CN116283002A - 一种混凝土改性剂及其制备方法与混凝土 - Google Patents

一种混凝土改性剂及其制备方法与混凝土 Download PDF

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Abstract

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50‑60份、聚丙烯纤维20‑40份、硅灰5‑10份和偏高岭土5‑10份。本申请制得的混凝土改性剂绿色环保，与混凝土之间有较好的相容性，对混凝土的拉伸强度有较大的的改善，混凝土制备的过程中掺入少量本申请的改性剂，混凝土的抗折性能和拉伸强度均能得到显著的提高，并能在多种环境气候下保持较长的使用寿命。

Description

一种混凝土改性剂及其制备方法与混凝土
技术领域
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。
背景技术
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。
发明内容
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
优选的，所述催化剂采用4-二甲氨基吡啶。
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。
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。
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。
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，提高剑麻纤维性能的同时减少了成本。
优选的，所述热处理步骤为：取纳米二氧化硅-剑麻纤维于150-230℃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。
通过采用上述技术方案，进一步优化热处理采用的温度，优化剑麻纤维的热解程度，使植物纤维获得更好的基材相容性，进一步提高混凝土改性剂的相容性和拉伸强度。
第二方面，一种混凝土改性剂的制备方法，采用如下步骤：
取聚丙烯纤维、植物纤维、硅灰和偏高岭土放入密炼机中，160-200℃密炼2-4min，冷却干燥后，进行注塑成型得到混凝土改性剂。
通过密炼的方式将混凝土的各组分混合在一起，提高混凝土改性剂组分的均匀性，提高混凝土改性剂在混凝土中的分散性，因此提高了混凝土改性剂的改性效果。
第三方面，一种混凝土，每立方米混凝土中添加有0.5kg所述混凝土改性剂。
本申请的混凝土改性剂具有较好的改性效果，只需掺入少量即可显著地提高混凝土的拉伸强度和抗折性能。
综上所述，本申请具有如下有益效果：
1.通过植物纤维、聚丙烯纤维形成具有复合材料，再配以硅灰和偏高岭土形成混凝土改性剂，该改性剂与混凝土之间具有较好的相容性，能够显著的提高混凝土的拉伸性能，且具有绿色环保等优点。
2.通过对剑麻纤维依次采用羧甲基化、沉积纳米二氧化硅、热处理的方式进行改性，显著地提升了混凝土改性剂与混凝土的相容性、界面结合力，进一步提高混凝土改性剂对混凝土的改性效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
改性剑麻纤维的制备
制备例1-1，一种改性剑麻纤维，采用如下步骤制备：
羧甲基化：将83g氯乙酸钠和0.25g 4-二甲氨基吡啶溶于500mL异丙醇中得到氯乙酸钠溶液，将10g剑麻纤维浸入500mL 3mol/L的氢氧化钠溶液中静置2h后，取出再浸入氯乙酸钠溶液混合搅拌5h，用1mol/L的稀盐酸溶液洗涤至中性，烘干得到羧甲基化剑麻纤维；
沉积纳米二氧化硅：取2g正硅酸乙酯溶于100mL无水乙醇得到正硅酸乙酯溶液，将羧甲基化剑麻纤维浸入正硅酸乙酯溶液，混合搅拌30min，然后加入0.3g氨水，二次混合搅拌4h，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190℃的密闭环境中，加热13min，取出于通风环境中，60℃烘干1.5h，得到改性剑麻纤维。
制备例1-2，一种改性剑麻纤维，采用如下步骤制备：
羧甲基化：将105g氯乙酸钠和0.3g 4-二甲氨基吡啶溶于500mL异丙醇中得到氯乙酸钠溶液，将10g剑麻纤维浸入500mL 3mol/L的氢氧化钠溶液中静置1h后，取出再浸入氯乙酸钠溶液混合搅拌4h，用1mol/L的稀盐酸溶液洗涤至中性，烘干得到羧甲基化剑麻纤维；
沉积纳米二氧化硅：取3g正硅酸乙酯溶于100mL无水乙醇得到正硅酸乙酯溶液，将羧甲基化剑麻纤维浸入正硅酸乙酯溶液，混合搅拌20min，然后加入0.4g氨水，二次混合搅拌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230℃的密闭环境中，加热10min，取出于通风环境中，60℃烘干2h，得到改性剑麻纤维。
制备例1-3，一种改性剑麻纤维，采用如下步骤制备：
羧甲基化：将60g氯乙酸钠和0.2g 4-二甲氨基吡啶溶于500mL异丙醇中得到氯乙酸钠溶液，将10g剑麻纤维浸入500mL 3mol/L的氢氧化钠溶液中静置3h后，取出再浸入氯乙酸钠溶液混合搅拌6h，用1mol/L的稀盐酸溶液洗涤至中性，烘干得到羧甲基化剑麻纤维；
沉积纳米二氧化硅：取1g正硅酸乙酯溶于100mL无水乙醇得到正硅酸乙酯溶液，将羧甲基化剑麻纤维浸入正硅酸乙酯溶液，混合搅拌20min，然后加入0.2g氨水，二次混合搅拌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150℃的密闭环境中，加热15min，取出于通风环境中，60℃烘干1h，得到改性剑麻纤维。
制备例1-4，一种改性剑麻纤维，与制备例1-1的不同之处在于，热处理阶段中，密闭环境的温度为280℃。
制备例1-5，一种改性剑麻纤维，与制备例1-1的不同之处在于，热处理阶段中，密闭环境的温度为120℃。
制备例1-6，一种改性剑麻纤维，采用如下步骤制得：
沉积纳米二氧化硅：取2g正硅酸乙酯溶于100mL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30min，然后加入0.3g氨水，二次混合搅拌4h，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190℃的密闭环境中，加热13min，取出于通风环境中，60℃烘干1.5h，得到改性剑麻纤维（即剑麻纤维不进行羧甲基化处理）。
制备例1-7，一种改性剑麻纤维，采用如下步骤制得：
羧甲基化：将83g氯乙酸钠和0.25g 4-二甲氨基吡啶溶于500mL异丙醇中得到氯乙酸钠溶液，将10g剑麻纤维浸入500mL 3mol/L的氢氧化钠溶液中静置2h后，取出再浸入氯乙酸钠溶液混合搅拌5h，用1mol/L的稀盐酸溶液洗涤至中性，烘干得到羧甲基化剑麻纤维；
热处理：取羧甲基化剑麻纤维于190℃的密闭环境中，加热13min，取出于通风环境中，60℃烘干1.5h，得到改性剑麻纤维（即不进行沉积纳米二氧化硅步骤）。
制备例1-8，一种改性剑麻纤维，采用如下步骤制得：
羧甲基化：将83g氯乙酸钠和0.25g 4-二甲氨基吡啶溶于500mL异丙醇中得到氯乙酸钠溶液，将10g剑麻纤维浸入500mL 3mol/L的氢氧化钠溶液中静置2h后，取出再浸入氯乙酸钠溶液混合搅拌5h，用1mol/L的稀盐酸溶液洗涤至中性，烘干得到羧甲基化剑麻纤维；
沉积纳米二氧化硅：取2g正硅酸乙酯溶于100mL无水乙醇得到正硅酸乙酯溶液，将羧甲基化剑麻纤维浸入正硅酸乙酯溶液，混合搅拌30min，然后加入0.3g氨水，二次混合搅拌4h，洗涤干燥得到改性剑麻纤维（即不进行热处理步骤）。
制备例1-9，一种改性剑麻纤维，采用如下步骤制得：
热处理：取剑麻纤维于190℃的密闭环境中，加热13min，取出于通风环境中，60℃烘干1.5h，得到改性剑麻纤维（即只进行热处理步骤）。
实施例
实施例1，一种混凝土改性剂，采用如下步骤制得：
取55g植物纤维，30g聚丙烯纤维，7.5g硅灰和7.5g偏高岭土放入密炼机中，180℃密炼3分钟，冷却干燥后，注塑成型得到混凝土改性剂。
其中植物纤维采用50g改性剑麻纤维和5g竹纤维混合而成，改性剑麻纤维来源于制备例1-1。密炼机转速为50r/min，干燥的条件为60℃干燥20h。
实施例2，一种混凝土改性剂，采用如下步骤制得：
取60g植物纤维，20g聚丙烯纤维，10g硅灰和10g偏高岭土放入密炼机中，160℃密炼4分钟，冷却干燥后，注塑成型得到混凝土改性剂。
其中植物纤维采用55g改性剑麻纤维和5g竹纤维混合而成，改性剑麻纤维来源于制备例1-3。密炼机转速为50r/min，干燥的条件为60℃干燥20h。
实施例3，一种混凝土改性剂，采用如下步骤制得：
取50g植物纤维，40g聚丙烯纤维，5g硅灰和5g偏高岭土放入密炼机中，180℃密炼2分钟，冷却干燥后，注塑成型得到混凝土改性剂。
其中植物纤维采用45g改性剑麻纤维和5g竹纤维混合而成，改性剑麻纤维来源于制备例1-3。密炼机转速为50r/min，干燥的条件为60℃干燥20h。
实施例4，一种混凝土改性剂，与实施例1的区别在于，改性剑麻纤维来源于制备例1-4。
实施例5，一种混凝土改性剂，与实施例1的区别在于，改性剑麻纤维来源于制备例1-5。
实施例6，一种混凝土改性剂，与实施例1的区别在于，改性剑麻纤维来源于制备例1-6。
实施例7，一种混凝土改性剂，与实施例1的区别在于，改性剑麻纤维来源于制备例1-7。
实施例8，一种混凝土改性剂，与实施例1的区别在于，改性剑麻纤维来源于制备例1-8。
实施例9，一种混凝土改性剂，与实施例1的区别在于，改性剑麻纤维来源于制备例1-9。
实施例10，一种混凝土改性剂，与实施例1的区别在于，竹纤维用等量的改性剑麻纤维代替。
实施例11，一种混凝土改性剂，与实施例1的区别在于，植物纤维采用25g改性剑麻纤维和20g竹纤维混合得到。
对比例
对比例1，一种混凝土改性剂，与实施例1的区别在于，聚丙烯纤维用等量的植物纤维代替，植物纤维中改性剑麻纤维和竹纤维的重量比为10:1。
对比例2，一种混凝土改性剂，与实施例1的区别在于，硅灰和偏高岭土用等量的植物纤维代替，植物纤维中改性剑麻纤维和竹纤维的重量比为10:1。
对比例3，一种混凝土改性剂，其原料按照重量份计，包括如下组分：甲壳胺16份、4-异丙苯磺酸钠15份、2-巯基苯并噻唑12份、二氢茉莉酮酸甲酯6份、对亚硝基二甲苯胺11份、醋酸异辛酯7份。
按照如下方法制得：(1)将对亚硝基二甲苯胺、甲壳胺与二氢茉莉酮酸甲酯加入反应釜中，并加入20份的85％的乙醇溶液，氮气保护，置于-70℃下搅拌反应2h；(2)将2-巯基苯并噻唑与醋酸异辛酯混合，加入混合物2倍重量的75％的乙醇溶液，混合均匀；得到混合液一；(3)将混合液一滴加到步骤(1)反应釜中，滴加速度为100滴/min；(4)将反应釜升温至-5℃，加入4-异丙苯磺酸钠，搅拌反应1h；(5)将上步所得物继续升温至80℃，搅拌反应1h，保温20min得到。
性能检测试验
将实施例1-11、对比例1-3的混凝土改性剂，按照每立方米的混凝土添加0.5kg混凝土改性剂进行混凝土的制备，然后对混凝土各样品进行测试，每个样品平行测试6次，结果取平均值，结果如表1所示。
试验1：拉伸强度，参照GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，养护龄期为28d。
试验2：抗折强度，参照GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，养护龄期为28d。
表1：实施例1-11、对比例1-3拉伸强度和抗折强度的测试结果
　组别 拉伸强度/MPa 抗折强度/MPa 破坏形态
实施例1 46 64 延性破坏
实施例2 44 62 延性破坏
实施例3 45 62 延性破坏
实施例4 37 52 延性破坏
实施例5 35 49 延性破坏
实施例6 33 44 延性破坏
实施例7 39 54 延性破坏
实施例8 34 48 延性破坏
实施例9 26 39 脆性破坏
实施例10 40 58 延性破坏
实施例11 37 56 延性破坏
对比例1 30 41 延性破坏
对比例2 32 45 脆性破坏
对比例3 22 35 脆性破坏
结合实施例1-5并结合表1可以看出，热处理步骤中，密闭环境的温度在150-230℃的范围时，对于剑麻纤维具有较好的改性效果，并且制得的混凝土改性剂对混凝土性能的提高比较显著，原因在于：当温度小于等于150℃时，剑麻纤维只是失去内部的水分和小部分挥发性物质，内部结构和组分并没有发生变化，因此剑麻纤维的表面极性，疏水性等性能也未发生较大的改变，表面纳米二氧化硅与纤维之间也未产生更强的交联，无法提高纳米二氧化硅与聚丙烯的结合牢度；而温度大于等于280℃时，剑麻纤维碳化程度过高，导致剑麻纤维失去韧性和延展性。而温度落在150-230℃时，剑麻纤维中的木质素和半纤维素部分分解，纤维与纤维之间，纳米二氧化硅和纤维之间形成新的交联，提高了剑麻纤维的疏水性和表面极性，改性后的剑麻纤维与聚丙烯纤维的相容性较好，制得的混凝土改性剂与混凝土的相容性较好，能显著的提高混凝土的拉伸强度和抗折强度，并将混凝土由脆性破坏转变为延性破坏，提高了混凝土的安全性能。
结合而实施例1、实施例6-7并结合表1可以看出，采用羧甲基化、沉积纳米二氧化硅、热处理后的改性剑麻纤维，制得的混凝土改性剂与混凝土之间具有较好的相容性，能够显著提高混凝土的抗折性能和抗拉强度，但省去其中的一个或两个步骤，均会影响混凝土改性剂的改性效果，原因在于，若不进行羧甲基化改性，会影响剑麻纤维的粗糙度，表面携带电荷量，进一步影响剑麻纤维与其他物质的相容性；另外，纳米二氧化硅的沉积效果也会受到影响，而纳米二氧化硅属于纳米颗粒，若纤维包面无羧基与纳米二氧化硅的羟基结合形成化学键，容易产生团聚效应，影响混凝土改性剂的改性效果；进一步的，羧甲基化与热处理配合能进一步降低纤维表面的羟基基团数量，减少在界面结合区域形成的氢氧化钙颗粒，提高界面结合力。若不进行纳米二氧化硅的沉积，纳米二氧化硅具有较好的力学性能、可以降低纤维表面的表面自由能，提高纤维的疏水性、并且能够填充纤维的沟壑和孔隙，减少纤维中氢氧化钙结晶的形成，提高剑麻纤维的抗折性能和相容性；同时，沉积纳米二氧化硅后的剑麻纤维，热处理过程中，纤维结构之间形成新的交联的过程中也会与纳米二氧化硅发生交联，较少纳米二氧化硅的团聚现象，并将纳米二氧化硅均匀分散在纤维的各个沟壑和孔隙中，形成大量的微应力区，面对拉伸时，发生大量的微形变，使混凝土具有更好的抗折性能和拉伸强度。若仅采用热处理，剑麻纤维的延展性和拉伸强度都会下降，影响混凝土改性剂的改性效果。
结合实施例1，实施例10-11并结合表1可以看出，改性剑麻纤维与竹纤维之间存在配伍效果，原因在于竹纤维中纤维之间有更大的空隙，具有较好的延展性和拉伸强度，而改性剑麻纤维中纤维更加细长，具有弹性，两者配伍所得的植物纤维能提供更强的抗折性能和拉伸强度。
结合实施例1，对比例1-3并结合表1可以看出，聚丙烯纤维、硅灰和偏高岭土均能提高混凝土改性剂的改性效果，原因在于植物纤维容易被混凝土中形成的碱性结晶破坏其性能，且植物纤维与混凝土的相容性较差，聚丙烯纤维能够保护植物纤维，硅灰和偏高岭土能改善植物纤维与混凝土的相容性，四者之间协同作用能够提高混凝土改性剂的改性效果。本申请的混凝土改性剂与常用的混凝土改性剂相比，具有掺量少效果显著的特点，且本申请采用的混凝土改性剂来源广泛，绿色环保，符合国家低碳环保的号召。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

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50-60份、聚丙烯纤维20-40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60-105份、催化剂0.2-0.3份、正硅酸乙酯1-3份、氨水0.2-0.4份。
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4-二甲氨基吡啶。
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，将羧甲基化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。
8.根据权利要求7所述的一种混凝土改性剂，所述热处理步骤为：取纳米二氧化硅-剑麻纤维于150-230℃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。
9.根据权利要求1-8所述的一种混凝土改性剂的制备方法，其特征在于，采用如下步骤：
取聚丙烯纤维、植物纤维、硅灰和偏高岭土放入密炼机中，160-200℃密炼2-4min，冷却干燥后，进行注塑成型得到混凝土改性剂。
10.根据权利要求9所述的一种混凝土，其特征在于，每立方米混凝土中添加有0.5kg所述混凝土改性剂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117303810A (zh) * 2023-11-29 2023-12-29 石家庄铁道大学 纤维增强再生砂耐高温地聚物及其制备方法
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