CN106116371A - 一种碳硅增强混凝土管桩及其制备方法 - Google Patents

一种碳硅增强混凝土管桩及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳硅增强混凝土管桩，本发明由于乙氧基化橡胶纤维的掺入可以有效改善混凝土内部孔结构，形成大量封闭孔，从而阻止毛细孔形成连续贯通的网状结构体系,形成一道“抗碳化带”,对抑制二氧化碳的侵入起到了进一步的增强效果，此外还可以减少混凝土结构内有害孔和缺陷含量,降低水化产物的碱性，促使低强度水化产物向高强度水化产物转变。

Description

一种碳硅增强混凝土管桩及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种碳硅增强混凝土管桩，尤其涉及一种碳硅增强混凝土管桩及其制备方法。
背景技术
混凝土结构是应用最为广泛的结构之一,我国有约70%的房屋建筑和50%的桥梁结构采用了混凝土结构.随着这些工程结构使用时间的增长,混凝土材料和结构的耐久性破坏越来越受到重视,许多工程结构往往由于耐久性的原因引起使用功能退化甚至结构破坏,给社会带来了不必要的损失.混凝土碳化是混凝土重要的耐久性指标之一,由于大气中的二氧化碳和混凝土中的碱性物质反应,使得混凝土呈现中性化的过程即称为混凝土的碳化,碳化使混凝土结构中的钢筋失去钝化膜的保护,极易使钢筋生锈,进而使结构发生破坏.随着工业化进程的不断推进,二氧化碳的排放量大增,在产生温室效应的同时,对混凝土结构的耐久性也产生了不利影响；
本发明想采用废旧的橡胶粉作为改性填料，来降低混凝土的碳化，但是首先橡胶颗粒表面为非极性,水泥基体为极性,两者相容性较差,在表面张力作用下,水泥浆体受到背离橡胶颗粒表面的张力,使橡胶与水泥浆结合面产生裂缝,这种裂缝使混凝土密实度降低，同时也给二氧化碳的侵入提供了更加便捷的通道，反而增强了碳化效果，因此要降低碳化，首先要对橡胶表面进行改性处理。
发明内容
本发明克服了现有技术不足，提供了一种及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种碳硅增强混凝土管桩，它是由下述重量份的原料组成的：
褐煤蜡2-3、石墨粉10-16、石油磺酸钠0.2-0.4、八钼酸铵1-2、聚二甲基硅氧烷0.4-1、硅灰石粉4-6、二硬脂酸乙二酯0.3-0.5、马来酸酐5-6、n-甲基吡咯烷酮7-10、普通硅酸盐水泥500-640、黄砂300-400、碎石200-300、聚羧酸减水剂7-15、聚乙烯蜡16-20、聚乙二醇单甲醚2-3、sp-80 0.7-2、废旧橡胶粉50-70、过氧化二苯甲酰0.1-0.2。
一种碳硅增强混凝土管桩的制备方法，包括以下步骤：
（1）将石油磺酸钠加入到10-15倍去离子水中，搅拌升温至70-80℃，加入褐煤蜡，保温搅拌6-10分钟，加入二硬脂酸乙二酯、聚乙烯蜡，送入80-90℃水浴中，保温搅拌10-20分钟，出料冷却，脱水，得预分散聚乙烯蜡；
（2）将上述预分散聚乙烯蜡加入到其重量3-4倍的3号白油中，加入过氧化二苯甲酰、马来酸酐，在130-140℃下保温搅拌2-3小时，出料冷却至常温，加入到冷却料重量2-3倍的丙酮中，充分搅拌，过滤，干燥，得改性聚乙烯蜡；
（3）将八钼酸铵加入到20-30倍，70-75%的乙醇溶液中，搅拌均匀后加入上述sp-80重量的7-10%，升高温度为60-65℃，加入硅灰石粉、石墨粉、废旧橡胶粉、聚二甲基硅氧烷，保温搅拌40-50分钟，出料冷却，烘干，磨粉，过60-100目筛，得改性橡胶粉；
（4）取上述改性聚乙烯蜡，加入聚乙二醇单甲醚，60-100转/分搅拌3-5分钟，加入上述混合体系重量1.8-2倍的3号白油，80-90℃下保温搅拌3-4小时，抽滤，干燥，得乙氧基聚乙烯蜡；
（5）将上述改性橡胶粉加入到n-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得改性橡胶液；
（6）将乙氧基聚乙烯蜡加入到10-12倍去离子水中，加入sp-80，搅拌均匀，加入上述改性橡胶液，在80-90℃的水浴中保温搅拌20-30分钟，降低温度为30-40℃，加入三乙胺，继续保温搅拌1-2小时，出料冷却，压滤，烘干，得乙氧基化橡胶；
（7）使用编制机械编制好钢筋笼，钢筋笼编制后装入所需要类型的管桩模具中，制成钢筋管桩模具；
（8）将乙氧基化橡胶送入搅拌机中，加入剩余各原料，加入适量水，搅拌均匀，注入到上述钢筋管桩模具中，安装好模具盖，进行张拉、离心，混凝土管桩成型，常压蒸汽养护，控制恒温温度为75-85℃，养护时间为6-10小时，脱模，放入蒸压釜，进行高压蒸汽养护，恒压压力为0.8-0.9Mpa，冷却，即得所述碳硅增强混凝土管桩。
本发明的优点是：
本发明中的乙氧基聚乙烯蜡首先是聚乙烯蜡的分子链上与马来酸酐分子形成联挂结构，从而在聚乙烯蜡分子链上引入极性基团-COOH，然后与聚乙二醇单甲醚通过接枝改性在分子中引入的羧基进行酯化反应，酯化后在接枝蜡的侧链引入了一定量的乙氧基，进一步提高了聚乙烯蜡的亲水性，有利于用表面活性剂对其进行乳化，得到稳定的蜡乳液，同时，马来酸酐为极性分子，乙氧基化后的聚乙烯蜡也具有很好的表面极性，与橡胶液共混改性后，可以改善废旧橡胶颗粒表面的非极性性，增强与水泥基体的相容性，降低表面的张力，使橡胶与水泥浆结合面更加密实，提高了成型混凝土的强度和抗性，从而阻止了二氧化碳的侵入，降低碳化效果，同时由于乙氧基化橡胶纤维的掺入可以有效改善混凝土内部孔结构，形成大量封闭孔，从而阻止毛细孔形成连续贯通的网状结构体系,形成一道“抗碳化带”,对抑制二氧化碳的侵入起到了进一步的增强效果，此外还可以减少混凝土结构内有害孔和缺陷含量,降低水化产物的碱性，促使低强度水化产物向高强度水化产物转变；
本发明加入的石墨粉、硅灰石粉等可以有效的提高混凝土管桩的抗侵蚀、抗弯折、坑断裂等性能，提高了成品的强度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1：
一种碳硅增强混凝土管桩，它是由下述重量份的原料组成的：
褐煤蜡3、石墨粉16、石油磺酸钠0.4、八钼酸铵1、聚二甲基硅氧烷0.4、硅灰石粉4、二硬脂酸乙二酯0.5、马来酸酐5、n-甲基吡咯烷酮10、普通硅酸盐水泥640、黄砂400、碎石300、聚羧酸减水剂15、聚乙烯蜡20、聚乙二醇单甲醚2、sp-80 0.7、废旧橡胶粉50-70、过氧化二苯甲酰0.2。
一种碳硅增强混凝土管桩的制备方法，包括以下步骤：
（1）将石油磺酸钠加入到15倍去离子水中，搅拌升温至80℃，加入褐煤蜡，保温搅拌10分钟，加入二硬脂酸乙二酯、聚乙烯蜡，送入90℃水浴中，保温搅拌10分钟，出料冷却，脱水，得预分散聚乙烯蜡；
（2）将上述预分散聚乙烯蜡加入到其重量3倍的3号白油中，加入过氧化二苯甲酰、马来酸酐，在140℃下保温搅拌2小时，出料冷却至常温，加入到冷却料重量2-3倍的丙酮中，充分搅拌，过滤，干燥，得改性聚乙烯蜡；
（3）将八钼酸铵加入到30倍，75%的乙醇溶液中，搅拌均匀后加入上述sp-80重量的10%，升高温度为65℃，加入硅灰石粉、石墨粉、废旧橡胶粉、聚二甲基硅氧烷，保温搅拌50分钟，出料冷却，烘干，磨粉，过100目筛，得改性橡胶粉；
（4）取上述改性聚乙烯蜡，加入聚乙二醇单甲醚，100转/分搅拌5分钟，加入上述混合体系重量1.8倍的3号白油，80℃下保温搅拌3小时，抽滤，干燥，得乙氧基聚乙烯蜡；
（5）将上述改性橡胶粉加入到n-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得改性橡胶液；
（6）将乙氧基聚乙烯蜡加入到12倍去离子水中，加入sp-80，搅拌均匀，加入上述改性橡胶液，在90℃的水浴中保温搅拌30分钟，降低温度为40℃，加入三乙胺，继续保温搅拌1小时，出料冷却，压滤，烘干，得乙氧基化橡胶；
（7）使用编制机械编制好钢筋笼，钢筋笼编制后装入所需要类型的管桩模具中，制成钢筋管桩模具；
（8）将乙氧基化橡胶送入搅拌机中，加入剩余各原料，加入适量水，搅拌均匀，注入到上述钢筋管桩模具中，安装好模具盖，进行张拉、离心，混凝土管桩成型，常压蒸汽养护，控制恒温温度为85℃，养护时间为10小时，脱模，放入蒸压釜，进行高压蒸汽养护，恒压压力为0.9Mpa，冷却，即得所述碳硅增强混凝土管桩。
性能测试：
抗渗检测平均渗水压力1.1mpa，平均渗水高度20mm；
抗冻融循环达到500 次以上；
抗硫酸盐侵蚀性能达到K120 以上；
抗压强度为93.8MPa；
氯离子扩散系数为4.7×10-11cm2/s，渗透性可忽略。

Claims (2)

1.一种碳硅增强混凝土管桩，其特征在于它是由下述重量份的原料组成的：
褐煤蜡2-3、石墨粉10-16、石油磺酸钠0.2-0.4、八钼酸铵1-2、聚二甲基硅氧烷0.4-1、硅灰石粉4-6、二硬脂酸乙二酯0.3-0.5、马来酸酐5-6、n-甲基吡咯烷酮7-10、普通硅酸盐水泥500-640、黄砂300-400、碎石200-300、聚羧酸减水剂7-15、聚乙烯蜡16-20、聚乙二醇单甲醚2-3、sp-80 0.7-2、废旧橡胶粉50-70、过氧化二苯甲酰0.1-0.2。
2.一种如权利要求1所述的碳硅增强混凝土管桩的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将石油磺酸钠加入到10-15倍去离子水中，搅拌升温至70-80℃，加入褐煤蜡，保温搅拌6-10分钟，加入二硬脂酸乙二酯、聚乙烯蜡，送入80-90℃水浴中，保温搅拌10-20分钟，出料冷却，脱水，得预分散聚乙烯蜡；
（2）将上述预分散聚乙烯蜡加入到其重量3-4倍的3号白油中，加入过氧化二苯甲酰、马来酸酐，在130-140℃下保温搅拌2-3小时，出料冷却至常温，加入到冷却料重量2-3倍的丙酮中，充分搅拌，过滤，干燥，得改性聚乙烯蜡；
（3）将八钼酸铵加入到20-30倍，70-75%的乙醇溶液中，搅拌均匀后加入上述sp-80重量的7-10%，升高温度为60-65℃，加入硅灰石粉、石墨粉、废旧橡胶粉、聚二甲基硅氧烷，保温搅拌40-50分钟，出料冷却，烘干，磨粉，过60-100目筛，得改性橡胶粉；
（4）取上述改性聚乙烯蜡，加入聚乙二醇单甲醚，60-100转/分搅拌3-5分钟，加入上述混合体系重量1.8-2倍的3号白油，80-90℃下保温搅拌3-4小时，抽滤，干燥，得乙氧基聚乙烯蜡；
（5）将上述改性橡胶粉加入到n-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，得改性橡胶液；
（6）将乙氧基聚乙烯蜡加入到10-12倍去离子水中，加入sp-80，搅拌均匀，加入上述改性橡胶液，在80-90℃的水浴中保温搅拌20-30分钟，降低温度为30-40℃，加入三乙胺，继续保温搅拌1-2小时，出料冷却，压滤，烘干，得乙氧基化橡胶；
（7）使用编制机械编制好钢筋笼，钢筋笼编制后装入所需要类型的管桩模具中，制成钢筋管桩模具；
（8）将乙氧基化橡胶送入搅拌机中，加入剩余各原料，加入适量水，搅拌均匀，注入到上述钢筋管桩模具中，安装好模具盖，进行张拉、离心，混凝土管桩成型，常压蒸汽养护，控制恒温温度为75-85℃，养护时间为6-10小时，脱模，放入蒸压釜，进行高压蒸汽养护，恒压压力为0.8-0.9Mpa，冷却，即得所述碳硅增强混凝土管桩。
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