CN113402234A - 一种加固聚合物水泥混凝土及其制备方法 - Google Patents

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

一种加固聚合物水泥混凝土及其制备方法

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。