一种硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土及其制备方法。以重量份表示，所述复合抗冻混凝土包括原料水泥430～450份、细集料520～580份、粗集料1080～1100份、粉煤灰50～55份、减水剂2.0～4.0份、硅烷化橡胶粉20～50份、纳米SiO

【技术实现步骤摘要】
一种硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土及其制备方法
一、
：
[0001]本专利技术属于混凝土
，具体涉及一种硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土及其制备方法。
二、
技术介绍
：
[0002]混凝土由于具有取材方便、价格低廉、生产工艺简单、抗压强度高、耐久性好等特点，成为当前最主要的建筑材料，除各种建筑工程外，混凝土还被广泛用于船舶工业、机械工业、海洋开发和地热工程等领域。混凝土冻融损伤是全球范围内影响混凝土耐久性最重要的因素之一。在寒冷地区，混凝土结构的冻融极易引起混凝土构件表层剥落和内部裂隙扩大，加快混凝土的碳化速度，降低构件强度和材料特征参数，成为影响混凝土耐久性的重要因素。
[0003]我国地域辽阔、地形地貌复杂多样、气温变化大，在长江以北约有我国国土面积60％的地区混凝土结构处于平均气温正负交替环境，不仅东北、西北以及华北地区，冻融破坏是影响混凝土结构和服役寿命的主要因素之一，华东、华中等地也广泛存在着中小型水工建筑物混凝土冻融破坏问题。除水工结构外，严寒地区的厂房、道路、水电站、桥梁等混凝土建筑物，都会受到冻融破坏的作用，每年都需消耗巨额的维修费进行维修，用于维修加固的费用远超建筑物本身造价。我国正处大规模基础设施建设时期，更要重视混凝土结构物的抗冻耐久性，以避免造成重大经济损失。
[0004]综上所述，混凝土结构的抗冻耐久性是影响建筑物使用性能和服役年限的重要因素之一，同时也是制约国民经济发展和混凝土可持续发展的重要原因。因此，如何维持混凝土结构物的正常结构并延长其服役年限对保障国民经济、建设资源节约型和环境友好型社会具有重要的经济、社会和生态意义。
三、
技术实现思路
：
[0005]本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有混凝土抗冻性能不佳、使用寿命不断下降的缺陷和不足，本专利技术提供一种硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土及其制备方法。利用本专利技术技术方案配比制成的混凝土具有优异的抗冻性能。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术采取的技术方案是：
[0007]本专利技术提供一种硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土，以重量份表示，所述复合抗冻混凝土包括原料水泥430～450份、细集料520～580份、粗集料1080～1100份、粉煤灰50～55份、减水剂2.0～4.0份、硅烷化橡胶粉20～50份、纳米SiO
2 2～30份和水200～225份；
[0008]所述硅烷化橡胶粉的制备方法为：
[0009]a、首先将甲醇和硅烷偶联剂KH
‑
570依次加入到玻璃反应釜中，接着加入氨水调整溶液的pH值至9～11；然后加入橡胶粉进行搅拌加热反应，反应温度为80～100℃、搅拌反应时间为4～5h；
[0010]b、反应后进行冷却，将冷却后所得混合液通过纤维过滤网放入托盘中，最后将装
有混合液的托盘放入到箱式电阻炉中进行烘干，烘干后得到硅烷化橡胶粉。
[0011]根据上述的硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土，步骤a中所述橡胶粉采用100目废旧轮胎橡胶粉，其密度为1.0～1.5g/cm3、平均粒径为140～150μm、堆积密度为290～300kg/m3。
[0012]根据上述的硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土，步骤a中所述甲醇、硅烷偶联剂KH
‑
570和橡胶粉三者加入的质量比为118.8：0.63～1.58：7.5。
[0013]根据上述的硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土，步骤b中所述烘干时，烘干温度为80～100℃、烘干时间为2～3h。
[0014]根据上述的硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土，所述水泥为复合硅酸盐P.C 32.5R水泥；所述细集料采用标准砂，细度模数为3.0；所述粗骨料为碎石，其泥含量<0.5％、粒径区间为5～20mm，表观密度为2710kg/m3、堆积密度为1510kg/m3(符合连续级配要求)；所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述减水剂为萘系高效减水剂(该减水剂化学结构稳定，改善混凝土的工作性，减水效果≥14％，减水剂为淡黄色粉体)。
[0015]另外，提供一种硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0016]a、首先按照上述复合抗冻混凝土的配比比例称取各种原料，将称取的水泥、粉煤灰、硅烷化橡胶粉和纳米SiO2加入搅拌器搅拌均匀，得到胶凝材料；
[0017]b、采用水将搅拌器内壁及其叶片进行润湿处理，然后加入粗集料和细集料搅拌均匀，搅匀后加入步骤a所得胶凝材料继续搅拌均匀；
[0018]c、将称取的减水剂加入水中进行拌合，拌合后所得溶有减水剂的拌合水倒入步骤b搅匀所得混合物料中继续进行搅拌，搅拌均匀得到复合抗冻混凝土拌合物料；
[0019]d、将步骤c所得拌合物料倒在拌和板上，(采用表面湿润的铁锹)拌合均匀后装模养护，养护后得到硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土。
[0020]根据上述的硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土的制备方法，步骤d中所述养护采用标准养护条件，其温度为20
±
2℃，相对湿度≥95％。
[0021]本专利技术技术方案中采用的减水剂为萘系高效减水剂，为淡黄色粉体；该减水剂化学结构稳定，能够改善混凝土的工作性，减水效果≥14％。采用的纳米SiO2为白色粉体，尺寸非常小，紧邻颗粒接触成团状。
[0022]由于橡胶粉与水泥浆体的相容性较差，当橡胶粉掺入到水泥混凝土中，会降低混凝土的强度。因此，本专利技术对橡胶粉进行硅烷化改性，由此能够改善橡胶粉与水泥浆体之间的界面结构粘结，进而在一定程度上提高橡胶混凝土的强度。
[0023]本专利技术技术方案中，使用的粗集料经过了水洗与晾晒处理，经测试，其含泥量、含水量均可以忽略。
[0024]本专利技术的积极有益效果：
[0025]1、混凝土在冻融循环开始前，其表观形貌平整光滑，不存在明显的凹坑或突起。随着冻融循环次数的增加，对比实施例从试件中部胀裂，端部掉角导致破坏，至冻融循环次数达到125次时，试件破坏。而对于本专利技术硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土，在冻融循环200次时，试件才明显表面出表层剥落，可以达到300次冻融循环而不被形态破坏。
[0026]2、本专利技术硅烷化橡胶/SiO2复合后的改性混凝土同时体现了橡胶与SiO2特性，具有
很好的协同效果。对比实施例在125次冻融循环时破坏，冻融破坏形态为中部断裂，此时质量损失率超过5％。而本专利技术实施例1～4在300次冻融循环后的质量损失率分别为1.5％、1.8％、3.5％和3.7％，实施例5～8在300次冻融循环后的质量损失率分别为2.1％、2.3％、3.6％和3.9％。
[0027]3、本专利技术技术方案中，加入的萘系高效减水剂能够促使混凝土在搅拌过程中具有稳定的水胶比，进而降低配方中的用水量、减小孔隙率，进而减小其因冻融产生的压力。
[0028]综上所述，利用本专利技术技术方案配比制成的混凝土本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土，其特征在于：以重量份表示，所述复合抗冻混凝土包括原料水泥430～450份、细集料520～580份、粗集料1080～1100份、粉煤灰50～55份、减水剂2.0～4.0份、硅烷化橡胶粉20～50份、纳米SiO
2 2～30份和水200～225份；所述硅烷化橡胶粉的制备方法为：a、首先将甲醇和硅烷偶联剂KH
‑
570依次加入到玻璃反应釜中，接着加入氨水调整溶液的pH值至9～11；然后加入橡胶粉进行搅拌加热反应，反应温度为80～100℃、搅拌反应时间为4～5h；b、反应后进行冷却，将冷却后所得混合液通过纤维过滤网放入托盘中，最后将装有混合液的托盘放入到箱式电阻炉中进行烘干，烘干后得到硅烷化橡胶粉。2.根据权利要求1所述的硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土，其特征在于：步骤a中所述橡胶粉采用100目废旧轮胎橡胶粉，其密度为1.0～1.5g/cm3、平均粒径为140～150μm、堆积密度为290～300kg/m3。3.根据权利要求1所述的硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土，其特征在于：步骤a中所述甲醇、硅烷偶联剂KH
‑
570和橡胶粉三者加入的质量比为118.8：0.63～1.58：7.5。4.根据权利要求1所述的硅烷化橡胶/纳米SiO2复合抗冻混凝土，其特征在于：步骤b中所述烘干...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，韩洪兴，张宇华，宋紫阁，韩春，史纪村，
申请(专利权)人：新乡学院，
类型：发明
国别省市：