CN113402234A - 一种加固聚合物水泥混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加固聚合物水泥混凝土,其原料按重量份包括:水泥100份,聚苯硫醚乳液5‑15份,纳米二氧化硅1‑2份,纳米硅藻土4‑8份,粗集料20‑50份,砂粉5‑15份,加固增效剂1‑2份,偶联剂1‑2份,萘系减水剂1‑2份,烷基锡羧酸盐0.1‑1份,季戊四醇0.1‑1份,抗渗增效剂0.1‑1份,二甲基亚砜0.1‑0.2份,乙醇水溶液40‑80份。本发明还公开了上述加固聚合物水泥混凝土的制备方法。本发明可有效促使混凝土结构形成稳定细密的结构,不仅保证混凝土体积稳定性,而且增强抗折强度、抗压强度和折压比,同时韧性也获得明显提高,还具有较强的耐磨耗性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域,尤其涉及一种加固聚合物水泥混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是世界上最大宗的建筑材料,主要由胶凝材料、粗细骨料与水拌合而成,混凝土因为具有一系列的优点,如优越的可塑性、良好的抗水性、优良的耐久性以及极具竞争力的经济性,而成为目前全世界用量最大和使用范围最广的材料,在未来仍将会是最重要的工程结构材料之一。
在一些道路的特殊区域(如公交站台或隧道路面)的路面表面承受横向力和剪切应力的反复作用,对路面的体积稳定性,抗折强度、抗压强度要求极高,常出现路面表面的永久变形,具体表现为波浪和推移,进而导致安全性下降,从而导致交通事故,造成人员伤亡和经济损失,常规的方法是对路面换用水泥混凝土路面,严重影响路面的使用效果,严重时会引起安全事故。
近年来,中国每年消耗的天然砂石骨料高达数十亿吨,部分地区供求关系的不平衡也导致砂石骨料的价格不断提升,同时砂石的过量开采与长途运输已经对环境造成严重影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种加固聚合物水泥混凝土及其制备方法。
一种加固聚合物水泥混凝土,其原料按重量份包括:水泥100份,聚苯硫醚乳液5-15份,纳米二氧化硅1-2份,纳米硅藻土4-8份,粗集料20-50份,砂粉5-15份,加固增效剂1-2份,偶联剂1-2份,萘系减水剂1-2份,烷基锡羧酸盐0.1-1份,季戊四醇0.1-1份,抗渗增效剂0.1-1份,二甲基亚砜0.1-0.2份,乙醇水溶液40-80份。
优选地,粗集料采用玄武岩碎石或石灰岩碎石,碎石平均直径为4.15-8.64mm,压碎值<14.22%,磨耗损失<24.65%,针片状颗粒含量<10.42%,泥块含量<0.50%,石粉含量<0.32%。
优选地,砂粉的细度模数为2.70-2.85,石粉含量<0.30%。
优选地,抗渗增效剂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、呋喃树脂、酚醛树脂、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯预聚体中至少一种。
优选地,聚苯硫醚乳液采用如下工艺制备:将水加热至60-90℃,将聚苯硫醚树脂粉缓缓加入其中,搅拌均匀后加入乳化剂,继续搅拌1-2h,得到聚苯硫醚乳液。
聚苯硫醚是一种综合性能优异的热塑性结晶聚合物,具有良好的流动性、成型加工性、耐药品性、阻燃性、刚性和模量,尺寸稳定性高,电气性能优良。
优选地,水泥为普通硅酸盐水泥,标号为P.O 42.5以上。
优选地,乙醇水溶液的质量分数为40-60%。
一种加固聚合物水泥混凝土的制备方法,包括如下步骤:
S1、将纳米硅藻土加入至乙醇水溶液中搅拌,静置10-20h,抽取上层悬浮液,加入二甲基亚砜、纳米二氧化硅,50-70℃搅拌2-4h,得到浆体;
S2、向浆体中加入偶联剂搅拌,加入聚苯硫醚乳液,60-80℃继续搅拌2-4h,得到预混料;
S3、将预混料中依次加入水泥、加固增效剂、粗集料、砂粉、萘系减水剂、烷基锡羧酸盐、季戊四醇、抗渗增效剂、水,搅拌均匀得到加固聚合物水泥混凝土。
本发明的技术效果如下所示:
本发明将纳米硅藻土加入至乙醇水溶液中高速搅拌,然后采用二甲基亚砜破坏其紧密有序的堆积结构,促使其结构剥离,纳米二氧化硅充分进入剥离的结构中,所形成的浆体稳定性极好,与聚苯硫醚结合可屏蔽聚苯硫醚大分子中的弱键,避免高温环境下被氧化交联,防止被降解,提高其高温耐久性;而聚苯硫醚复合浆料加入至水泥中,聚苯硫醚表面的接枝结构与水泥相容性高极好,而水泥从聚苯硫醚复合浆料中吸收水分后,聚苯硫醚复合浆料可在体系中形成连续的有机膜,即使水泥硬化慢,也可保证有机膜的连续性。
本发明可有效促使混凝土结构形成稳定细密的结构,不仅保证混凝土体积稳定性,同时增强了抗折强度、抗压强度和折压比,强度增加的同时韧性也获得明显提高,还具有较强的耐磨耗性能,应用在公交站台或隧道路面可获得较好的耐久性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
下述粗集料采用玄武岩碎石和/或石灰岩碎石,碎石平均直径为4.15-8.64mm,压碎值<14.22%,磨耗损失<24.65%,针片状颗粒含量<10.42%,泥块含量<0.50%,石粉含量<0.32%。
实施例1
一种加固聚合物水泥混凝土的制备方法,包括如下步骤:
S1、将4kg纳米硅藻土加入至80kg质量分数为40%的乙醇水溶液中搅拌,静置20h,抽取上层悬浮液,加入0.1kg二甲基亚砜、2kg纳米二氧化硅,50℃搅拌4h,得到浆体;
S2、将100kg水加热至60℃,将40kg聚苯硫醚树脂粉缓缓加入其中,搅拌均匀后加入2kg乳化剂,继续搅拌2h,得到聚苯硫醚乳液;
向浆体中加入1kg偶联剂搅拌,加入15kg聚苯硫醚乳液,60℃继续搅拌4h,得到预混料;
S3、将预混料中依次加入100kg 42.5级硅酸盐水泥、1kg加固增效剂、50kg粗集料、5kg细度模数为2.70-2.85、石粉含量<0.30%的砂粉、2kg萘系减水剂、0.1kg烷基锡羧酸盐、1kg季戊四醇、0.1kg不饱和聚酯树脂、15kg水,搅拌均匀得到加固聚合物水泥混凝土。
实施例2
一种加固聚合物水泥混凝土的制备方法,包括如下步骤:
S1、将8kg纳米硅藻土加入至40kg质量分数为60%的乙醇水溶液中搅拌,静置10h,抽取上层悬浮液,加入0.2kg二甲基亚砜、1kg纳米二氧化硅,70℃搅拌2h,得到浆体;
S2、将100kg水加热至90℃,将20kg聚苯硫醚树脂粉缓缓加入其中,搅拌均匀后加入4kg乳化剂,继续搅拌1h,得到聚苯硫醚乳液;
向浆体中加入2kg偶联剂搅拌,加入5kg聚苯硫醚乳液,80℃继续搅拌2h,得到预混料;
S3、将预混料中依次加入100kg 42.5级硅酸盐水泥、2kg加固增效剂、20kg粗集料、15kg细度模数为2.70-2.85、石粉含量<0.30%的砂粉、1kg萘系减水剂、1kg烷基锡羧酸盐、0.1kg季戊四醇、1kg环氧树脂、5kg水,搅拌均匀得到加固聚合物水泥混凝土。
实施例3
一种加固聚合物水泥混凝土的制备方法,包括如下步骤:
S1、将7kg纳米硅藻土加入至50kg质量分数为55%的乙醇水溶液中搅拌,静置12h,抽取上层悬浮液,加入0.17kg二甲基亚砜、1.3kg纳米二氧化硅,65℃搅拌2.5h,得到浆体;
S2、将100kg水加热至80℃,将25kg聚苯硫醚树脂粉缓缓加入其中,搅拌均匀后加入3.5kg乳化剂,继续搅拌1.3h,得到聚苯硫醚乳液;
向浆体中加入1.8kg偶联剂搅拌,加入6kg聚苯硫醚乳液,75℃继续搅拌2.5h,得到预混料;
S3、将预混料中依次加入100kg 42.5级硅酸盐水泥、1.7kg加固增效剂、30kg粗集料、812kg细度模数为2.70-2.85、石粉含量<0.30%的砂粉、1.3kg萘系减水剂、0.8kg烷基锡羧酸盐、0.3kg季戊四醇、0.4kg环氧树脂、0.4kg酚醛树脂、8kg水,搅拌均匀得到加固聚合物水泥混凝土。
实施例4
一种加固聚合物水泥混凝土的制备方法,包括如下步骤:
S1、将5kg纳米硅藻土加入至70kg质量分数为45%的乙醇水溶液中搅拌,静置18h,抽取上层悬浮液,加入0.13kg二甲基亚砜、1.7kg纳米二氧化硅,55℃搅拌3.5h,得到浆体;
S2、将100kg水加热至70℃,将35kg聚苯硫醚树脂粉缓缓加入其中,搅拌均匀后加入2.5kg乳化剂,继续搅拌1.7h,得到聚苯硫醚乳液;
向浆体中加入1.2kg偶联剂搅拌,加入18kg聚苯硫醚乳液,65℃继续搅拌3.5h,得到预混料;
S3、将预混料中依次加入100kg 42.5级硅酸盐水泥、1.3kg加固增效剂、40kg粗集料、8kg细度模数为2.70-2.85、石粉含量<0.30%的砂粉、1.7kg萘系减水剂、0.2kg烷基锡羧酸盐、0.7kg季戊四醇、0.2kg苯乙烯预聚体、12kg水,搅拌均匀得到加固聚合物水泥混凝土。
实施例5
一种加固聚合物水泥混凝土的制备方法,包括如下步骤:
S1、将6kg纳米硅藻土加入至60kg质量分数为50%的乙醇水溶液中搅拌,静置15h,抽取上层悬浮液,加入0.15kg二甲基亚砜、1.5kg纳米二氧化硅,60℃搅拌3h,得到浆体;
S2、将100kg水加热至75℃,将30kg聚苯硫醚树脂粉缓缓加入其中,搅拌均匀后加入3kg乳化剂,继续搅拌1.5h,得到聚苯硫醚乳液;
向浆体中加入1.5kg偶联剂搅拌,加入12kg聚苯硫醚乳液,70℃继续搅拌3h,得到预混料;
S3、将预混料中依次加入100kg 42.5级硅酸盐水泥、1.5kg加固增效剂、35kg粗集料、10kg细度模数为2.70-2.85、石粉含量<0.30%的砂粉、1.5kg萘系减水剂、0.5kg烷基锡羧酸盐、0.5kg季戊四醇、0.5kg甲基丙烯酸甲酯、10kg水,搅拌均匀得到加固聚合物水泥混凝土。
对比例1
采用市售普通聚合物水泥混凝土。
对比例2
一种聚合物水泥混凝土的制备方法,包括如下步骤:将12kg聚苯硫醚乳液中依次加入100kg 42.5级硅酸盐水泥、1.5kg加固增效剂、35kg粗集料、10kg细度模数为2.70-2.85、石粉含量<0.30%的砂粉、1.5kg萘系减水剂、0.5kg烷基锡羧酸盐、0.5kg季戊四醇、0.5kg甲基丙烯酸甲酯、10kg水,搅拌均匀得到加固聚合物水泥混凝土。
采用实施例5和对比例1-2进行混凝土成型及养护,按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTGE30-2)测试其力学性能。试验结果如下:
由于抗折强度、抗压强度以及折压比反映出混凝土的耐久性,根据上表可知:与普通聚合物水泥混凝土相比,本发明所得加固聚合物水泥混凝土的抗折强度、抗压强度以及折压比都得到明显增强,采用本发明用于公交站台或隧道路面铺装时可以获得较好的加固性,耐久性优良。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种加固聚合物水泥混凝土,其特征在于,其原料按重量份包括:水泥100份,聚苯硫醚乳液5-15份,纳米二氧化硅1-2份,纳米硅藻土4-8份,粗集料20-50份,砂粉5-15份,加固增效剂1-2份,偶联剂1-2份,萘系减水剂1-2份,烷基锡羧酸盐0.1-1份,季戊四醇0.1-1份,抗渗增效剂0.1-1份,二甲基亚砜0.1-0.2份,乙醇水溶液40-80份。
2.根据权利要求1所述加固聚合物水泥混凝土,其特征在于,粗集料采用玄武岩碎石或石灰岩碎石,碎石平均直径为4.15-8.64mm,压碎值<14.22%,磨耗损失<24.65%,针片状颗粒含量<10.42%,泥块含量<0.50%,石粉含量<0.32%。
3.根据权利要求1所述加固聚合物水泥混凝土,其特征在于,砂粉的细度模数为2.70-2.85,石粉含量<0.30%。
4.根据权利要求1所述加固聚合物水泥混凝土,其特征在于,抗渗增效剂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、呋喃树脂、酚醛树脂、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯预聚体中至少一种。
5.根据权利要求1所述加固聚合物水泥混凝土,其特征在于,聚苯硫醚乳液采用如下工艺制备:将水加热至60-90℃,将聚苯硫醚树脂粉缓缓加入其中,搅拌均匀后加入乳化剂,继续搅拌1-2h,得到聚苯硫醚乳液。
6.根据权利要求1所述加固聚合物水泥混凝土,其特征在于,水泥为普通硅酸盐水泥,标号为P.O 42.5以上。
7.根据权利要求1所述加固聚合物水泥混凝土,其特征在于,乙醇水溶液的质量分数为40-60%。
8.一种如权利要求1-7任一项所述加固聚合物水泥混凝土的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将纳米硅藻土加入至乙醇水溶液中搅拌,静置10-20h,抽取上层悬浮液,加入二甲基亚砜、纳米二氧化硅,50-70℃搅拌2-4h,得到浆体;
S2、向浆体中加入偶联剂搅拌,加入聚苯硫醚乳液,60-80℃继续搅拌2-4h,得到预混料;
S3、将预混料中依次加入水泥、加固增效剂、粗集料、砂粉、萘系减水剂、烷基锡羧酸盐、季戊四醇、抗渗增效剂、水,搅拌均匀得到加固聚合物水泥混凝土。
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