一种改性混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种改性混凝土，包括混凝土基础料、混凝土膨胀剂、硅烷偶联剂接枝改性聚苯乙烯乳液、早强剂、减水剂、弱酸性水、弱碱性水；所述混凝土基础料包括以下制备原料：铝酸盐水泥、粉煤灰、建筑废弃料、木质素纤维、玻璃纤维；所述混凝土膨胀剂为微胶囊型，由芯材和壳材组成，所述芯材的制备原料包括金属氧化物、木质素磺酸钠和三聚磷酸钠，所述壳材的制备原料包括海藻酸钙；施工时，加入混凝土膨胀剂后，先加入弱酸性水溶液搅拌，后加入弱碱性水溶液搅拌。本发明专利技术制得的混凝土不仅具有很好的防裂抗裂性能，还具有较好的强度，改善混凝土的密实性和结合性，同时，原料采用建筑废弃料，更加节能环保。

【技术实现步骤摘要】
一种改性混凝土及其制备方法
本专利技术涉及混凝土
，具体涉及一种改性混凝土及其制备方法。
技术介绍
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶凝材料，颗粒状集料，水以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。水泥混凝土在制备的过程中，需要使用到大量的天然砂，碎石，但这些资源属于不可再生资源，长期开采和使用天然砂和碎石，将会造成这些不可再生资源的逐渐减小，甚至于将会影响到生态环境，对生态造成不可逆的破坏。另外，混凝土在浇筑硬化过程中，由于化学减缩、冷缩、干缩等原因会引起体积收缩，其收缩值大约为自身体积的0.04％～0.06％，现象有混凝土开裂破坏、混凝土抗渗性不良造成渗漏破坏、开裂导致的钢筋锈蚀、体积不稳定等。这些收缩开裂破坏损害了混凝土的体积稳定性从而影响其结构功能，降低了混凝土耐久性能因而缩短了其服役寿命。因此，混凝土需要添加一系列外加改性剂进行改性，从而得到环保高性能的混凝土。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种改性混凝土及其制备方法，通过添加改性聚合物乳液和微胶囊型膨胀剂，制得的混凝土不仅具有很好的防裂抗裂性能，还具有较好的强度，不仅降低了总孔隙率，而且对孔级配的改善效果明显，改善混凝土的密实性和结合性，制备出具有高性能的混凝土，同时，原料采用建筑废弃料，更加节能环保。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供一种改性混凝土，包括混凝土基础料、混凝土膨胀剂、硅烷偶联剂接枝改性聚苯乙烯乳液、早强剂、减水剂、弱酸性水、弱碱性水；所述混凝土基础料包括以下制备原料：铝酸盐水泥、粉煤灰、建筑废弃料、木质素纤维、玻璃纤维；所述混凝土膨胀剂为微胶囊型，由芯材和壳材组成，所述芯材的制备原料包括金属氧化物、木质素磺酸钠和三聚磷酸钠，所述壳材的制备原料包括海藻酸钙；施工时，加入混凝土膨胀剂后，先加入弱酸性水溶液搅拌，后加入弱碱性水溶液搅拌。所述弱酸性水溶液是1-3wt％乙酸溶液，所述弱碱性溶液是1-3wt％碳酸钠溶液，所述混凝土膨胀剂的掺量为2-3％，所述混凝土膨胀剂、弱酸性水溶液和弱碱性溶液的用量为1-3：30-60：30-60，优选2:35-45:35-45。所述混凝土基础料包括以下重量份的制备原料：铝酸盐水泥40-60份、粉煤灰10-15份、建筑废弃料10-20份、木质素纤维0.5-2份、玻璃纤维3-7份；混凝土膨胀剂的质量用量为1-3份、弱酸性水的质量用量为30-60份、弱碱性水的质量用量为30-60份、减水剂的质量用量为1-3份、改性聚苯乙烯乳液的质量用量为5-10份，早强剂的质量用量为0.5-2份。进一步地，所述混凝土膨胀剂由包括以下原料按重量份制备而成：金属氧化物12-20份、木质素磺酸钠1-3份、海藻酸钠10-20份、氯化钙5-10份和三聚磷酸钠1-2份。作为本专利技术的进一步改进，所述金属氧化物经过改性，改性金属氧化物由包括以下原料按重量制备而成：金属氧化物30-50份、柠檬酸2-4份、膨润土5-10份、乙醇30-50份；进一步地，金属氧化物的改性方法包括以下步骤：S1.将金属氧化物在80-100℃烘干，然后按比例加入柠檬酸、膨润土和乙醇，球磨混合2-4h；S2.将步骤S1中的混料过滤，洗涤，并于80-100℃干燥10-20min；S3.将步骤S2得到的干燥物在400-500℃下煅烧0.5-1h后，粉碎至100-200目，得到改性金属氧化物。进一步地，所述金属氧化物选自氧化钙、氧化镁、氧化钡中的至少一种；优选氧化钙和氧化镁，更优选为氧化钙和氧化镁按照质量比5-10：7-12的复配。作为本专利技术的进一步改进，所述混凝土膨胀剂的制备方法包括以下步骤：T1.将三聚磷酸钠研细至100-200目，加入金属氧化物，球磨1-2h，混合均匀；T2.将步骤T1得到的混料加入水中，超声分散均匀后，加入木质素磺酸钠和海藻酸钠，搅拌溶解后，提高搅拌转速搅拌0.5-1h后，滴加氯化钙溶液，保持搅拌转速不变，反应0.5-1h后，停止搅拌，过滤，得到混凝土膨胀剂。所述搅拌转速为200-500r/min，提高搅拌转速至1000-2000r/min。优选地，所述金属氧化物为改性金属氧化物。改性方法如上所述。作为本专利技术的进一步改进，所述减水剂选自木质素磺酸盐、萘磺酸盐减水剂、密胺系减水剂、聚羧酸减水剂中的至少一种；所述早强剂选自三乙醇胺、甲酸钙、尿素、亚硝酸盐，铬酸盐中的至少一种。所述建筑废弃料为废弃混凝土块、废弃砖块、废弃瓦片中的至少一种。作为本专利技术的进一步改进，所述硅烷偶联剂接枝改性聚苯乙烯乳液由以下方法制备而成：S1.辐照：将聚苯乙烯乳液进行辐照处理；S2.自由基聚合：向预辐照后的聚苯乙烯乳液中加入带有双键硅烷偶联剂，氮气条件下，加入引发剂进行加热聚合反应，得到改性聚苯乙烯乳液。作为本专利技术的进一步改进，所述辐照处理是在Co-60灯下照射3-7s，吸收剂量为40-60kGy；聚苯乙烯的分子量为5000-10000，乳液固含量为40-60％作为本专利技术的进一步改进，所述带有双键的硅烷偶联剂选自KH570；所述引发剂由热分解引发剂和还原剂组成，质量比为(4-7)：1；所述热分解引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或者几种的混合物；所述还原剂选自亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、焦亚硫酸钠、环烷酸盐、次磷酸、次磷酸钠、次磷酸钾、亚铁盐中的一种或几种的混合物。作为本专利技术的进一步改进，所述聚苯乙烯乳液、带有双键硅烷偶联剂和引发剂的质量比为100：(5-10)：(0.5-2)。本专利技术进一步保护一种上述改性混凝土的制备方法，包括以下步骤：S1.建筑废料处理：将废弃混凝土块通过切割机切割成块状，通过碎石机粉碎成80-100目的颗粒，加入粉煤灰混合均匀，得到粉料；S2.将木质素纤维和玻璃纤维混合，加热至100-120℃，不断搅拌混合反应10-20min，冷却至常温，制得纤维料；S3.将铝酸盐水泥加入反应器中，加入步骤S1制得的粉料和步骤S2制得的纤维料，加入硅烷偶联剂接枝改性聚苯乙烯乳液，加热至40-50℃，加入混凝土膨胀剂和弱酸性水，搅拌混合10-30min后，再加入弱碱性溶液，继续搅拌10-30min，然后加入早强剂和减水剂，混合均匀后即得，使用时将混合料倒入模具中，置于阴凉通风处自然冷却24h以上，取下模具得到成品。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术改性聚苯乙烯聚合物乳液通过与带有双键的硅烷偶联剂聚合，使得聚苯乙烯分子链上连接有大量的硅氧键，有利于与水泥、粉煤灰等颗粒进行偶联，该改性聚合物乳液的掺入能够改善混凝土的孔结构，不仅降低了总孔隙率，而且对孔级配的改善效果明显。聚合物与水泥产物交织成网状结构，改善过渡区结构和孔结构等；化学作用主要包括聚合物与混凝土中的水泥水化产物或金属离子反应产生桥键作用，改善混凝土的密实性和结合性。本专利技术混凝土膨胀剂中氧化钙和氧化镁水化生成C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性混凝土，包括混凝土基础料、混凝土膨胀剂、硅烷偶联剂接枝改性聚苯乙烯乳液、早强剂、减水剂、弱酸性水、弱碱性水；所述混凝土基础料包括以下制备原料：铝酸盐水泥、粉煤灰、建筑废弃料、木质素纤维、玻璃纤维；所述混凝土膨胀剂为微胶囊型，由芯材和壳材组成，所述芯材的制备原料包括金属氧化物、木质素磺酸钠和三聚磷酸钠，所述壳材的制备原料包括海藻酸钙；施工时，加入混凝土膨胀剂后，先加入弱酸性水溶液搅拌，后加入弱碱性水溶液搅拌。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性混凝土，包括混凝土基础料、混凝土膨胀剂、硅烷偶联剂接枝改性聚苯乙烯乳液、早强剂、减水剂、弱酸性水、弱碱性水；所述混凝土基础料包括以下制备原料：铝酸盐水泥、粉煤灰、建筑废弃料、木质素纤维、玻璃纤维；所述混凝土膨胀剂为微胶囊型，由芯材和壳材组成，所述芯材的制备原料包括金属氧化物、木质素磺酸钠和三聚磷酸钠，所述壳材的制备原料包括海藻酸钙；施工时，加入混凝土膨胀剂后，先加入弱酸性水溶液搅拌，后加入弱碱性水溶液搅拌。


2.根据权利要求1所述的改性混凝土，其特征在于，所述弱酸性水溶液是1-3wt％乙酸溶液，所述弱碱性溶液是1-3wt％碳酸钠溶液，所述混凝土膨胀剂的掺量为2-3％，所述混凝土膨胀剂、弱酸性水溶液和弱碱性溶液的用量为1-3：30-60：30-60，优选2:35-45:35-45。


3.根据权利要求1所述的改性混凝土，其特征在于，所述混凝土基础料包括以下重量份的制备原料：铝酸盐水泥40-60份、粉煤灰10-15份、建筑废弃料10-20份、木质素纤维0.5-2份、玻璃纤维3-7份；混凝土膨胀剂的质量用量为1-3份、弱酸性水的质量用量为30-60份、弱碱性水的质量用量为30-60份、减水剂的质量用量为1-3份、改性聚苯乙烯乳液的质量用量为5-10份，早强剂的质量用量为0.5-2份。


4.根据权利要求3所述的改性混凝土，其特征在于，所述混凝土膨胀剂由包括以下重量份的制备原料：金属氧化物12-20份、木质素磺酸钠1-3份、海藻酸钠10-20份、氯化钙5-10份和三聚磷酸钠1-2份。


5.根据权利要求4所述的改性混凝土，其特征在于，所述金属氧化物经过改性，改性金属氧化物由包括以下原料按重量制备而成：金属氧化物30-50份、柠檬酸2-4份、膨润土5-10份、乙醇30-50份。


6.根据权利要求5所述的改性混凝土，其特征在于，金属氧化物的改性方法包括以下步骤：
S1.将金属氧化物在80-100℃烘干，然后按比例加入柠檬酸、膨润土和乙醇，球磨混合2-4h；
S2.将步骤S1中的混料过滤，洗涤，并于80-100℃干燥10-20min；
S3.将步骤S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李可，
申请(专利权)人：南京茂汇盈科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32