一种组合物、预制构件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种组合物、预制构件及其应用。所述组合物包括胶凝材料、聚合物乳液和/或可再分散聚合物胶粉、细骨料以及任选的粗骨料，所述聚合物乳液和/或可再分散聚合物胶粉的玻璃化转变温度大于20℃。本发明专利技术通过将高玻璃化温度的聚合物乳液应用于混凝土(砂浆)预制构件中，通过蒸养的方式制得力学性能、抗渗性、耐久性优异的混凝土预制构件。该方法既发挥了高玻璃化转变温度聚合物对混凝土(砂浆)抗压强度影响小的优势，又能通过聚合物成膜极大提高混凝土(砂浆)的抗折强度、抗渗性能和耐久性，同时也克服了目前蒸养构件普遍存在的孔径粗糙、脆性大的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种组合物、预制构件及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种组合物、预制构件及其制备方法。
技术介绍
水泥混凝土是当今世界应用最广的建筑材料之一。近年来，随着我国高速铁路、装配式住宅、地铁隧道、给排水管道、桥梁等基础建设的快速发展，混凝土预制构件的需求飞速增长。与现浇混凝土相比，预制混凝土构件有着独特的优势，例如工业化生产、质量易于保证、大部分收缩已提前完成、有利于文明施工和环境保护、缩短建设周期等。为了缩短混凝土脱模时间、加速模板周转速率，在混凝土预制构件生产过程中普遍采用蒸汽养护工艺。蒸养在提高混凝土早期水化硬化速度的同时，对混凝土也产生了一定的负面影响，如脆性大、易开裂、后期强度偏低、耐久性差等。蒸养可能对混凝土内部水泥水化产物及孔隙结构产生了不利影响，Patel研究表明，温度升高加速了水化产物特别是钙矾石的生成，同时导致了更粗的孔结构，在85℃下养护过的混凝土在服役过程中甚至出现了网状裂纹。Kjellsen发现在50℃下养护后的混凝土长期服役后比20℃养护的混凝土长期服役后孔隙率高。Barbara研究发现高温养护导致水化产物分布不均匀，而低温下水化产物有充分的时间去扩散从而在水泥基体中更均匀分布。李晓玲的研究发现，无论是普通混凝土还是掺矿物掺合料混凝土，其早期抗压强度和抗拉强度随养护温度升高而增大，长期强度同养护温度的变化规律同早期强度正好相反。聚合物乳液及可再分散胶粉常由于其良好的韧性和粘结性能，被掺入混凝土中以提高其粘结强度、抗折强度、韧性、抗渗性以及耐久性。但是现有聚合物改性混凝土虽然有着优异的抗折强度和抗渗性能，但其抗压强度尤其是早期的抗压强度通常远低于普通混凝土。在掺量达到水泥用量的10％时，聚合物乳液甚至能使砂浆或混凝土的强度降低一半以上，导致目前聚合物改性砂浆或混凝土通常不用作结构材料。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本专利技术第一方面提供了一种组合物，所述组合物将包括高玻璃化温度的聚合物乳液，既发挥了高玻璃化转变温度聚合物对混凝土(砂浆)抗压强度影响小的优势，又能通过聚合物成膜极大提高混凝土(砂浆)的抗折强度、抗渗性能和耐久性。本专利技术的第二方面提供了一种预制构件。本专利技术的第三方面上提供了上述预制构件的制备方法。本专利技术的第四方面提供了上述组合物和预制构件的应用。根据第一方面，本专利技术提供的组合物包括胶凝材料、聚合物乳液和/或可再分散聚合物胶粉、细骨料以及任选的粗骨料，所述聚合物乳液和/或可再分散聚合物胶粉的玻璃化转变温度大于20℃。根据本专利技术的一些实施方式，所述组合物为混凝土组合物，所述混凝土组合物包括胶凝材料、聚合物乳液和/或可再分散聚合物胶粉、细骨料和粗骨料。根据本专利技术的一些实施方式，所述组合物为砂浆组合物，所述砂浆组合物包括胶凝材料、聚合物乳液和/或可再分散聚合物胶粉和细骨料。专利技术人在对混凝土或砂浆的研究中发现，为了使聚合物在混凝土中能够形成连续的聚合物膜以达到桥接裂缝、提高抗抗折强度及抗渗性的效果，目前所用的聚合物乳液的共同特点是其聚合物相的玻璃化转变温度低于环境温度，市场上用于聚合物改性砂浆、混凝土的聚合物乳液中，聚合物的玻璃化转变温度(Tg)多在-10-20℃之间。这些Tg低于砂浆、混凝土应用温度的聚合物乳液在水泥水化过程中，随着自由水的逐渐消耗，聚合物乳液中的纳米粒子逐渐密集堆积、变形融合成膜，大大提高了砂浆及混凝土的抗渗性。同时，聚合物改性砂浆、混凝土的抗折抗拉强度、粘结强度及韧性的提高，均与聚合物的成膜有关。玻璃化转变温度(Tg)在25℃之上的聚合物乳液在常温下无法成膜，因此对砂浆、混凝土抗折强度以及抗渗性的提高效果不显著，多用作砂浆与混凝土之间界面剂以及其他装饰材料的重要组分。但是由于Tg越低，聚合物本身的弹性模量就越低，且成膜性能越好的聚合物对水泥水化的延缓作用越强烈。因此，现有聚合物改性混凝土虽然有着优异的抗折强度和抗渗性能，但其抗压强度尤其是早期的抗压强度通常远低于普通混凝土。在掺量达到水泥用量的10％时，部分Tg较低的聚合物乳液甚至能使砂浆或混凝土的强度降低一半以上，因此聚合物改性砂浆或混凝土通常不用作结构材料。而本专利技术创造性的在混凝土或砂浆中引入高Tg的聚合物，发现高Tg的聚合物乳液掺入砂浆或混凝土中，对其抗压强度的负面影响远小于目前常用的低Tg的聚合物乳液。这是由于Tg越高，聚合物膜的力学强度越高。同时，提高砂浆或者混凝土的养护温度，能够促进高Tg的聚合物乳液的成膜，从而大大提高聚合物改性砂浆在常温下的抗折强度、抗渗性。与此同时，这种砂浆、混凝土的抗压强度与普通砂浆、混凝土差异不大，甚至略有提高，为扩大聚合物改性砂浆或混凝土的应用范围提供了保障。根据本专利技术的一些实施方式，所述聚合物乳液和/或可再分散聚合物胶粉的玻璃化转变温度为25-90℃，例如25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、52℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃等。根据本专利技术的一些实施方式，所述聚合物乳液和/或可再分散聚合物胶粉的玻璃化转变温度为30-70℃，例如35℃、40℃、45℃、50℃、52℃、55℃、60℃、70℃等。本专利技术通将玻璃化转变温度控制在上述范围内，既可以获得力学性能更好的预制构件，又不至于要求过高的蒸养温度。根据本专利技术的一些实施方式，所述聚合物乳液选自水性聚合物乳液中的一种或多种。根据本专利技术的一些实施方式，所述聚合物乳液选自苯丙乳液、丁苯乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、苯乙烯乳液和丙烯酸酯类乳液中的一种或多种。根据本专利技术的一些实施方式，所述聚合物乳包括但不限于苯丙乳液、丁苯乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、苯乙烯乳液、丙烯酸酯类乳液以及以这些乳液为基础通过改性或者混合得到的乳液。根据本专利技术的一些实施方式，所述聚合物乳液的固含量为20-70％，例如为40％。根据本专利技术的一些实施方式，所述可再分散聚合物胶粉选自可再分散水性聚合物胶粉中的一种或多种。根据本专利技术的一些实施方式，所述可再分散聚合物胶粉选自可再分散苯丙胶粉、可再分散丁苯胶粉、可再分散乙烯-醋酸乙烯共聚物胶粉、可再分散苯乙烯胶粉和可再分散丙烯酸酯类胶粉中的一种或多种。根据本专利技术的一些实施方式，所述可再分散聚合物胶粉包括但不限于可再分散苯丙胶粉、可再分散丁苯胶粉、可再分散乙烯-醋酸乙烯共聚物胶粉、可再分散苯乙烯胶粉和可再分散丙烯酸酯类胶粉以这些可再分散聚合物胶粉为基础通过改性或者混合得到的可再分散聚合物胶粉。根据本专利技术的一些实施方式，聚合物乳液和/或可再分散聚合物胶粉满足优选满足以下特征：1)能够与水泥基材料均匀拌合；2)在高盐溶液中的能够保持稳定性良好；3)玻璃化温度高于实用温度，低于蒸养温度。根据本专利技术的一些实施方式，所述组合物还包括水、减水剂和消泡剂中的一种或多种。根据本专利技术的一些实施方式，为了进一步提升所述组合物的性能，所述组合物还包括其他常用的化学外加剂，例如早强剂或防冻剂等。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合物，其包括胶凝材料、聚合物乳液和/或可再分散聚合物胶粉、细骨料以及任选的粗骨料，所述聚合物乳液和/或可再分散聚合物胶粉的玻璃化转变温度大于20℃。/n

【技术特征摘要】
1.一种组合物，其包括胶凝材料、聚合物乳液和/或可再分散聚合物胶粉、细骨料以及任选的粗骨料，所述聚合物乳液和/或可再分散聚合物胶粉的玻璃化转变温度大于20℃。


2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚合物乳液和/或可再分散聚合物胶粉的玻璃化转变温度为25-90℃，优选为30-70℃。


3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述聚合物乳液选自水性聚合物乳液中的一种或多种，优选选自苯丙乳液、丁苯乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液和丙烯酸酯类乳液中的一种或多种；
和/或所述可再分散聚合物胶粉选自可再分散水性聚合物胶粉中的一种或多种，优选选自可再分散苯丙胶粉、可再分散丁苯胶粉、可再分散乙烯-醋酸乙烯共聚物胶粉、可再分散苯乙烯胶粉和可再分散丙烯酸酯类胶粉中的一种或多种。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包括水、减水剂和消泡剂中的一种或多种。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物，其特征在于，以胶凝材料的总重计，所述聚合物乳液中固相的质量含量和/或可再分散聚合物胶粉的质量含量为0.5-30％，优选为1-20％，更优选为2-10％；
和/或以组合物的总重计，所述聚合物乳液中固相的质量含量和/或可再分散聚合物胶粉的质量含量为0.5-10％，优选为0.5-5％；
和/或以组合物的总重计，所述胶凝材料的质量含量为15-40％，优选为10-35％；
和/或以组合物的总重计，所述粗骨料的质量含量为0-60％，优选为0或30-50％；
和/或以组合物的总重计，所述细骨料的质量含量为30-70％，优选为30-60％；
和/或以组合物的总重计，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥明，张朝阳，王健，尹健昊，喻建伟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11