一种超高韧性混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超高韧性混凝土，其原料包括：水泥、水性环氧树脂乳液、聚丙烯纤维、硅灰、粘土陶粒、膨胀剂、聚羧酸高效减水剂、多元胺固化剂、三乙烯四胺、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇纤维；水泥、水性环氧树脂乳液、聚丙烯纤维、硅灰、粘土陶粒、膨胀剂、聚羧酸高效减水剂、多元胺固化剂、三乙烯四胺、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇纤维的质量比为20

【技术实现步骤摘要】
一种超高韧性混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土
，尤其涉及一种超高韧性混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]混凝土是一种历史悠久且有生命力的材料，具有强度等级范围宽、耐久性好、原材料丰富、生产工艺简单等优点，广泛应用于建筑、铁路、公路、水利、港口、码头等工程。随着各种添加剂产品的开发和使用，混凝土性能得到了极大的改善，不同的添加剂可以改善混凝土不同方面的性能。
[0003]作为当今世界上应用最为广泛的建筑材料，混凝土存在抗弯强度较低和脆性高的缺点，导致混凝土在使用中易产生裂缝甚至断裂，从而严重影响建筑的整体安全和使用寿命，力学性能和增韧效果更好的各类纤维材料，如碳纤维、玻璃纤维、福塔纤维、钢丝/钢丝网纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、杜拉纤维等先后被采用，并开发出相应的混凝土产品。
[0004]目前在增加混凝土韧性的技术方面，主要通过掺加钢纤维来实现，但这些方法虽然能有效地改善脆性、提高韧性，但是提高幅度有限，限制钢纤维的增韧作用，而且会降低混凝土的工作性，同时钢纤维的掺量过大会提高混凝土的自重，钢纤维会因为发生锈蚀而大幅度降低混凝土的性能，导致混凝土发生破坏，而添加有机增韧纤维，虽然重量较轻，但在荷载的作用下易在裂纹处产生应力集中，引发裂缝扩展，不能抵制变形和裂缝扩展。
[0005]目前在钢桥面铺装中，因其疲劳变形大，现有的混凝土很难满足要求，因此急需研究一种重量轻且韧性超高的混凝土材料。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种超高韧性混凝土及其制备方法。
[0007]一种超高韧性混凝土，其原料包括：水泥、水性环氧树脂乳液、聚丙烯纤维、硅灰、粘土陶粒、膨胀剂、聚羧酸高效减水剂、多元胺固化剂、三乙烯四胺、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇纤维；水泥、水性环氧树脂乳液、聚丙烯纤维、硅灰、粘土陶粒、膨胀剂、聚羧酸高效减水剂、多元胺固化剂、三乙烯四胺、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇纤维的质量比为20
‑
40：1
‑
4：4
‑
8：1
‑
5：2
‑
8：1
‑
2：1
‑
2：0.1
‑
1：2
‑
6：1
‑
3：1
‑
4。
[0008]优选地，水性环氧树脂乳液的固含量为50
‑
60％。
[0009]优选地，聚丙烯纤维的直径为18
‑
22μm，长度为2.5
‑
3.5mm。
[0010]优选地，粘土陶粒的粒径为5
‑
16mm，表观密度为1200
‑
1500kg/m3，堆积密度为700
‑
1100kg/m3，筒压强度≥6.5MPa。
[0011]优选地，膨胀剂为UEA系膨胀剂，其限制膨胀率为0.025
‑
0.04％。
[0012]优选地，聚羧酸高效减水剂的减水率为20
‑
40％。
[0013]优选地，多元胺固化剂为脂肪族多胺、聚酰胺多胺、脂环族多胺、芳香族多胺的至少一种，优选为羟乙基二乙烯三胺和/或双羟乙基二乙烯三胺，进一步优选为羟乙基二乙烯
三胺。
[0014]优选地，硅灰的比表面积为20000
‑
30000m2/kg。
[0015]上述超高韧性混凝土制备方法，包括如下步骤：
[0016]S1、将三乙烯四胺加入至氮氮二甲基甲酰胺中，40
‑
60℃搅拌均匀，缓慢滴加甲基丙烯酸甲酯，继续搅拌4
‑
8h，加入聚乙烯醇纤维，调节体系呈中性，80
‑
100℃搅拌2
‑
4h，冷却至室温，加入水使沉淀完全，减压抽滤，洗涤，干燥，粉碎得到接枝聚乙烯醇纤维；
[0017]S2、将水泥、水性环氧树脂乳液、聚丙烯纤维、硅灰、粘土陶粒、膨胀剂、聚羧酸高效减水剂、水搅拌均匀，加入接枝聚乙烯醇纤维搅拌2
‑
6min，加入多元胺固化剂混合均匀，60
‑
80℃静置45
‑
75min，静置过程中维持稳定的负压，得到水泥预混料；
[0018]S3、将水泥预混料养护3
‑
6天，养护温度为25
±
2℃，养护相对湿度为90
±
5％，得到超高韧性混凝土。
[0019]本专利技术的技术效果如下所示：
[0020](1)本专利技术采用三乙烯四胺与甲基丙烯酸甲酯反应得到端氨基的聚合物，然后接枝在聚乙烯醇纤维表面，所得接枝聚乙烯醇纤维以聚乙烯醇纤维为中心，壳层为高度支化分子同时末端聚集大量的活性氨基，分子之间无缠结，表现出低溶液粘度与高反应活性，与水性环氧树脂乳液分散性好相容性佳；
[0021](2)水性环氧树脂乳液均匀分散于水泥料中后，加入接枝聚乙烯醇纤维经过固化交联后，形成具有多向网络结构的高聚物，使固化后水泥预混料有序程度高，水泥预混料中固化网络进行深度交联，产物表现出优异的机械性能，尤其是尺寸稳定性与抗冲击性能，水性环氧树脂乳液在混凝土中充分分散，提高混凝土整体抗疲劳性与各向同性，使混凝土韧性极高。
[0022](3)本专利技术中粘土陶粒可吸附水性环氧树脂乳液，在其内部孔洞内壁和微裂纹附着一层聚合物薄膜，在粘土陶粒中形成网状结构，提高粘土陶粒的韧性，限制粘土陶粒的裂纹的扩展，与聚丙烯纤维复配，在降低混凝体重量的前提下，提高混凝土的强度、韧性以及抗变形能力。
[0023](4)本专利技术中通过水泥基材中形成桥联、桥联耦合等独特方式，水泥基混凝土内部交联有序网络结构，能够增强界面结合，同时在受力过程中快速转移应力，抑制裂纹扩展，有效增韧增强；本专利技术所得混凝土自重轻，结构耐久性好，满足诸如钢桥面铺装等结构工程、高层建筑的要求。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。
[0025]实施例1
[0026]一种超高韧性混凝土，其原料包括：强度等级42.5的硅酸盐水泥20kg，固含量为60％的水性环氧树脂乳液1kg，直径为18
‑
22μm、长度为2.5
‑
3.5mm的聚丙烯纤维8kg，比表面积为20015m2/kg的硅灰5kg，粘土陶粒2kg，限制膨胀率为0.03％的UEA系膨胀剂2kg，减水率为20％的聚羧酸高效减水剂2kg，聚酰胺多胺0.1kg，三乙烯四胺6kg，甲基丙烯酸甲酯1kg，聚乙烯醇纤维4kg。
[0027]粘土陶粒的粒径为5
‑
16mm，表观密度为1200kg/m3，堆积密度为700kg/m3，筒压强度
≥6.5MPa。
[0028]上述超高韧性混凝土制备方法，包括如下步骤：
[0029]S1、将三乙烯四胺加入至60kg氮氮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高韧性混凝土，其特征在于，其原料包括：水泥、水性环氧树脂乳液、聚丙烯纤维、硅灰、粘土陶粒、膨胀剂、聚羧酸高效减水剂、多元胺固化剂、三乙烯四胺、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇纤维；水泥、水性环氧树脂乳液、聚丙烯纤维、硅灰、粘土陶粒、膨胀剂、聚羧酸高效减水剂、多元胺固化剂、三乙烯四胺、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇纤维的质量比为20
‑
40：1
‑
4：4
‑
8：1
‑
5：2
‑
8：1
‑
2：1
‑
2：0.1
‑
1：2
‑
6：1
‑
3：1
‑
4。2.根据权利要求1所述超高韧性混凝土，其特征在于，水性环氧树脂乳液的固含量为50
‑
60％。3.根据权利要求1所述超高韧性混凝土，其特征在于，聚丙烯纤维的直径为18
‑
22μm，长度为2.5
‑
3.5mm。4.根据权利要求1所述超高韧性混凝土，其特征在于，粘土陶粒的粒径为5
‑
16mm，表观密度为1200
‑
1500kg/m3，堆积密度为700
‑
1100kg/m3，筒压强度≥6.5MPa。5.根据权利要求1所述超高韧性混凝土，其特征在于，膨胀剂为UEA系膨胀剂，其限制膨胀率为0.025
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆天献，
申请(专利权)人：斯博锐精细化学品广东有限公司，
类型：发明
国别省市：