一种混凝土改性用柔性剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种混凝土改性用柔性剂，是由以下重量份的原料制得的：改性废橡胶粉20‑40份、膨胀蛭石粉10‑20份、泡沫混凝土废料10‑20份、改性超支化聚乙烯亚胺1‑3份、氨基接枝改性氧化石墨烯5‑9份、硅酸镁铝5‑10份、聚羧酸减水剂0.5‑1.5份、乙二胺四乙酸2‑4份、羟乙基纤维素醚4‑6份、沸石粉5‑10份、造纸污泥灰10‑20份。本发明专利技术还公开了该混凝土改性用柔性剂的制备方法。本发明专利技术的混凝土改性用柔性剂充分利用改性废橡胶粉与其它材料之间的结合力，保证混凝土抗裂性、抗折性和粘结强度的基础上，显著提升混凝土体系整体的柔韧性。本发明专利技术的制备方法简单易得，使用该柔性剂制备的混凝土可广泛应用于混凝土路面。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土改性用柔性剂及其制备方法
本专利技术属于混凝土
，具体涉及一种混凝土改性用柔性剂及其制备方法。
技术介绍
混凝土是当今世界最主要的建筑材料，不仅可以作为建筑材料，还具有一定的装饰作用。由于混凝土具有良好的可塑性，可以浇筑成各种各样的复杂形状；由于拌合物具有较好的流动性，可用于道路路面、桥梁、码头等的浇筑，它在建筑、公路、民航、水利水电等工程建设领域中发挥着不可替代的作用。由于混凝土材料最大的特点是抗压强度高而抗拉伸强度较低，故混凝土材料主要用于承重结构。随着工程技术的发展，混凝土的刚性大、变形能力不足的特性逐渐显现出来，特别是混凝土裂缝问题愈发凸显。混凝土裂缝按其产生原因可分为荷载引起的裂缝与变形（非荷载因素）引起的裂缝，调查资料显示，变形引起的裂缝约占80%，荷载引起的裂缝约占20%。改善混凝土裂缝问题主要有两种方法，一种方法是提高混凝土抗拉强度，增加混凝土对开裂应力的抵抗能力，但混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的十分之一至二十分之一，且随着抗压强度的增高，比例下降，单纯提高混凝土强度等级并不利于提高其抗裂性。另一种方法是降低混凝土抗压弹性模量，降低混凝土刚性，相对的增加混凝土变形能力，提高混凝土抗裂性，如使用轻骨料混凝土可以在一定程度上降低混凝土弹性模量，但混凝土抗压强度下降较大，承载能力受到极大影响。现如今特别渴求一种混凝土材料，其既有钢性混凝土一样强大的承重能力，又具有较强拉伸韧性并具有在一定范围内变形的变形能力，而且此种变形在相对范围内带有可恢复性。例如巨大的建筑物基础如果具有一定的韧性就可以减少地震波对结构物的破坏并降低吸收地震产生的能量，减少因地震和地基变形引起的混凝土开裂隙、结构破坏和整个建筑物失去使用功能；地下工程的游泳池、污水处理池、核电站废品处理池等结构物的混凝土在受到地震和强大的外力作用发生一定的变形但不开裂，变形在外力消失后能够恢复到原来状态而不被破坏，日本福田核电站地震造成的核废液外漏就是混凝土刚性过大抗拉伸韧性不足造成事故的典型事例。再例如大型斜拉索桥箱型梁体内填充混凝土和其路面混凝土往往由于混凝土的弹性模量大、刚性大、脆性强等原因不能长期性承受车辆巨大冲击波而使混凝土过早地出现了裂缝或断裂。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种显著提高混凝土抗裂性、抗折性和粘结强度，改善混凝土韧性的混凝土改性用柔性剂。本专利技术还提供了该混凝土改性用柔性剂的制备方法。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：一种混凝土改性用柔性剂，是由以下重量份的原料制得的：改性废橡胶粉20-40份、膨胀蛭石粉10-20份、泡沫混凝土废料10-20份、改性超支化聚乙烯亚胺1-3份、氨基接枝改性氧化石墨烯5-9份、硅酸镁铝5-10份、聚羧酸减水剂0.5-1.5份、乙二胺四乙酸2-4份、羟乙基纤维素醚4-6份、沸石粉5-10份、造纸污泥灰10-20份。所述的，改性废橡胶粉是由以下步骤制得的：1）将废轮胎制成粒径为50-90目的废橡胶粉；2）将废橡胶粉和油酸按照1：0.3的比例混合均匀，室温放置24h，得半溶胀胶粉；3）55℃条件下，将半溶胀胶粉和油酸按照1：1的比例混合均匀，1000r/min条件下搅拌至分散，过滤，得溶胀胶粉；4）将溶胀胶粉加至浓度为3mol/L的NaOH溶液中，搅拌5min后，过滤，烘干，得改性废橡胶粉。所述的，改性超支化聚乙烯亚胺的制备方法，包括如下是由以下方法制得的：1）将超支化聚乙烯亚胺和环氧丙烯醛缩二乙醇溶于三氯甲烷中，得溶液A；2）将碳酸钠加至溶液A中，70-80℃条件下搅拌反应6-8h，反应完成后过滤，旋蒸除去三氯甲烷，得改性超支化聚乙烯亚胺。所述的，超支化聚乙烯亚胺、环氧丙烯醛缩二乙醇、三氯甲烷和碳酸钠的质量比为10：2.5-4.5：20-30：2。所述的，氨基接枝改性氧化石墨烯是由以下步骤制得：将氧化石墨烯和质量分数为5%叠氮化钠的二甲基甲酰胺溶液混合，温度75℃、转速700r/min条件下搅拌反应1.5h；然后加入氢化铝锂，温度80℃、转速800r/min条件下继续搅拌反应2h，过滤，滤饼干燥，得氨基接枝改性氧化石墨烯。所述的，氧化石墨烯、叠氮化钠的二甲基甲酰胺溶液和氢化铝锂的质量比为1：7：0.4。所述的，膨胀蛭石粉的粒径为35-45μm；所述泡沫混凝土废料的平均粒径为7-12mm；所述造纸污泥灰为造纸污泥在600℃焚烧所得粉末，200目筛筛分，筛余小于10%。本专利技术所用造纸污泥灰的主要成分为铝硅酸钙和无水硫酸钙。所述的，聚羧酸减水剂为粉体，减水率不低于40%。一种混凝土改性用柔性剂的制备方法，是由以下步骤制得的：1）将改性废橡胶粉、膨胀蛭石粉、泡沫混凝土废料、沸石粉和造纸污泥灰混合均匀，得料A；2）改性超支化聚乙烯亚胺、氨基接枝改性氧化石墨烯、硅酸镁铝、聚羧酸减水剂、乙二胺四乙酸和羟乙基纤维素醚混合均匀，得料B；3）将三分之一的料A加至料B中，混合搅拌3-5min，得料C；4）将料C加至剩余的料A中，混合搅拌5-10min，得混凝土改性用柔性剂。本专利技术中，普通废橡胶粉是不溶不熔的交联体，反应活性较低，本专利技术通过油酸对废橡胶粉进行半溶胀和溶胀，可显著降低胶粉的密度，软化胶粉表面硬度；再通过NaOH溶液进行改性，提高混凝土的抗裂性、抗折性和韧性，混凝土整体密实度得到提高，减少混凝土裂缝的发生。膨胀蛭石粉在微膨胀的作用下，紧密填充至泡沫混凝土废料的孔隙中，受到微膨胀的挤密作用，混凝土整体密实度提高，有利于混凝土强度的增加，还可以预防收缩过大产生的开裂，显著提高抗裂性。改性超支化聚乙烯亚胺的不同活性基团可以促进水化反应，有效降低混凝土的自收缩量，氨基接枝改性氧化石墨烯的结构中既带有氨基又带有羧基，显著提高水化体系的稳定性，两者相互配合，显著提高混凝土的韧性。硅酸镁铝遇水成弱碱性，有助于增加沸石粉和造纸污泥灰的活性，提高胶凝材料的分散性能，改善混凝土中各材料间的界面粘结力，提高混凝土的强度和耐久性。聚羧酸减水剂可减少混凝土中有害的多余水，减小孔隙率。乙二胺四乙酸在混凝土拌合过程中形成大量的羧基和羟基吸附在水泥颗粒表面，减少骨料颗粒间的摩擦阻力，加速其解离和水化，促进胶凝体系反应活性，提高混凝土拌合物的和易性。羟乙基纤维素醚改善混凝土的柔韧性，提高胶凝材料与改性废旧橡胶粉的粘结性，增强界面结合力。本专利技术的有益效果：1、本专利技术的混凝土改性用柔性剂充分利用改性废橡胶粉与其它材料之间的结合力，保证混凝土抗裂性、抗折性和粘结强度的基础上，显著提升混凝土体系整体的柔韧性。2、废轮胎和泡沫混凝土废料目前多以堆积存放或道路填充等处理和利用，不仅占据有限空间，同时产生巨大的环境污染。本专利技术变废为宝，实现了废轮胎和泡沫混凝土废料的再利用，具有客观的经济价值和社会价值。3、本专利技术的制备方法简单易得，使用该柔性剂制备的混凝土可广泛应用于混凝土路面，在高速公路、重车专用道、机场跑道、滑行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土改性用柔性剂，其特征在于，是由以下重量份的原料制得的：改性废橡胶粉20-40份、膨胀蛭石粉10-20份、泡沫混凝土废料10-20份、改性超支化聚乙烯亚胺1-3份、氨基接枝改性氧化石墨烯5-9份、硅酸镁铝5-10份、聚羧酸减水剂0.5-1.5份、乙二胺四乙酸2-4份、羟乙基纤维素醚4-6份、沸石粉5-10份、造纸污泥灰10-20份。/n

【技术特征摘要】
1.一种混凝土改性用柔性剂，其特征在于，是由以下重量份的原料制得的：改性废橡胶粉20-40份、膨胀蛭石粉10-20份、泡沫混凝土废料10-20份、改性超支化聚乙烯亚胺1-3份、氨基接枝改性氧化石墨烯5-9份、硅酸镁铝5-10份、聚羧酸减水剂0.5-1.5份、乙二胺四乙酸2-4份、羟乙基纤维素醚4-6份、沸石粉5-10份、造纸污泥灰10-20份。


2.根据权利要求1所述的混凝土改性用柔性剂，其特征在于，所述改性废橡胶粉是由以下步骤制得的：
1）将废轮胎制成粒径为50-90目的废橡胶粉；
2）将废橡胶粉和油酸按照1：0.3的比例混合均匀，室温放置24h，得半溶胀胶粉；
3）55℃条件下，将半溶胀胶粉和油酸按照1：1的比例混合均匀，1000r/min条件下搅拌至分散，过滤，得溶胀胶粉；
4）将溶胀胶粉加至浓度为3mol/L的NaOH溶液中，搅拌5min后，过滤，烘干，得改性废橡胶粉。


3.根据权利要求1所述的混凝土改性用柔性剂，其特征在于，所述改性超支化聚乙烯亚胺的制备方法，包括如下是由以下方法制得的：
1）将超支化聚乙烯亚胺和环氧丙烯醛缩二乙醇溶于三氯甲烷中，得溶液A；
2）将碳酸钠加至溶液A中，70-80℃条件下搅拌反应6-8h，反应完成后过滤，旋蒸除去三氯甲烷，得改性超支化聚乙烯亚胺。


4.根据权利要求3所述的混凝土改性用柔性剂，其特征在于，所述超支化聚乙烯亚胺、环氧丙烯醛缩二乙醇、三氯甲烷和碳酸钠的质量比为10：2.5-4.5：20-30：2...

【专利技术属性】
技术研发人员：左志强，胡业晓，李清波，程智源，金强，
申请(专利权)人：泰安市同达建材有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37