一种高强度复合纤维膨胀抗裂剂及其制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及混凝土添加剂技术领域，提出了一种高强度复合纤维膨胀抗裂剂及其制备工艺，包括CaO

【技术实现步骤摘要】
一种高强度复合纤维膨胀抗裂剂及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及混凝土外加剂
，具体涉及一种高强度复合纤维膨胀抗裂剂及其制备工艺。

技术介绍

[0002]目前，现有技术在混凝土抗裂方面存在不足，未能从不同层面，以不同方式，在不同的时段对混泥土表现出抵御收缩混泥土进行施工，这难以达到预期技术效果，不仅增加了成本，而且人工投料带来的投料危险和投料精准度等问题已凸显出来。
[0003]纤维膨胀剂是国内新一代多功能抗裂型聚合物纤维膨胀剂。它是以可再分散高分子聚合物，三元膨胀组份及高强度的砼伴纤维，经科学复配而成。由于聚合物纤维膨胀剂中的单丝纤维以单位体积内较大的数量均匀分布于混凝土内部，故微裂缝在发展的过程中必然遭遇到纤维的阻挡，消耗了大部分能量，CaO
‑
MgO
‑
Al2O3‑
SO3四种组份形成三个不同的膨胀源，它们同时水化的速度不同，在混凝土形成的过程中，建立起早期、中期、后期不同的微膨胀力，抵卸混凝土在形成过程中不同时期的收缩力，所以裂缝难以进一步发展，从而阻断裂缝的发展，达到抗裂的作用。尤其是纤维的加入就同在混凝土中掺入巨大数量的微细筋，在混凝土中形成二次加筋效应，使膨胀组份在限制条件下更充分的发挥，形成的叠加效应使混凝土更加密实、稳定；很大程度减弱了开裂的进程，提高了混凝土的断裂韧性，而这些单靠加强钢筋是不能实现的。相较于传统的单一膨胀源，显然分阶段针对性的膨胀处理效果更佳，但现有的这种四体系三膨胀源抗裂剂仍然存在部分不足，如持效性、抗压性等仍有提升空间。

技术实现思路

[0004]针对上述存在的问题，本专利技术提出了一种高强度复合纤维膨胀抗裂剂及其制备工艺，通过对原料的合理选配、改性处理以及制备步骤的优化，有效提高了纤维抗裂膨胀剂的物化性能，不仅掺量减少，而且具有优异的抗压强度和限制膨胀率，综合实用性强。
[0005]为了实现上述的目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0006]一种高强度复合纤维膨胀抗裂剂，包括CaO
‑
MgO
‑
Al2O3‑
SO3膨胀源、纤维状集合体矿石粉、改性纤维掺杂高分子溶胶液，其中，以质量百分含量计，CaO
‑
MgO
‑
Al2O3‑
SO3膨胀源≥40％、纤维状集合体矿石粉≥25％、改性纤维掺杂高分子溶胶液≥18％。
[0007]作为本专利技术的进一步优化，还包括分散剂0
‑
8％，分散剂采用质量比1:0.2
‑
0.5的羟丙基甲基纤维素、氟磷酸钙组合物。
[0008]作为本专利技术的进一步优化，纤维状集合体矿石粉包括活化石膏粉和硅灰石粉，两者质量比为1:0.4
‑
0.6，过800目筛，筛余量＜5％。
[0009]作为本专利技术的进一步优化，活化石膏粉制备方法为，取石膏粉研磨至过400目筛，然后向其中加入柠檬酸，混匀后，向其中通入过热饱和水蒸汽，调节温度为150
‑
160℃，压力为0.95
‑
1.1atm，保温处理20
‑
60min，取出，气流粉碎干燥即可。
[0010]作为本专利技术的进一步优化，柠檬酸添加量为石膏粉质量的4.2
‑
6.5wt％。
[0011]作为本专利技术的进一步优化，改性纤维掺杂高分子溶胶液为改性海泡石/聚乙烯醇复合纤维与羟丙基甲基纤维素、碱性硅溶胶的混合物，各原料质量比为改性海泡石/聚乙烯醇复合纤维：羟丙基甲基纤维素：碱性硅溶胶＝1:1:10
‑
12。
[0012]作为本专利技术的进一步优化，改性海泡石/聚乙烯醇复合纤维制备步骤为，
[0013]S1、取海泡石，按液固比8:1加入1M HCl,加热搅拌6
‑
8h，然后洗涤、干燥得酸活化海泡石；
[0014]S2、将酸活化海泡石按液固比20:1加入醇
‑
酸溶剂中，搅拌混匀，然后超声处理1
‑
2h，再向其中加入三甲基羟基硅氧烷，加热搅拌10
‑
15h，然后洗涤、干燥得硅烷改性海泡石；
[0015]S3、将硅烷改性海泡石按固液比8
‑
10:1加入10wt％聚乙烯醇水溶液中，搅拌混合1
‑
2h，再超声处理1
‑
2h，然后采用静电纺丝制备复合纤维，复合纤维直径＜300nm，长径比为1.2
‑
1.8。
[0016]作为本专利技术的进一步优化，步骤S2中，醇
‑
酸溶剂为丙醇
‑
盐酸混合液，盐酸为0.2M，占比为15
‑
18vt％；三甲基羟基硅氧烷添加量为酸活化海泡石质量的50％。
[0017]作为本专利技术的进一步优化，步骤S1、S2中加热搅拌温度为60
‑
90℃，步骤S2、S3中超声处理为400W、30KHz。
[0018]作为本专利技术的进一步优化，高强度复合纤维膨胀抗裂剂，制备方法为：将CaO
‑
MgO
‑
Al2O3‑
SO3膨胀源40
±
5℃条件下研磨40
‑
60min，备用；将纤维状集合体矿石粉、改性纤维掺杂高分子溶胶液共混，45℃搅拌2
‑
4h，然后将分散剂和研磨后的CaO
‑
MgO
‑
Al2O3‑
SO3膨胀源在搅拌条件下依次加入其中，继续研磨4
‑
10h，流化床干燥即得。
[0019]由于采用上述的技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0020]本专利技术通过对原料的合理选配、改性处理以及制备步骤的优化，有效提高了纤维抗裂膨胀剂的物化性能，不仅掺量减少，而且具有优异的抗压强度和限制膨胀率，综合实用性强。
[0021]本专利技术在现有三膨胀源的基础上辅配纤维状集合体矿石粉和改性纤维掺杂高分子溶胶液，在前、中、后期的分阶段膨胀过程中，矿石粉做辅助膨胀微调，且矿石粉选用纤维状，其中石膏做活化预处理，有效改善了原料间的流动度，不仅具有优异的分散性，同时阶段性膨胀细度好，显著改善了混凝土结构的空间填充密实性，同时，由改性复合纤维、高分子溶胶掺杂于膨胀源中共混成型，材料分子间的结合性好，且流变性强，有利于提高混凝土中的和易性，同时对力学性能具有显著的提升。
[0022]复合纤维不仅作为强化填料，还具有良好的桥梁作用，对内部膨胀自应力具有良好的传递性，采用的海泡石做改性处理，硅氧四面体结构镁离子被体积相似的氢离子大量取代，形成Si
‑
O
‑
H，分子表面活性更强，比表面积显著提高，总孔隙体积提高了2倍以上，与随后的聚乙烯醇结合，体系填充密度强化补充，结合强度有效提高，形成的溶胶液相容性好，内含高反应结合性的纤维基，刚、柔均衡，与混凝土原料间具有良好的配伍性，流变性好，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度复合纤维膨胀抗裂剂，其特征在于，包括CaO
‑
MgO
‑
Al2O3‑
SO3膨胀源、纤维状集合体矿石粉、改性纤维掺杂高分子溶胶液，其中，以质量百分含量计，CaO
‑
MgO
‑
Al2O3‑
SO3膨胀源≥40%、纤维状集合体矿石粉≥25%、改性纤维掺杂高分子溶胶液≥18%。2.根据权利要求1所述的高强度复合纤维膨胀抗裂剂，其特征在于：还包括分散剂0
‑
8%，分散剂采用质量比1:0.2
‑
0.5的羟丙基甲基纤维素、氟磷酸钙组合物。3.根据权利要求2所述的高强度复合纤维膨胀抗裂剂，其特征在于：所述纤维状集合体矿石粉包括活化石膏粉和硅灰石粉，两者质量比为1:0.4
‑
0.6，过800目筛，筛余量＜5%。4.根据权利要求3所述的高强度复合纤维膨胀抗裂剂，其特征在于：所述活化石膏粉制备方法为，取石膏粉研磨至过400目筛，然后向其中加入柠檬酸，混匀后，向其中通入过热饱和水蒸汽，调节温度为150
‑
160℃，压力为0.95
‑
1.1atm，保温处理20
‑
60min，取出，气流粉碎干燥即可。5.根据权利要求4所述的高强度复合纤维膨胀抗裂剂，其特征在于：所述柠檬酸添加量为石膏粉质量的4.2
‑
6.5wt%。6.根据权利要求2所述的高强度复合纤维膨胀抗裂剂，其特征在于：所述改性纤维掺杂高分子溶胶液为改性海泡石/聚乙烯醇复合纤维与羟丙基甲基纤维素、碱性硅溶胶的混合物，各原料质量比为改性海泡石/聚乙烯醇复合纤维：羟丙基甲基纤维素：碱性硅溶胶=1:1:10
‑
12。7.根据权利要求6所述的高强度复合纤维膨胀抗裂剂，其特征在于：所述改性海泡石/聚乙烯醇复合纤维制备步骤为，S1、取海泡石，按液固比8:1加入1M HC...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金凤，胡裕添，彭雄华，
申请(专利权)人：南京晶磊兴建材有限公司，
类型：发明
国别省市：