种大密度活性粉末混凝土，包括如下重量份的原料：锶水泥103份，微硅粉26份，平均粒径位0.35-0.5mm的铁矿石粉80份，钢屑30份，钢屑的平均粒径不大于0.2mm，石英砂29份，石英砂的平均粒径不大于150微米，烷基酚聚氧乙烯醚5份，醚类聚羧酸母液4.5份，烷基酚聚氧乙烯醚和醚类聚羧酸母液为德国巴斯夫公司生产，醚类聚羧酸母液由甲基烯丙基聚氧乙烯醚和马来酸共聚形成月桂醇硫酸酯钠1份，水28份，其中微硅粉平均粒径不大于0.03mm，比表面积不小于16m2/g。
按照上述的配比制备大密度活性粉末混凝土，具体方法包括如下步骤；
将水泥、微硅粉、铁矿石粉和石英砂投入搅拌设备中搅拌混合270s，混合均匀，得到固体物料a；
将醚类聚羧酸母液加入到水中，搅拌均匀，摇匀后静置，得到混合溶液b，混合溶液b消泡后待用；
将混合溶液b加入到固体物料a中，搅拌800s，得到物料c；
将烷基酚聚氧乙烯醚和月桂醇硫酸酯钠加入到水中，搅拌均匀，然后投入物料c中，继续搅拌200s，得到物料d；
将钢屑加入物料d中继续混合均匀，即得到混凝土材料。
采用180l普通混凝土小型搅拌机搅拌120s可出料，砂浆塌落度160mm，28天单轴抗压强度105mpa，采用rcm方法测得抗氯离子渗透性为rcm-v级。对试样进行冻融反复冻融实验，根据《水工混凝土结构设计规范sl191-2008》，测定标准为f300抗渗等级p12。
采用180l普通混凝土小型搅拌机搅拌出料，砂浆塌落度98mm，28天单轴抗压强度128mpa，采用rcm方法测得抗氯离子渗透性为rcm-iv级。对试样进行冻融反复冻融实验，根据《水工混凝土结构设计规范sl191-2008》，测定标准为f300抗渗等级p12。
对比例：运用传统搅拌方式搅拌一种大密度活性粉末混凝土，水泥100份，铁矿石粉100份，石英砂30份，聚羧酸减水剂2.5份，钢屑1份，水25-30份加入180l普通混凝土小型搅拌机进行搅拌，使用180l普通混凝土小型搅拌机搅拌180s后，成型养护。相同养护条件下成品局部含肉眼可见大孔隙，强度离散性大，强度低于40mpa，试件290天后出现开裂膨胀外露部分可见红色氧化铁，抗渗等级降为p1。
相比普通大密度混凝土，大密度活性粉末混凝土有着极低的孔隙率和极高的强度，由于材料本身密度是大密度混凝土材料的1.5倍左右，因此大密度活性粉末混凝土有着更好的耐久性与抗辐射性。抗氯离子渗透性可达rcm-v级，抗冻等级大于f300，抗渗等级p12。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。