一种混凝土改性剂及其制备方法与混凝土技术

本申请公开了一种混凝土改性剂及其制备方法与混凝土，其中混凝土改性剂，按照重量份计，包括如下组分：植物纤维50

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土改性剂及其制备方法与混凝土


[0001]本申请涉及混凝土改性剂领域，尤其是涉及一种混凝土改性剂及其制备方法与混凝土。

技术介绍

[0002]混凝土由于其价格低廉、坚固耐用、可塑性强等优点被广泛运用于现代工程建筑中。但混凝土是一种非均匀脆性材料，其抗拉强度远低于抗压强度， 但作为一种常用的建筑材料，混凝土又需要满足不同的冲击荷载，需要具备较好的抗拉强度，否则容易造成安全隐患。因此常在混凝土中掺入植物纤维，以提高混凝土的抗拉强度；但由于混凝土材料大多具有非极性和疏水性，而植物纤维多为亲水性材料，存在植物纤维与混凝土相容性差的问题。

技术实现思路

[0003]为了解决植物纤维与混凝土相容性较差，从而影响混凝土抗拉强度的问题，本申请提供了一种混凝土改性剂及其制备方法与混凝土。
[0004]第一方面，一种混凝土改性剂，按照重量份计，包括如下组分：植物纤维50
‑
60份、聚丙烯纤维20
‑
40份、硅灰5
‑
10份和偏高岭土5
‑
10。
[0005]通过采用上述技术方案，植物纤维作为一种价格低廉、来源丰富的可回收材料，其作为植物中主要的物理支撑结构，具有较高的强度和刚度，可以很好的改善混凝土的劈裂抗拉性能。聚丙烯纤维是一种具有抗拉强度高、柔韧性好、造价低廉的人工合成纤维，能够改善混凝土的劈裂性能和抗折性能。当聚丙烯纤维和植物纤维混合使用时，聚丙烯纤维改善植物纤维的耐化学性，尺寸稳定性等性能，提高混凝土的耐久性；植物纤维能够改善聚丙烯纤维的延展性和韧性，两者形成的复合材料在提高混凝土拉伸强度和抗折性能上具有协同作用。硅灰和偏高岭土均能与混凝土中的水化产物氢氧化钙发生二次水化反应，降低混凝土的碱性，减少由于氢氧化钙逐渐迁移到植物纤维的内部孔隙，从而导致植物纤维脆化，失去作用；并且可以改善植物纤维与混凝土、植物纤维与聚丙烯纤维、聚丙烯纤维与混凝土之间的界面结合力，提高混凝土改性剂与混凝土之间的相容性，进一步发挥混凝土改性剂的改性效果。
[0006]优选的，所述植物纤维包括麻纤维和竹纤维，所述麻纤维和竹纤维的重量比为(9
‑
11):1。
[0007]通过采用上述技术方案，麻纤维具有良好的力学性能、延展性和耐腐蚀性，能够较好的改善混凝土的拉伸强度和抗折性能，并且麻纤维具有较大的表面粗糙度，与混凝土、聚丙烯纤维之间的结合性能相对较好。竹纤维的纤维之间具有大量的空腔结构，具有很好的延展性和韧性。竹纤维和麻纤维复配能够协同提高混凝土抗折性能和拉伸强度。
[0008]优选的，所述植物纤维，硅灰和偏高岭土的重量比为（6
‑
10）:1:1。
[0009]通过采用上述技术方案，优选硅灰和偏高岭土的重量比，使混凝土改性剂改性后
的混凝土具有较好的拉伸强度，减少由于混凝土水化过程中，产生过多胶凝物质，从而影响水泥的流动性和混凝土的收缩性，进一步的影响混凝土的抗折性能和劈裂抗拉性能。
[0010]优选的，所述麻纤维采用改性剑麻纤维，所述改性剑麻纤维为剑麻纤维经过羧甲基化、沉积纳米二氧化硅和热处理后得到。
[0011]通过采用上述技术方案，选用剑麻纤维，与其他麻类纤维相比，剑麻纤维纤维素含量较高，杂质较少，具有较好的拉伸强度和弹性，与聚丙烯纤维共用时，能够进一步提高混凝土改性剂的改性效果。通过羧甲基化改性剑麻纤维，除去剑麻纤维中的果胶，提高了纤维长径比，提高了剑麻纤维的拉伸强度；减少大幅度降低剑麻纤维表面的羟基基团，并引入羧基基团，使剑麻纤维表面携带正电荷，与水泥颗粒之间产生静电吸引力，并且其活性羧基基团能与水泥基材之间发生化学键合，进一步提高混凝土改性剂与水泥之间的相容性；所形成羧酸基团也能减少水化过程中氢氧化钙晶体对界面结合力的影响，进一步提高混凝土的耐久性和抗拉强度。
[0012]另外，利用羧甲基化改性后的剑麻纤维表面形成的更多的表面沟壑，以及表面引入的活性羧基基团，在其表面进行纳米二氧化硅的沉积。一方面，提高了剑麻纤维的表面粗糙度、比表面积和疏水性，提高了剑麻纤维与聚丙烯纤维、混凝土的相容性；另一方面，纳米二氧化硅作为刚性粒子，修补了剑麻麻纤维的表面沟壑，提高了剑麻纤维的抗折性能和抗拉强度。另外，纳米二氧化硅还能与硅灰、偏高岭土之间形成协同作用，减少混凝土中的碱化物质对植物纤维造成的化学损伤，进而影响混凝土改性剂的改性作用。
[0013]进一步的，对纳米二氧化硅沉积后的剑麻纤维进行热处理，使剑麻纤维中的水分和易挥发物质挥发，提高了纤维素的松散性，进而提高了剑麻纤维的延展性；同时半纤维素、木质素裂解形成小分子有机物，羟基之间脱水反应，导致表面羟基进一步减少，纤维的内部结构发生交联，形成新的化学键，因此剑麻纤维的疏水性提高，表面自由能下降，表面极性下降，提高了与混凝土以及聚丙烯纤维的相容性；降低了剑麻纤维的吸水性和溶胀性，增强了剑麻纤维对混凝土碱化的侵蚀抵抗性。除去了纳米二氧化硅的表面杂质，露出纳米二氧化硅表面的孔隙结构，提高了改性剑麻纤维的比表面积、疏水性能。
[0014]优选的，所述改性剑麻纤维的原料，按照重量份计，包括如下组分：剑麻纤维10份、氯乙酸钠60
‑
105份、催化剂0.2
‑
0.3份、正硅酸乙酯1
‑
3份、氨水0.2
‑
0.4份。
[0015]通过采用上述技术方案，采用上述优选重量份的原料组分，使改性后的剑麻纤维具有较好的抗拉性能和基材相容性。
[0016]优选的，所述催化剂采用4
‑
二甲氨基吡啶。
[0017]通过采用4
‑
二氨基吡啶作为催化剂，能够提高剑麻纤维中羧甲基的取代度，进一步提高羧甲基化的效果。
[0018]优选的，所述改性剑麻纤维，采用如下方法制得：羧甲基化：将氯乙酸钠和催化剂溶于异丙醇得到氯乙酸钠溶液，将剑麻纤维浸入2
‑
4mol/L的氢氧化钠溶液中碱处理1
‑
3h后，取出再浸入氯乙酸钠溶液中，混合4
‑
6h，用酸液洗涤至中性后烘干得到羧甲基化剑麻纤维；沉积纳米二氧化硅：取正硅酸乙酯溶于无水乙醇得到正硅酸乙酯溶液，将剑麻纤维浸入正硅酸乙酯溶液，混合搅拌20
‑
40min，然后加入氨水，二次混合搅拌3
‑
5h，洗涤干燥得到纳米二氧化硅
‑
剑麻纤维；
热处理：取纳米二氧化硅
‑
剑麻纤维于120
‑
280℃的密闭环境中，加热10
‑
15min，取出于通风环境中，50
‑
70℃烘干1
‑
2h，得到改性剑麻纤维。
[0019]典型但非限制性的，酸液可以为常用的例如稀硫酸溶液和稀盐酸溶液。
[0020]通过采用上述技术方案，优化剑麻纤维改性方法中的参数，采用经济有效的方式对剑麻纤维进行改性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土改性剂，其特征在于，按照重量份计，包括如下组分：植物纤维50
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60份、聚丙烯纤维20
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40份、硅灰5
‑
10份和偏高岭土5
‑
10份。2.根据权利要求1所述的一种混凝土改性剂，其特征在于，所述植物纤维包括麻纤维和竹纤维，所述麻纤维和竹纤维的重量比为(9
‑
11):1。3.根据权利要求1所述的一种混凝土改性剂，其特征在于，所述植物纤维，硅灰和偏高岭土的重量比为（6
‑
10）:1:1。4.根据权利要求1所述的一种混凝土改性剂，其特征在于，所述麻纤维采用改性剑麻纤维，所述改性剑麻纤维为剑麻纤维经过羧甲基化、沉积纳米二氧化硅和热处理后得到。5.根据权利要求4所述的一种混凝土改性剂，其特征在于，所述改性剑麻纤维的原料，按照重量份计，包括如下组分：剑麻纤维10份、氯乙酸钠60
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105份、催化剂0.2
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0.3份、正硅酸乙酯1
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3份、氨水0.2
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0.4份。6.根据权利要求5所述的一种混凝土改性剂，所述催化剂采用4
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二甲氨基吡啶。7.根据权利要求4所述的一种混凝土改性剂，所述改性剑麻纤维，采用如下方法制得：羧甲基化：将氯乙酸钠和催化剂溶于异丙醇得到氯乙酸钠溶液，将剑麻纤维浸入2
‑
4mol/L的氢氧化钠溶液中碱处理1
‑
3h后，取出再浸入氯乙酸钠...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰疆，章贤斌，
申请(专利权)人：杭州钱神商品混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：