CN106186864B - 一种聚丙烯纤维混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种聚丙烯纤维混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯纤维混凝土及其制备方法，所述的混凝土主要包括：聚丙烯纤维、水泥、骨料、高效减水剂；所述的聚丙烯纤维主要包括：聚丙烯原料，偶联剂，分散剂，阻燃剂，染色剂；所述的制备方法包括以下步骤：聚丙烯树脂原料粉碎及干燥、混合原料及各种添加剂、熔融挤压、热辊拉伸、高温油浴、表面处理、热定型、冷却裁剪包装。本发明制备的聚丙烯纤维混凝土具有很好的耐热性、化学稳定性，耐酸耐碱性极强，其物理力学性能较普通的混凝土大幅度增强，通过浇灌后形成的建筑物具有很强的抗压强度、静力弹性模量、劈裂抗拉强度、抗折强度等力学性能。

Description

一种聚丙烯纤维混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体来讲是一种聚丙烯纤维混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。水泥、石灰、石膏等无机胶凝材料与水拌和使混凝土拌合物具有可塑性；进而通过化学和物理化学作用凝结硬化而产生强度。一般说来，饮用水都可满足混凝土拌和用水的要求。水中过量的酸、碱、盐和有机物都会对混凝土产生有害的影响。集料不仅有填充作用，而且对混凝土的容重、强度和变形等性质有重要影响。
为改善混凝土的某些性质，可加入外加剂，由于掺用外加剂有明显的技术经济效果，它日益成为混凝土不可缺少的组分。其中聚丙烯纤维就是一种常用的混凝土添加剂，聚丙烯纤维与混凝土中的骨料、水泥、外加剂以及掺合料等材料都不会发生任何化学作用，是因为聚丙烯纤维的化学性质非常稳定，本身不会吸收混凝土中的其它物质，通过与其它物质作用改变混凝土的物理结构，从而改变混凝土的性能，所有说聚丙烯纤维与组成混凝土材料有良好的亲和性。在施工现场，可直接根据配合比将加入大量聚丙烯纤维一次或分次放入到搅拌机进行搅拌，只要在保持混凝土原配合比条件不变和确保足够的搅拌时间的情况下即可使用，所以聚丙烯纤维对搅拌设备没有特别的要求，搅拌的工艺也十分简单，无论是在施工现场搅拌，还是在搅拌站都十分简便。值得注意的是，加入聚丙烯纤维后，由于混凝土的原配合比不变，使得混凝土的粘聚性增强，导致坍落度损失减小。如因工程上确是需要提高坍落度，对于聚丙烯纤维混凝土不能加大量的水，改变其粘聚性，只需稍增大减水剂用量，即可解决。通过大量工程上的应用，证明了聚丙烯纤维混凝不会对泵送混凝土对可塑性产生影响，也不会到对其工作性能产生不利影响。
综上可知，聚丙烯纤维作为性能优良的工程纤维，对于的含有聚丙烯纤维的混凝土的研究是至关重要的，聚丙烯纤维可以显著提高混凝土的抗裂、抗渗防水、抗冻、耐磨、抗冲击，同时耐腐蚀性和抗拉及抗折强度有所增加。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种聚丙烯纤维混凝土及其制备方法。
本发明的技术方案如下：一种聚丙烯纤维混凝土，所述的混凝土主要包括以下组份：聚丙烯纤维1.2-1.5份、水泥300-350份、骨料750-850份、高效减水剂1.6-1.8份、水150-200份；所述的聚丙烯纤维混凝土制备方法为：先将所述重量组份的骨料、水泥、高效减水剂放入强制性搅拌机中，然后将所述重量组份的聚丙烯纤维用手分散开，加入到搅拌机中，先让骨料、水泥、高效减水剂、聚丙烯纤维干拌3分钟左右，然后再加水湿拌3分钟，即制得所述的聚丙烯纤维混凝土。
进一步的，所述的聚丙烯纤维主要包括以下成分：聚丙烯树脂原料80-90份，偶联剂2-5份，分散剂3-6份，阻燃剂1.5-3.5份，染色剂3.5-5.5份；所述的聚丙烯纤维的制备方法包括以下步骤：
a.使用合成树脂粉碎机将聚丙烯树脂原料粉碎，所述聚丙烯树脂原料等级为注塑级，熔点大于165℃，所述的聚丙烯树脂原料熔融指数为5-50g/10min，所述的合成树脂粉碎机是系统在物料粉碎过程中，其冷源形成一个闭路循环系统，使能源得到充分利用，节省能耗，使用液氮作为研磨介质，实现超低温粉碎、物料的防爆，防氧化等综合效果，粉碎用的冷源温度为零下20℃，粉碎细度为80-120目，然后将得到聚丙烯树脂原料细粉倒入可加热的搅拌罐中，搅拌速度为180-300r/min，干燥温度为100-120℃，干燥持续时间为1-5h，使其水分含量低于1％，备用；
b.给干燥后的聚丙烯树脂原料细粉中加入所述重量比例的偶联剂、分散剂、阻燃剂、染色剂，使用高速混合搅拌机进行机械搅拌混合，先以240-300r/min的转速搅拌2-3h，再以1000-1200r/min的转速搅拌15-30min，控制搅拌温度在80-100℃之间，使各种添加剂与聚丙烯树脂原料细粉混合均匀制得混合物；
c.将混合物通过反应型双螺杆挤出机进行熔融、挤压，熔融温度180-200℃，挤压温度为220-240℃，熔融挤压后的物料经喷丝组件进行喷丝，喷丝组件的孔径为0.3-0.5mm，喷丝后接入冷风冷却，冷风温度为20-30℃，吹风速度为0.5-1m/min，使冷却后的熔体纤维温度在20-30℃；
d.将冷却后的熔体纤维经过60-90℃的热辊拉伸，拉伸倍数为1.5-3.0倍，然后使用定尺切割机进行切割，控制长度在1000mm，集束；
e.将集束后的熔体纤维进行油浴，温度为90-110℃，油浴长度为2-5m，在油浴过程中进行牵伸，牵伸比为1:1.5，所述的油浴用的是二甲基硅油，具有耐热性、耐寒性、黏度随温度变化小，防水性、表面张力小，具有好的导热性、生理惰性、化学稳定性，油浴后的熔体纤维通过蒸汽、紧张、松弛热定型，蒸汽箱温度为100-120℃，紧张热定型温度为130-150℃，松弛热定型温度为110-130℃，松弛热定型时间为20-30分钟，切断成200mm长度的聚丙烯纤维；
f.将200mm长度的聚丙烯纤维采用等离子表面处理机进行处理，使用丙烯胺等离子处理，表面附着厚度50-100μm，处理时间30-60min，使丙烯胺通过等离子态形成聚合物，在聚丙烯纤维表面形成的涂层中含有大量的一级胺、少量的二级、三级胺及亚胺、腈等官能团，还有CO、CN等不饱和官能团，与空气结合后还生成少量的羰基、酰胺、醚、羧基官能团，使纤维的界面粘合性有所改善，提高表面附着力；
g.将表面处理后的冷却到室温，用裁剪机进行裁剪，长度范围50-60mm，包装，即制得所述的聚丙烯纤维。
进一步的，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂TMC-311，此产品可提高复合材料的抗冲击强度、流动性，用于无机填料与有机树脂的偶联，可增加其防水、防火、防腐能力。
进一步的，所述的分散剂为聚丙烯酸钠-烯丙醇溶液，其制备方法为：将亚硫酸氢钠和水按照1:20-30的体积比混合，搅拌溶解，加热至60-70℃，开始滴加丙烯酸和烯丙醇的混合物，其混合的体积比为1:3，总加入量为5-10％，然后再加入20-30％过硫酸铵的水溶液，滴加完毕后继续保温反应，然后降温冷却至30-40℃，用氢氧化钠水溶液中和至PH值为7-8，即得到粘稠状低分子量的聚丙烯酸钠-烯丙醇溶液。
进一步的，所述的阻燃剂为磷酸甲酯与乙二醇混合发生酯化反应制得，其中磷酸甲酯与乙二醇的摩尔体积比为5：4。
进一步的，所述的染色剂为酞菁绿，其分子是高度稳定的，具有很好的耐碱、酸性，不与溶剂反应，有很强的抵抗热和紫外线辐射的能力。
进一步的，所述的骨料是指天然河砂，细度模数3.5，表观密度2650kg/m3，堆积密度1500kg/m3，含泥量3-5％，含水量0.3％，云母含量3％，硫酸盐与硫化物含量1.5％，其他轻物质含量0.8％。
进一步的，所述的高效减水剂性能指标为：PH值7-9，减水率25-30％，水泥浆流动速度≥180mm，28d收缩率比(％)≤150，抗压强度比(％)R7≥125，R28≥110。
本发明制备的聚丙烯纤维混凝土具有很好的耐热性、化学稳定性，耐酸耐碱性极强，其物理力学性能较普通的混凝土大幅度增强，通过浇灌后形成的建筑物具有很强的抗压强度、静力弹性模量、劈裂抗拉强度、抗折强度等力学性能，与普通的混凝土相比，本发明的混凝土的耐磨能力，韧性、抗冲击性、抗龟裂、抗化学腐蚀和抗疲劳等耐久性都有显著提高，特别对改善混凝土的抗折方面有重要意义。
具体实施方式
实施例1：
一种聚丙烯纤维混凝土，所述的混凝土主要包括以下组份：聚丙烯纤维1.2份、水泥300份、骨料750份、高效减水剂1.6份、水150份；所述的聚丙烯纤维混凝土制备方法为：先将所述重量组份的骨料、水泥、高效减水剂放入强制性搅拌机中，然后将所述重量组份的聚丙烯纤维用手分散开，加入到搅拌机中，先让骨料、水泥、高效减水剂、聚丙烯纤维干拌3分钟左右，然后再加水湿拌3分钟，即制得所述的聚丙烯纤维混凝土。
其中，所述的聚丙烯纤维主要包括以下成分：聚丙烯树脂原料80份，偶联剂2份，分散剂3份，阻燃剂1.5份，染色剂3.5份；所述的聚丙烯纤维的制备方法包括以下步骤：
a.使用合成树脂粉碎机将聚丙烯树脂原料粉碎，所述聚丙烯树脂原料等级为注塑级，熔点大于165℃，所述的聚丙烯树脂原料熔融指数为5g/10min，所述的合成树脂粉碎机是系统在物料粉碎过程中，其冷源形成一个闭路循环系统，使能源得到充分利用，节省能耗，使用液氮作为研磨介质，实现超低温粉碎、物料的防爆，防氧化等综合效果，粉碎用的冷源温度为零下20℃，粉碎细度为80目，然后将得到聚丙烯树脂原料细粉倒入可加热的搅拌罐中，搅拌速度为180r/min，干燥温度为100℃，干燥持续时间为1h，使其水分含量低于1％，备用；
b.给干燥后的聚丙烯树脂原料细粉中加入所述重量比例的偶联剂、分散剂、阻燃剂、染色剂，使用高速混合搅拌机进行机械搅拌混合，先以240r/min的转速搅拌2h，再以1000r/min的转速搅拌15min，控制搅拌温度在80℃之间，使各种添加剂与聚丙烯树脂原料细粉混合均匀制得混合物；
c.将混合物通过反应型双螺杆挤出机进行熔融、挤压，熔融温度180℃，挤压温度为220℃，熔融挤压后的物料经喷丝组件进行喷丝，喷丝组件的孔径为0.3mm，喷丝后接入冷风冷却，冷风温度为20℃，吹风速度为0.5m/min，使冷却后的熔体纤维温度在20℃；
d.将冷却后的熔体纤维经过60℃的热辊拉伸，拉伸倍数为1.5倍，然后使用定尺切割机进行切割，控制长度在1000mm，集束；
e.将集束后的熔体纤维进行油浴，温度为90℃，油浴长度为2m，在油浴过程中进行牵伸，牵伸比为1:1.5，所述的油浴用的是二甲基硅油，具有耐热性、耐寒性、黏度随温度变化小，防水性、表面张力小，具有好的导热性、生理惰性、化学稳定性，油浴后的熔体纤维通过蒸汽、紧张、松弛热定型，蒸汽箱温度为100℃，紧张热定型温度为130℃，松弛热定型温度为110℃，松弛热定型时间为20分钟，切断成200mm长度的聚丙烯纤维；
f.将200mm长度的聚丙烯纤维采用等离子表面处理机进行处理，使用丙烯胺等离子处理，表面附着厚度50μm，处理时间30min，使丙烯胺通过等离子态形成聚合物，在聚丙烯纤维表面形成的涂层中含有大量的一级胺、少量的二级、三级胺及亚胺、腈等官能团，还有CO、CN等不饱和官能团，与空气结合后还生成少量的羰基、酰胺、醚、羧基官能团，使纤维的界面粘合性有所改善，提高表面附着力；
g.将表面处理后的冷却到室温，用裁剪机进行裁剪，长度范围50mm，包装，即制得所述的聚丙烯纤维。
其中，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂TMC-311，此产品可提高复合材料的抗冲击强度、流动性，用于无机填料与有机树脂的偶联，可增加其防水、防火、防腐能力。所述的分散剂为聚丙烯酸钠-烯丙醇溶液，其制备方法为：将亚硫酸氢钠和水按照1:20的体积比混合，搅拌溶解，加热至60℃，开始滴加丙烯酸和烯丙醇的混合物，其混合的体积比为1:3，总加入量为5％，然后再加入20％过硫酸铵的水溶液，滴加完毕后继续保温反应，然后降温冷却至30℃，用氢氧化钠水溶液中和至PH值为7，即得到粘稠状低分子量的聚丙烯酸钠-烯丙醇溶液。所述的阻燃剂为磷酸甲酯与乙二醇混合发生酯化反应制得，其中磷酸甲酯与乙二醇的摩尔体积比为5：4。所述的染色剂为酞菁绿，其分子是高度稳定的，具有很好的耐碱、酸性，不与溶剂反应，有很强的抵抗热和紫外线辐射的能力。所述的骨料是指天然河砂，细度模数3.5，表观密度2650kg/m3，堆积密度1500kg/m3，含泥量3％，含水量0.3％，云母含量3％，硫酸盐与硫化物含量1.5％，其他轻物质含量0.8％。所述的高效减水剂性能指标为：PH值7，减水率25％，水泥浆流动速度180mm，28d收缩率比(％)50，抗压强度比(％)R7＝125，R28＝110。
实施例2：
一种聚丙烯纤维混凝土，所述的混凝土主要包括以下组份：聚丙烯纤维1.35份、水泥325份、骨料800份、高效减水剂1.7份、水175份；所述的新型聚丙烯纤维混凝土制备方法为：先将所述重量组份的骨料、水泥、高效减水剂放入强制性搅拌机中，然后将所述重量组份的聚丙烯纤维用手分散开，加入到搅拌机中，先让骨料、水泥、高效减水剂、聚丙烯纤维干拌3分钟左右，然后再加水湿拌3分钟，即制得所述的聚丙烯纤维混凝土。
其中，所述的聚丙烯纤维主要包括以下成分：聚丙烯树脂原料85份，偶联剂3.5份，分散剂4.5份，阻燃剂2.5份，染色剂4.5份；所述的聚丙烯纤维的制备方法包括以下步骤：
a.使用合成树脂粉碎机将聚丙烯树脂原料粉碎，所述聚丙烯树脂原料等级为注塑级，熔点大于165℃，所述的聚丙烯树脂原料熔融指数为27.5g/10min，所述的合成树脂粉碎机是系统在物料粉碎过程中，其冷源形成一个闭路循环系统，使能源得到充分利用，节省能耗，使用液氮作为研磨介质，实现超低温粉碎、物料的防爆，防氧化等综合效果，粉碎用的冷源温度为零下20℃，粉碎细度为100目，然后将得到聚丙烯树脂原料细粉倒入可加热的搅拌罐中，搅拌速度为240r/min，干燥温度为110℃，干燥持续时间为3h，使其水分含量低于1％，备用；
b.给干燥后的聚丙烯树脂原料细粉中加入所述重量比例的偶联剂、分散剂、阻燃剂、染色剂，使用高速混合搅拌机进行机械搅拌混合，先以270r/min的转速搅拌2.5h，再以1100r/min的转速搅拌22.5min，控制搅拌温度在90℃之间，使各种添加剂与聚丙烯树脂原料细粉混合均匀制得混合物；
c.将混合物通过反应型双螺杆挤出机进行熔融、挤压，熔融温度240℃，挤压温度为230℃，熔融挤压后的物料经喷丝组件进行喷丝，喷丝组件的孔径为0.4mm，喷丝后接入冷风冷却，冷风温度为25℃，吹风速度为0.75m/min，使冷却后的熔体纤维温度在25℃；
d.将冷却后的熔体纤维经过75℃的热辊拉伸，拉伸倍数为2.25倍，然后使用定尺切割机进行切割，控制长度在1000mm，集束；
e.将集束后的熔体纤维进行油浴，温度为100℃，油浴长度为3.5m，在油浴过程中进行牵伸，牵伸比为1:1.5，所述的油浴用的是二甲基硅油，具有耐热性、耐寒性、黏度随温度变化小，防水性、表面张力小，具有好的导热性、生理惰性、化学稳定性，油浴后的熔体纤维通过蒸汽、紧张、松弛热定型，蒸汽箱温度为110℃，紧张热定型温度为140℃，松弛热定型温度为120℃，松弛热定型时间为25分钟，切断成200mm长度的聚丙烯纤维；
f.将200mm长度的聚丙烯纤维采用等离子表面处理机进行处理，使用丙烯胺等离子处理，表面附着厚度75μm，处理时间45min，使丙烯胺通过等离子态形成聚合物，在聚丙烯纤维表面形成的涂层中含有大量的一级胺、少量的二级、三级胺及亚胺、腈等官能团，还有CO、CN等不饱和官能团，与空气结合后还生成少量的羰基、酰胺、醚、羧基官能团，使纤维的界面粘合性有所改善，提高表面附着力；
g.将表面处理后的冷却到室温，用裁剪机进行裁剪，长度范围55mm，包装，即制得所述的聚丙烯纤维。
其中，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂TMC-311，此产品可提高复合材料的抗冲击强度、流动性，用于无机填料与有机树脂的偶联，可增加其防水、防火、防腐能力。所述的分散剂为聚丙烯酸钠-烯丙醇溶液，其制备方法为：将亚硫酸氢钠和水按照1:25的体积比混合，搅拌溶解，加热至65℃，开始滴加丙烯酸和烯丙醇的混合物，其混合的体积比为1:3，总加入量为7.5％，然后再加入25％过硫酸铵的水溶液，滴加完毕后继续保温反应，然后降温冷却至35℃，用氢氧化钠水溶液中和至PH值为7.5，即得到粘稠状低分子量的聚丙烯酸钠-烯丙醇溶液。所述的阻燃剂为磷酸甲酯与乙二醇混合发生酯化反应制得，其中磷酸甲酯与乙二醇的摩尔体积比为5：4。所述的染色剂为酞菁绿，其分子是高度稳定的，具有很好的耐碱、酸性，不与溶剂反应，有很强的抵抗热和紫外线辐射的能力。所述的骨料是指天然河砂，细度模数3.5，表观密度2650kg/m3，堆积密度1500kg/m3，含泥量4％，含水量0.3％，云母含量3％，硫酸盐与硫化物含量1.5％，其他轻物质含量0.8％。所述的高效减水剂性能指标为：PH值8，减水率27.5％，水泥浆流动速度200mm，28d收缩率比(％)100，抗压强度比(％)R7＝150，R28＝120。
实施例3：
一种聚丙烯纤维混凝土，所述的混凝土主要包括以下组份：聚丙烯纤维1.5份、水泥350份、骨料850份、高效减水剂1.8份、水200份；所述的聚丙烯纤维混凝土制备方法为：先将所述重量组份的骨料、水泥、高效减水剂放入强制性搅拌机中，然后将所述重量组份的聚丙烯纤维用手分散开，加入到搅拌机中，先让骨料、水泥、高效减水剂、聚丙烯纤维干拌3分钟左右，然后再加水湿拌3分钟，即制得所述的聚丙烯纤维混凝土。
其中，所述的聚丙烯纤维主要包括以下成分：聚丙烯树脂原料90份，偶联剂5份，分散剂6份，阻燃剂3.5份，染色剂5.5份；所述的聚丙烯纤维的制备方法包括以下步骤：
a.使用合成树脂粉碎机将聚丙烯树脂原料粉碎，所述聚丙烯树脂原料等级为注塑级，熔点大于165℃，所述的聚丙烯树脂原料熔融指数为50g/10min，所述的合成树脂粉碎机是系统在物料粉碎过程中，其冷源形成一个闭路循环系统，使能源得到充分利用，节省能耗，使用液氮作为研磨介质，实现超低温粉碎、物料的防爆，防氧化等综合效果，粉碎用的冷源温度为零下20℃，粉碎细度为120目，然后将得到聚丙烯树脂原料细粉倒入可加热的搅拌罐中，搅拌速度为300r/min，干燥温度为120℃，干燥持续时间为5h，使其水分含量低于1％，备用；
b.给干燥后的聚丙烯树脂原料细粉中加入所述重量比例的偶联剂、分散剂、阻燃剂、染色剂，使用高速混合搅拌机进行机械搅拌混合，先以300r/min的转速搅拌3h，再以1200r/min的转速搅拌30min，控制搅拌温度在100℃之间，使各种添加剂与聚丙烯树脂原料细粉混合均匀制得混合物；
c.将混合物通过反应型双螺杆挤出机进行熔融、挤压，熔融温度200℃，挤压温度为240℃，熔融挤压后的物料经喷丝组件进行喷丝，喷丝组件的孔径为0.5mm，喷丝后接入冷风冷却，冷风温度为30℃，吹风速度为1m/min，使冷却后的熔体纤维温度在30℃；
d.将冷却后的熔体纤维经过90℃的热辊拉伸，拉伸倍数为3.0倍，然后使用定尺切割机进行切割，控制长度在1000mm，集束；
e.将集束后的熔体纤维进行油浴，温度为110℃，油浴长度为5m，在油浴过程中进行牵伸，牵伸比为1:1.5，所述的油浴用的是二甲基硅油，具有耐热性、耐寒性、黏度随温度变化小，防水性、表面张力小，具有好的导热性、生理惰性、化学稳定性，油浴后的熔体纤维通过蒸汽、紧张、松弛热定型，蒸汽箱温度为120℃，紧张热定型温度为150℃，松弛热定型温度为130℃，松弛热定型时间为30分钟，切断成200mm长度的聚丙烯纤维；
f.将200mm长度的聚丙烯纤维采用等离子表面处理机进行处理，使用丙烯胺等离子处理，表面附着厚度100μm，处理时间60min，使丙烯胺通过等离子态形成聚合物，在聚丙烯纤维表面形成的涂层中含有大量的一级胺、少量的二级、三级胺及亚胺、腈等官能团，还有CO、CN等不饱和官能团，与空气结合后还生成少量的羰基、酰胺、醚、羧基官能团，使纤维的界面粘合性有所改善，提高表面附着力；
g.将表面处理后的冷却到室温，用裁剪机进行裁剪，长度范围60mm，包装，即制得所述的聚丙烯纤维。
其中，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂TMC-311，此产品可提高复合材料的抗冲击强度、流动性，用于无机填料与有机树脂的偶联，可增加其防水、防火、防腐能力。所述的分散剂为聚丙烯酸钠-烯丙醇溶液，其制备方法为：将亚硫酸氢钠和水按照1:30的体积比混合，搅拌溶解，加热至70℃，开始滴加丙烯酸和烯丙醇的混合物，其混合的体积比为1:3，总加入量为10％，然后再加入30％过硫酸铵的水溶液，滴加完毕后继续保温反应，然后降温冷却至40℃，用氢氧化钠水溶液中和至PH值为8，即得到粘稠状低分子量的聚丙烯酸钠-烯丙醇溶液。所述的阻燃剂为磷酸甲酯与乙二醇混合发生酯化反应制得，其中磷酸甲酯与乙二醇的摩尔体积比为5：4。所述的染色剂为酞菁绿，其分子是高度稳定的，具有很好的耐碱、酸性，不与溶剂反应，有很强的抵抗热和紫外线辐射的能力。所述的骨料是指天然河砂，细度模数3.5，表观密度2650kg/m3，堆积密度1500kg/m3，含泥量5％，含水量0.3％，云母含量3％，硫酸盐与硫化物含量1.5％，其他轻物质含量0.8％。所述的高效减水剂性能指标为：PH值9，减水率30％，水泥浆流动速度220mm，28d收缩率比(％)150，抗压强度比(％)R7＝175，R28＝130。
具体实验方法如下：
一、混凝土抗压强度的试验方法
1.实验标准：根据SL352－2006《水工混凝土试验规程》规定150mm的立方体混凝土试件为混凝土立方体抗压强度的标准试件，在标准条件(标准养护室的温度应控制在20℃±5℃，相对湿度在95％以上或在20℃±3℃的饱和石灰水中)下养护到28d龄期，按照试验规程检测混凝土的抗压强度值即混凝土立方体的抗压强度。若试件尺寸满足骨料最大粒径的规定，可采用非标准试件，通过换算系数换算为标准试件的抗压强度。试验采用的是万能压力试验机，最大量程为2000kN，精度为0.2％。
2.实验步骤：本试验混凝土试件尺寸为100×100×100mm的立方体试件，分别按照实施例1、实施例2、实施例3的制备的聚丙烯纤维混凝土，然后将每个实施例制备的混凝土进行浇筑，每组制成三个混凝土试件，实验步骤如下：
(1)试件的浇筑：
混凝土浇筑前，先清理试模，保证无杂质，再将机油均匀的刷在试模内表面，方便以后拆模。把搅拌好的混凝土拌合物装入试模，略填多点，超过试模高度，然后把试模置于振动台上，充分振捣直至表面开始泛浆，振捣时间不要过长，防止混凝土离析，振捣结束后用抹子沿试模边缘将多余的混凝土刮去，并及时给混凝土抹平表面。
(2)试件的养护：
混凝土试件成型后，用塑料薄膜覆盖试件表面，来防止水分蒸发流失，并在温度为20士5℃情况下静置24小时后编号拆模。将拆模后的试件立即放入的标准养护室(20士2℃，湿度为95％以上)中进行养护。
(3)试件加压直至破坏：
1)试件从养护地点取出后，将试件表面擦拭干净，检查外观，若试件有明显缺陷破坏，应直接废弃。并测量试件尺寸，精确至1mm，若实测尺寸与公称尺寸的误差不超过1mm，则按共称尺寸计算。
2)将压力机承压板面擦干净；把试件安装在试验机的下压板正下方，保证试件承压面与试件成型面垂直。试件中心与试验机下压板中心对准，开动试验机，当上压板与试件接近时，调整球座，使接触受力均衡；
3)在试验加压过程中，调节试验机油门保持均匀加荷。试验规程规定以0.3～0.5MPa/s的速度连续而均匀加载。本试验在加载过程中，水胶比为0.50的混凝土加载速度控制在0.4MPa/s左右；水胶比为0.30的混凝土加载速度控制在0.5MPa/s左右。
4)当试件开始急剧变形，接近结构破坏时，停止调整试验机油门，直至混凝土破坏。然后加载结束，记录破坏荷载。
3.试验结果计算
混凝土立方体抗压强度应按下式计算(精确至0.1MPa)：
式中fcc——混凝土立方体抗压强度，MPa；
P——试件破坏荷载，N；
A——试件承压面积，mm2；
本次试验为每组3个试件，以所测的9个试件的算术平均值作为该组试件的试验结果。三个试件强度中的最大值或者最小值之一，与中间值的容许差值为±15％，如果超出这个界限，则该最大值或者最小值应该取为中间值。若实验中有2个测量值与中间值的差值均超过了中间值的15％，那么该组试验应当重新做。
4.具体试验及试验结果
本试验是在最大量程分为2000kN，精度为0.2％的万能压力试验机上进行试验。2个水胶比系列的混凝土立方体试件在7d、28d、与90d龄期时的抗压强度如下表所示。
二、混凝土抗折强度的试验方法
1.本试验采用边长为150×150×150mm的立方体试件，分别按照实施例1、实施例2、实施例3的制备的聚丙烯纤维混凝土，然后将每个实施例制备的混凝土进行浇筑，每组制成三个混凝土试件，浇筑方法与抗压强度的相同。
2.试验步骤如下：
(1)试件从养护地点取出后，将试件表面擦拭干净，检查外观，若试件有明显缺陷破坏，应直接废弃。并测量试件尺寸，精确至1mm，若实测尺寸与公称尺寸的误差不超过1mm，则按共称尺寸计算。用铅笔在试件上标出支座和加载点的准确位置。
(2)依据规范要求调整加载装置和支座位置，先把半圆柱垫条安装在定位架上，使其在压力试验机的上下端承压板与试件之间，再将试件安放在压力试验机下端承压板的中心位置，并且选择试件成型时的侧面作为承压面，其方向垂直于试件成型时的顶面。检查支座及压头位置，其中的间距偏差不大于lmm。
(3)待一切准备工作完毕后，启动压力试验机，当加载装置与试件靠近时，调整加载装置与支座，使其接触均衡。根据《水工混凝土试验规程》规定，以的加载速度连续均匀加载。当试件接近破坏时，停止调整试验机油门，直至其发生破坏，记录破坏时的荷载及破坏位置。若折断面出现在加载装置中部的三分点之外时，则该试件将作废。
3.实验结果计算：
混凝土抗弯强度按下式计算(精确至0.01MPa)：
式中ff——混凝土抗弯强度，MPa；
P——破坏荷载，N；
l——支座间距(即跨度)l＝3h，mm；
b——试件截面宽度，mm；
h——试件截面高度，mm。
混凝土抗折强度的计算应精确至0.01MPa。以每组3个试件测值的算术平均值作为该组试件的试验结果值。如果三个测值中的最大值或最小值，出现有一个测值与中间值的差值，超过中间值的15％的情况，应剔除该值，取余下2个试件的平均值作为试验结果。如果最大值和最小值两个测值与中间值的差，均超过中间值的15％，则该组试验应重新做，该组试件的试验结果无效。若折断面未在加载装置中部的三分点间的纯受弯区段，则该试件也作废。
4.具体试验及试验结果
本试验测定了不同聚丙烯纤维掺量的卵石混凝土试件在7d、28d和90d龄期时的混凝土抗折强度，试验结果如下表所示：
实验结果：由以上实验数据可以得出，本发明的混凝土制备的建筑体具有很好的力学性能，具有很好的市场前景和价值。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种聚丙烯纤维混凝土，其特征在于，所述的混凝土主要包括以下组份：聚丙烯纤维1.2-1.5份、水泥300-350份、骨料750-850份、高效减水剂1.6-1.8份、水150-200份；所述的聚丙烯纤维混凝土制备方法为：先将所述重量组份的骨料、水泥、高效减水剂放入强制性搅拌机中，然后将所述重量组份的聚丙烯纤维用手分散开，加入到搅拌机中，先让骨料、水泥、高效减水剂、聚丙烯纤维干拌3分钟左右，然后再加水湿拌3分钟，即制得所述的聚丙烯纤维混凝土；所述的聚丙烯纤维主要包括以下成分：聚丙烯树脂原料80-90份，偶联剂2-5份，分散剂3-6份，阻燃剂1.5-3.5份，染色剂3.5-5.5份；所述的聚丙烯纤维的制备方法包括以下步骤：
a.使用合成树脂粉碎机将聚丙烯树脂原料粉碎，所述聚丙烯树脂原料等级为注塑级，熔点大于165℃，所述的聚丙烯树脂原料熔融指数为5-50g/10min，粉碎用的冷源温度为零下20℃，粉碎细度为80-120目，然后将得到聚丙烯树脂原料细粉倒入可加热的搅拌罐中，搅拌速度为180-300r/min，干燥温度为100-120℃，干燥持续时间为1-5h，使其水分含量低于1％，备用；
b.给干燥后的聚丙烯树脂原料细粉中加入所述重量比例的偶联剂、分散剂、阻燃剂、染色剂，使用高速混合搅拌机进行机械搅拌混合，先以240-300r/min的转速搅拌2-3h，再以1000-1200r/min的转速搅拌15-30min，控制搅拌温度在80-100℃之间；
c.将混合物通过反应型双螺杆挤出机进行熔融、挤压，熔融温度180-200℃，挤压温度为220-240℃，熔融挤压后的物料经喷丝组件进行喷丝，喷丝组件的孔径为0.3-0.5mm，喷丝后接入冷风冷却，冷风温度为20-30℃，吹风速度为0.5-1m/min，使冷却后的熔体纤维温度在20-30℃；
d.将冷却后的熔体纤维经过60-90℃的热辊拉伸，拉伸倍数为1.5-3.0倍，然后使用定尺切割机进行切割，控制长度在1000mm，集束；
e.将集束后的熔体纤维进行油浴，温度为90-110℃，油浴长度为2-5m，在油浴过程中进行牵伸，牵伸比为1:1.5；
f.将200mm长度的聚丙烯纤维采用等离子表面处理机进行处理，使用丙烯胺等离子处理，表面附着厚度50-100μm，处理时间30-60min；
g.将表面处理后的聚丙烯纤维冷却到室温，用裁剪机进行裁剪，长度范围50-60mm，包装，即制得所述的聚丙烯纤维；
所述的骨料是指天然河砂，细度模数3.5，表观密度2650k g/m3 ，堆积密度1500k g/m3，含泥量3-5％，含水量0.3％，云母含量3％，硫酸盐与硫化物含量1.5％，其他轻物质含量0.8％；
所述的高效减水剂性能指标为：pH 值7-9，减水率25-30％，水泥浆流动速度≥180mm，28d收缩率比(％)≤150，抗压强度比(％)R7≥125，R28≥110。
2.如权利要求1所述的一种聚丙烯纤维混凝土，其特征在于，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂TMC-311。
3.如权利要求1所述的一种聚丙烯纤维混凝土，其特征在于，所述的分散剂为聚丙烯酸钠-烯丙醇溶液，其制备方法为：将亚硫酸氢钠和水按照1:20-30的体积比混合，搅拌溶解，加热至60-70℃，开始滴加丙烯酸和烯丙醇的混合物，其混合的体积比为1:3，总加入量为5-10％，然后再加入20-30％过硫酸铵的水溶液，滴加完毕后继续保温反应，然后降温冷却至30-40℃，用氢氧化钠水溶液中和至pH 值为7-8，即得到粘稠状低分子量的聚丙烯酸钠-烯丙醇溶液。
4.如权利要求1所述的一种聚丙烯纤维混凝土，其特征在于，所述的阻燃剂为磷酸甲酯与乙二醇混合发生酯化反应制得，其中磷酸甲酯与乙二醇的摩尔体积比为5：4。
5.如权利要求1所述的一种聚丙烯纤维混凝土，其特征在于，所述的染色剂为酞菁绿。
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CN109233593A (zh) * 2018-08-03 2019-01-18 柏焕玉 一种聚氨酯建筑材料雾化喷涂涂料制备及其使用方法
CN110963752A (zh) * 2019-12-27 2020-04-07 佛山科学技术学院 一种耐酸混凝土及其制备方法和应用
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101830676A (zh) * 2010-05-24 2010-09-15 同济大学 一种抗剪混凝土及其制备方法
KR101001978B1 (ko) * 2010-07-13 2010-12-17 삼중씨엠텍(주) 방수기능성 칼라 투수 콘크리트 혼합재 및 이를 사용한 칼라 투수 콘크리트 시공방법
CN105419081A (zh) * 2014-09-05 2016-03-23 青岛颐世保塑料有限公司 一种环保阻燃聚丙烯材料及其制备方法
CN104310892A (zh) * 2014-10-15 2015-01-28 上海理工大学 一种聚丙烯纤维混凝土的制备方法
CN104530569A (zh) * 2015-01-30 2015-04-22 山东道恩高分子材料股份有限公司 一种环保高光炫彩聚丙烯材料及其制造方法

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