一种纤维减缩抗裂剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维减缩抗裂剂及其制备方法，所述的纤维减缩抗裂剂按质量百分比包含以下组分：微孔纤维1％～2.5％，减缩组分0.5％～1％，明矾石粉30％～45％，煤矸石粉20％～30％，石膏30％～40％；所述的减缩组分为甲基乙烯基醚‑马来酸酐共聚物与聚醚多元醇按照质量比1:1.5～2.5混合而成；所述微孔纤维表面具有若干微孔，使用喷雾干燥法使微孔内吸附减缩组分。本发明专利技术复合使用三种抗裂材料，联合提高混凝土结构的抗裂能力：减缩组分吸附在微孔纤维上，在混凝土水化时起到缓释减缩作用；微孔纤维与水泥石的结合更紧密，增加混凝土早期抗拉强度；煤矸石粉、明矾石粉、石膏生成膨胀产物，补偿混凝土收缩。

A Fiber Shrinkage and Crack Resistant Agent and Its Preparation Method

The invention discloses a fiber shrinkage and crack resistance agent and its preparation method. The fiber shrinkage and crack resistance agent comprises the following components according to the mass percentage: microporous fibers 1%-2.5%, shrinkage components 0.5%-1%, alunite powder 30%-45%, coal gangue powder 20%-30%, gypsum 30%-40%; the shrinkage components are methyl vinyl ether maleic anhydride copolymer and polyether poly. The alcohol is mixed with the mass ratio of 1:1.5 to 2.5, and the surface of the microporous fiber has a plurality of micropores, and the spray drying method is adopted to adsorb the shrinkage reducing components in the micropores. The invention combines three kinds of anti-cracking materials to jointly improve the anti-cracking ability of concrete structure: shrinkage reducing components are adsorbed on micro-porous fibers, which play a slow-release and shrinkage-reducing role in concrete hydration; the combination of micro-porous fibers and cement stone is closer to increase the early tensile strength of concrete; coal gangue powder, alum powder and gypsum form expansion products to compensate the shrinkage of concrete.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维减缩抗裂剂及其制备方法
本专利技术涉及混凝土结构用抗裂外加剂领域，具体地，本专利技术提供了一种纤维减缩抗裂剂及其制备方法。
技术介绍
随着建设工程项目的日渐增多，混凝土收缩开裂问题却日益突出，已经严重影响混凝土的耐久性、承载能力和防水性能。混凝土结构产生裂缝的原因主要有三方面：一是外部荷载引发的，此类裂缝存在最为普遍，主要为结构设计不合理、安全系数不够、不考虑施工的可能性、结构刚度不足等问题；二是结构次应力引发的，此类裂缝由于混凝土结构的实际工作状态与常规计算有出入或未考虑全面，进而在某些部位引起次应力导致结构开裂；三是变形应力引发的，主要是由于温度、收缩、钢筋锈蚀、不均匀沉降等因素引起的结构变形，当变形受到约束时即产生应力，当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。为避免混凝土开裂，现有技术主要采用优化混凝土配合比设计、增加配筋率、减少混凝土水化热、添加纤维和膨胀剂等方法。目前，大多数工程应用了膨胀剂或纤维来提高混凝土的密实度，起到补偿收缩作用，防止混凝土的开裂。工程纤维作为增强材料用于混凝土结构中，受到广泛亲睐。混凝土中加入一定量的纤维能有效限制早期(塑性期和硬化初期)混凝土由于离析、泌水、化学收缩等因素形成的原生裂隙的发生和发展，减小原生裂隙的数量和尺度。纤维增强混凝土，能有效提高水泥混凝土的抗冲击力、抗弯曲性，抗裂性能。与传统的钢丝网增强材料相比，更有质轻、耐化学腐蚀、使用方便安全的优点。然而传统的工程纤维存在分散性、与基质粘合性差等缺点，应用受到限制。将纤维加工成中空或多孔的形状可以增大与水泥浆体的接触面积以提高粘接强度和抗裂能力，但始终无法避免纤维之间的团聚问题，以至纤维在混凝土或砂浆材料内无法均匀的分散，使抗裂效能大打折扣。单独通过纤维提高混凝土局部抗拉强度对整体抗裂的作用有限，无法有效抵抗温度收缩、干燥收缩、荷载作用等外部环境作用产生的裂缝。市面上存在包含抗裂纤维与减缩组分复合使用的抗裂外加剂，仅仅将两种抗裂材料简单的混合在一起，无法克服纤维在水泥基体系中的先天缺陷，两者也不能形成协同抗裂作用，使其抗裂效果有限。中国专利CN106927713A一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂，由以下重量百分比的物质组成：减缩剂3％～6％、增粘保水剂1％～3％、抗裂物质5％～8％、膨胀剂30％～60％、络合剂1％～2％、减水剂5％～8％、缓凝剂0.01％～1％、消泡剂0.01％～0.02％、余量为细填料；抗裂物质由玄武岩纤维、芳香族聚酰胺纤维和碱式硫酸镁晶须按重量比5-8：2-3：1组成。该专利技术可使海工混凝土更加密实，减少混凝土空隙和裂纹的产生，加强海工混凝土的抗裂防渗性能，还可以有效利用工业废渣，有利于节约资源、保护环境。该专利使用抗裂物质、膨胀剂和减缩剂共同作用抗裂，但是该纤维存在分散性、与基质粘合性差等缺点使其抗裂效果稳定性差，且直接将纤维与减缩剂等原料混合，并不具有协同抗裂效果，导致其抗裂效果受限。中国专利CN200610005255.2公开了一种中空多孔纤维在刚性自防水混凝土中的应用，该中空多孔纤维为聚丙烯类增强纤维，该纤维截面具有中空并带有3～9个孔的结构，中空度大于20％，纤维的成空率大于98％，纤维直径20μm～50μm，强度>500N/mm2，弹性模量>3500N/mm2，延伸率为15～30％，长度6～25mm，纤维根数76～200百万/kg，密度>0.70g/cm3。该专利中的中空纤维与现有聚丙烯纤维比较密度小，不会增加混凝土结构的自重；可提高混凝土制品的抗拉强度和韧性，提高其抗冲击性能、抗渗性、抗冻性等耐久性能，进而提高结构刚性自防水混凝土的防水能力，减少钢筋锈蚀及由于裂缝导致内部结构的渗漏等病害发生，大大延长结构的使用寿命和维护保养周期。但是由于纤维之间容易团聚，以至纤维在混凝土或砂浆材料内无法均匀的分散，使其抗裂效果抗裂效果大打折扣且稳定性差。
技术实现思路
针对以上技术的不足，本专利技术旨在提供一种纤维减缩抗裂剂，复合使用多种抗裂材料，具有协同，可大大提高混凝土结构的抗裂能力。本专利技术的纤维减缩抗裂剂，包含如下质量百分比的组分：微孔纤维1％～2.5％，减缩组分0.5％～1％，明矾石粉30％～45％，煤矸石粉20％～30％，石膏30％～40％；所述微孔纤维表面具有若干微孔；所述的减缩组分由甲基乙烯基醚-马来酸酐共聚物与聚醚多元醇按照质量比1:1.5～2.5混合而成，且使用喷雾干燥法使所述减缩组分吸附在微孔纤维表面的微孔内。本专利技术采用吸附有减缩组分的微孔纤维，其中减缩组分在混凝土或砂浆搅拌过程中少量溶解，在多孔纤维表面形成一层亲水膜，提高纤维在混凝土或砂浆中的分散性，随着水化反应进行溶液碱性逐渐增强，减缩组分完全溶解分散到水泥浆体中，改善硬化后水泥石的脆性并降低孔溶液的表面张力，以达到缓释减缩抗裂的作用；微孔纤维与水泥石的结合更紧密，增加混凝土早期抗拉强度；煤矸石粉、明矾石粉、石膏生成膨胀产物，补偿混凝土收缩；多种抗裂组分协同，大大提高混凝土的抗裂效果。优选地，所述微孔纤维为下述纤维中的一种或几种：聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、玄武岩纤维。进一步优选地，所述微孔纤维的直径为60～80μm，中间纤维实心本体部分直径为40～60μm，外层微孔部分厚度为20μm，微孔为圆柱状且轴心与纤维轴心垂直，孔径为15～20μm，每1mm长度纤维含有微孔数为100～240个，微孔之间互不连通。优选地，所述的明矾石粉的Al2O3含量为30～40％，比表面积200～400m2/kg，1.18mm筛筛余为0～0.5％。优选地，所述煤矸石粉是自燃煤矸石粉磨而成，比表面积400～600m2/kg，28天活性指数为50％～80％。优选地，所述石膏为脱硫石膏、二水石膏、硬石膏中的一种或几种。进一步优选地，石膏的纯度为75～98％，SO3含量为50％～55％，比表面积300～500m2/kg。本专利技术还提供了上述纤维减缩抗裂剂的制备，包括以下步骤：(1)按照设定的配比称量各组分，先将微孔纤维加入喷雾干燥机的干料仓，打开空气加热器加热空气温度到120～160℃，打开鼓风机，通过热风分配器的热空气将干料仓内的微孔纤维均匀地送入喷雾干燥室内，气流将微孔纤维分散并呈螺旋状转动；将甲基乙烯基醚-马来酸酐共聚物与聚醚多元醇按照质量比1:1.5～2.5混合，即为减缩组分，将减缩组分与50％乙醇溶液以1:5的质量比搅拌均匀制成液料；将液料倒入到恒温加料罐中，升温并保持液料温度在60～90℃，打开液料输送管将液料送到喷雾干燥室顶部的二流体雾化喷嘴，将减缩组分雾化为直径10～15μm微粒；旋转的热气流将微孔纤维和减缩组分配制的液料充分混合，纤维表层分布的微孔将雾化微粒充分吸附，高温空气使液料中的水分和乙醇挥发，纤维成为减缩组分的载体；混合干燥10min后打开干燥室出料口，通过旋风分离器将吸附有减缩组分的微孔纤维分离出来；(2)将吸附有减缩组分的微孔纤维、煤矸石粉、明矾石粉、石膏投入干粉混料机中拌合15min得到纤维减缩抗裂剂的成品。本专利技术使用使用喷雾干燥机，将减缩组分雾化成小于微孔纤维表层孔径的微粒，使微孔纤维成为减缩组分的载体且充分吸收减缩组分；在干燥室内充分分散的微孔纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维减缩抗裂剂，其特征在于，包含如下质量百分比的组分：微孔纤维1％～2.5％，减缩组分0.5％～1％，明矾石粉30％～45％，煤矸石粉20％～30％，石膏30％～40％；所述微孔纤维表面具有若干微孔；所述的减缩组分由甲基乙烯基醚‑马来酸酐共聚物与聚醚多元醇按照质量比1:1.5～2.5混合而成，且使用喷雾干燥法使所述减缩组分吸附在微孔纤维表面的微孔内。

【技术特征摘要】
1.一种纤维减缩抗裂剂，其特征在于，包含如下质量百分比的组分：微孔纤维1％～2.5％，减缩组分0.5％～1％，明矾石粉30％～45％，煤矸石粉20％～30％，石膏30％～40％；所述微孔纤维表面具有若干微孔；所述的减缩组分由甲基乙烯基醚-马来酸酐共聚物与聚醚多元醇按照质量比1:1.5～2.5混合而成，且使用喷雾干燥法使所述减缩组分吸附在微孔纤维表面的微孔内。2.根据权利要求1所述的纤维减缩抗裂剂，其特征在于，所述微孔纤维为下述纤维中的一种或几种：聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、玄武岩纤维。3.根据权利要求2所述的纤维减缩抗裂剂，其特征在于，所述微孔纤维的直径为60～80μm，中间纤维实心本体部分直径为40～60μm，外层微孔部分厚度为20μm，微孔为圆柱状且轴心与纤维轴心垂直，孔径为15～20μm，每1mm长度纤维含有微孔数为100～240个，微孔之间互不连通。4.根据权利要求1所述的纤维减缩抗裂剂，其特征在于，所述的明矾石粉的Al2O3含量为30～40％，比表面积200～400m2/kg，1.18mm筛筛余为0～0.5％。5.根据权利要求1所述的纤维减缩抗裂剂，其特征在于，所述煤矸石粉是自燃煤矸石粉磨而成，比表面积400～600m2/kg，28天活性指数为50％～80％。6.根据权利要求1所述的纤维减缩抗裂剂，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珺，方博，倪继华，向君，刘明宣，张桂加，
申请(专利权)人：宁波新盛建材开发有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33