一种耐高温抗开裂混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温抗开裂混凝土及其制备方法。先将气凝胶吸附在玻璃微珠的粗糙表面，并用改性聚丙烯层进行包覆得到改性微珠；再利用海泡石等天然废弃物为原料制作多孔陶瓷球，在多孔陶瓷球外接枝环氧基制得改性陶瓷球；将改性橡胶作为胶粘材料，将改性陶瓷球和改性微珠结合并制成改性橡胶条，将改性橡胶条与水泥等物质一起混合制备成混凝土，制备得到的混凝土样品耐高低温性能好，阻燃性优异，疏水性较强，不易断裂，同时还具有一定的降噪、防辐射能力，具有较强的实用性。

A high temperature and crack resistant concrete and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温抗开裂混凝土及其制备方法
本专利技术涉及混凝土
，具体为一种耐高温抗开裂混凝土及其制备方法。
技术介绍
随着核工业技术的进步与发展，放射性同位素在我国医疗领域和科学研究方面的应用越来越广泛，像X射线、CT与核磁共振等医疗设备在被广泛运用于现代化医疗体系之中时会不可避免的外泄一部分射线，我们生活中广泛使用的各种电子产品也会或多或少带来些辐射问题，农作物长期受到α、β、γ等射线辐射容易产生基因变异，影响农作物自然生长，人类若长期处于此类射线辐射条件下容易造成人体干细胞的病变，引发癌症、白血病等疾病；有效屏蔽射线，保护人类健康是我们必须要重视的问题，但目前我国为了降低辐射问题采取的措施主要是使用大体积混凝土来阻隔射线，过厚的混凝土墙体会造成房屋实际使用面积的减少，但是混凝土墙体过薄又会造成防辐射效果不好；因此为了提高建筑物的防辐射能力，人们在混凝土会加入金属粉末，但是混凝土力学性能较差，在经过高低温环境后，极易产生裂缝，氯离子等腐蚀离子的渗入会引起混凝土内部防辐射金属粉末性质的改变，同时还会加快混凝土墙体的腐蚀；另外，目前建筑混凝土材料的热稳定性较差，阻燃性能不佳，在遇到明火以后极易分解和助燃，具有一定的安全隐患。为了解决上述问题，人们亟需一种防辐射性能优异，疏水性强不易腐蚀，耐高低温性能好，不易断裂的混凝土。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐高温抗开裂混凝土及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种耐高温抗开裂混凝土及其制备方法。一种耐高温抗开裂混凝土，所述各原料组分如下：以重量份计，水泥100-300份、砂石100-150份、水300-600份、改性橡胶条250-450份、减水剂100-200份、玄武岩纤维100-200份。所述减水剂为聚羧酸减水剂；进一步的，所述改性橡胶条包括各原料组分如下：以重量份计，助剂A90-100份、改性微珠70-80份、改性陶瓷球70-80份、改性橡胶80-90份。进一步的，所述助剂A包括各原料组分如下：以重量份计，聚碳硅烷30-50份、超细氢氧化镁20-30份、超细氧化锌20-30份、硬脂酸10-15份、三芳基磷酸酯10-15份。本专利技术中的助剂A主要成分为超细氧化镁和超细氧化锌；基于氧化镁与大多数聚合物的相容性较差，本专利技术在助剂A中特别添加了聚碳硅烷来改善超细氧化镁的相容性问题，利用聚碳硅烷裂解产生的SiC来增加超细氧化镁颗粒间的致密性，提升助剂A的热稳定性和阻燃性能，助剂A中存在的硬脂酸在无水乙醇的促进下，硬脂酸表面的长烷基与超细氧化锌反应链接生成了具有疏水作用的硬脂酸锌，制备得到的助剂A在具有阻燃作用的同时还具有较强的疏水作用。进一步的，所述改性微珠各原料组分如下：以重量份计，气凝胶80-90份、改性聚丙烯60-80份、硅烷偶联剂40-60份、氢氟酸30-50份。所述硅烷偶联剂为KH550。本专利技术中特别添加的改性微珠具有较强的保温隔热和防辐射性能，耐腐蚀性、力学性能和耐高温性能均比较优异。本专利技术中的改性微珠，先通过氢氟酸腐蚀玻璃微珠，增加玻璃微珠表面粗糙度，使得气凝胶能尽可能多的附着在玻璃微珠表面，玻璃微珠的粗糙表面与改性聚丙烯层之间形成物理锁扣，增加了玻璃微珠与改性聚丙烯层之间的结合力；气凝胶孔隙率高，比表面积大，密度低，具有优异的耐高温性能和隔热性能，但是传统气凝胶力学性能较差，非常容易断裂，为了避免气凝胶易断裂的问题，本专利技术采用溶胶-凝胶法制备了气凝胶，并将气凝胶填充在玻璃微珠表面的空隙中，降低了气凝胶的断裂风险，由于最外面还包覆了一层改性聚丙烯层，还有效降低了改性微珠与改性微珠之间的直接接触，进一步加强了改性微珠的隔热性能。进一步的，所述改性陶瓷球各原料组分如下：以重量份计，硅藻泥30-50份、氧化钙30-50份、海泡碎石30-50份、羟基纤维素钠10-20份、硫酸10-20份、N，N-羰基二咪唑30-40份、环氧氯丙烷20-30份、造孔剂16-18份、催化剂16-18份、乳胶粉20-30份、净水污泥30-50份。所述催化剂为硝酸镍；所述造孔剂为聚乙烯。进一步地，本专利技术利用硅藻泥、海泡石、净水污泥等天然废弃物为原料，通过冷冻干燥法制备了多孔陶瓷，聚乙烯原位裂解形成大量孔道，硅藻泥、海泡石、净水污泥经过热裂解在孔道上原位生成大量碳纳米管，使得多孔陶瓷孔道内部表面粗糙度提高，大大提升了多孔陶瓷的疏水性能；多孔陶瓷的制备不仅解决了天然废弃物的堆积问题，降低了建筑成本，制备得到的多孔陶瓷还具有较强的吸声降噪功能，可以吸收和分解空气中的甲醛、苯、氨等有害物质，化学性质比较稳定，具有一定的保温隔热和阻燃能力；进一步地，在多孔陶瓷上接枝环氧基来对多孔陶瓷进行改性，通过N,N-羰基二咪唑对羟基纤维素钠上的羟基进行活化，羟基纤维素钠与环氧氯丙酮发生接枝反应，羟基变成酯基或环氧基，氢键作用减弱，多孔陶瓷的亲水性降低，疏水性进一步得到增强。进一步的，所述改性橡胶包括各原料组分如下：以重量份计，废橡胶颗粒30-50份、氢氧化钠10-20份、正硅酸乙酯10-20份、无水乙醇10-20份、氯丁橡胶35-45份、炭黑15-25份、防老剂15-25份、助剂A15-25份、硫磺20-24份、促进剂18-22份。所述防老剂为辛基化二苯胺、二芳基对苯二胺、石蜡中的一种或多种；所述炭黑为补强填料；所述促进剂为TMTM。本专利技术中改性橡胶的主要成分为废橡胶颗粒和氯丁橡胶，首先用氢氧化钠和正硅酸乙酯去除废橡胶中的残留溶剂，并引入有机官能团，再将废橡胶与氯丁橡胶混合，水解缩合，增加橡胶与混凝土之间的粘合性，制备得到的改性橡胶具有较好的粘弹性、耐磨性、耐低温性能，机械强度也比较优异，由于改性陶瓷球中环氧基的存在使得改性陶瓷球在改性橡胶中具有较好的相容性，在改性橡胶中特别加入的膨胀石墨在遇到火时会迅速膨胀形成炭层覆盖在改性橡胶表面形成保护层，进一步增加混凝土的阻燃性和耐热性。本专利技术中特别使用了改性橡胶作为胶粘材料，将改性微珠和改性陶瓷球加入到改性橡胶中混合均匀，由于改性微珠和改性陶瓷球都是球状物质，可以有效增加改性陶瓷球和改性微珠在改性橡胶中的易和性；改性陶瓷球和改性微珠表面的粗糙结构可与改性橡胶形成物理锁扣，增加界面结合力使得改性陶瓷球和改性微珠不易脱落；将改性橡胶拉制成橡胶条，并与(基础物料)混合，由于改性陶瓷球上带有的环氧基，使得改性橡胶条之间因为静电排斥作用而不易发生团聚，同时改性陶瓷球上的环氧基还会与混凝土中的羟基、羧基等形成交联网络结构，有效增强混凝土的力学强度、弹性模量和疏水性能，阻碍氯离子等腐蚀离子的渗入，增加混凝土的耐腐蚀性能。进一步的，所述改性聚丙烯的制备主要包括以下步骤：将聚丙烯于175-195℃温度下熔化，加入稀土类聚丙烯β成核剂，以200-300r/min搅拌反应30-40min,再加入助剂A、纳米铁矿石、纳米重晶石，继续搅拌反应1-2h，得到改性聚丙烯溶液。进一步地，本专利技术利用硅烷偶联剂在玻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温抗开裂混凝土，其特征在于：所述各原料组分如下：以重量份计，水泥100-300份、砂石100-150份、水300-600份、改性橡胶条250-450份、减水剂100-200份、玄武岩纤维100-200份。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐高温抗开裂混凝土，其特征在于：所述各原料组分如下：以重量份计，水泥100-300份、砂石100-150份、水300-600份、改性橡胶条250-450份、减水剂100-200份、玄武岩纤维100-200份。


2.根据权利要求1所述的一种耐高温抗开裂混凝土，其特征在于：所述改性橡胶条包括各原料组分如下：以重量份计，助剂A90-100份、改性微珠70-80份、改性陶瓷球70-80份、改性橡胶80-90份。


3.根据权利要求2所述的一种耐高温抗开裂混凝土，其特征在于：所述助剂A包括各原料组分如下：以重量份计，聚碳硅烷30-50份、超细氢氧化镁20-30份、超细氧化锌20-30份、硬脂酸10-15份、三芳基磷酸酯10-15份。


4.根据权利要求2所述的一种耐高温抗开裂混凝土，其特征在于：所述改性微珠各原料组分如下：以重量份计，气凝胶80-90份、改性聚丙烯60-80份、硅烷偶联剂40-60份、氢氟酸30-50份。


5.根据权利要求2所述的一种耐高温抗开裂混凝土，其特征在于：所述改性陶瓷球各原料组分如下：以重量份计，硅藻泥30-50份、氧化钙30-50份、海泡碎石30-50份、羟基纤维素钠10-20份、硫酸10-20份、N，N-羰基二咪唑30-40份、环氧氯丙烷20-30份、造孔剂16-18份、催化剂16-18份、乳胶粉20-30份、净水污泥30-50份。


6.根据权利要求2所述的一种耐高温抗开裂混凝土，其特征在于：所述改性橡胶包括各原料组分如下：以重量份计，废橡胶颗粒30-50份、氢氧化钠10-20份、正硅酸乙酯10-20份、无水乙醇10-20份、氯丁橡胶35-45份、炭黑15-25份、防老剂15-25份、助剂A15-25份、硫磺20-24份、促进剂18-22份。


7.根据权利要求4所述的一种耐高温抗开裂混凝土，其特征在于：所述改性聚丙烯的制备主要包括以下步骤：将聚丙烯于175-195℃温度下熔化，加入稀土类聚丙烯β成核剂，以200-300r/min搅拌反应30-40min,再加入助剂A、纳米铁矿石、纳米重晶石，继续搅拌反应1-2h，得到改性聚丙烯溶液。


8.根据权利要求4所述的一种耐高温抗开裂混凝土，其特征在于,所述气凝胶各原料组分如下，以重量份计，仲丁醇铝20-30份、正硅酸乙酯20-30份、盐酸15-20份、冰醋酸8-10份。


9.一种耐高温抗开裂混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备助剂A；
S2.制备改性微珠；
S3.制备改性陶瓷球；
S4.制备改性橡胶；
S5.合成改性橡胶条；
S6.制备混凝土。


10.根据权利要求9所述的一种耐高温抗开裂混凝土的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1.制...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡昀飞，
申请(专利权)人：胡昀飞，
类型：发明
国别省市：江苏;32