CN108314384B - 透水抗腐蚀混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土用粘合剂及其在混凝土中的应用。所述混凝土用粘合剂，为改性聚氨酯粘合剂和/或丙烯酸类粘合剂，其中所述改性聚氨酯粘合剂，采用下述方法制备而成：将聚醚多元醇、3‑(2,3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、1‑丁基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液、二苯基甲烷二异氰酸酯加入反应釜，搅拌反应2‑4h；再加入二月桂酸二丁基锡搅拌反应，然后加入乙二胺搅拌反应，最后加入1,4‑丁二醇搅拌反应。本发明混凝土用粘合剂，具有很好的粘性，具有较好的耐水性，耐腐蚀性，能够有效的修复混凝土的抗裂，同时施工方便，适用范围广。

Description

透水抗腐蚀混凝土
技术领域
本发明涉及一种混凝土用粘合剂及其在混凝土中的应用。
背景技术
混凝土建筑物和构筑物中，很多由于设计、施工的缺陷和长期使用过程中的老化、损伤及灾害，造成混凝土结构开裂、抗震性能不良、承载力不足等影响其安全及使用功能的问题，目前的作法是经常在混凝土表面洒水进行养护，或者进行修补。但这些方法都比较麻烦，操作不太方便。可以在混凝土中加入胶粘剂，以增强混凝土之间的粘性，市场上的混凝土粘合剂各种各样、质量参差不齐，存在着作用时间短、抗水性差的缺点，因此，对于现有的混凝土粘合剂需要进一步的改进，提高性能。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明采用如下技术方案：
一种混凝土用粘合剂，为改性聚氨酯粘合剂和/或丙烯酸类粘合剂。
所述改性聚氨酯粘合剂，采用下述方法制备而成：将聚醚多元醇、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液、二苯基甲烷二异氰酸酯按质量比为1：(0.03-0.09)：(0.05-0.15)：(0.1-0.2)在氮气条件下加入反应釜中，在温度为75-85℃，以转速为200-500r/min搅拌反应2-4h；将温度控制为75-85℃，加入聚醚多元醇重量0.1-0.5％的二月桂酸二丁基锡以转速为200-500r/min搅拌20-40min，然后加入聚醚多元醇重量0.5-1％的乙二胺以转速为200-500r/min搅拌4-10min，最后加入聚醚多元醇重量1.5-2.5％的1,4-丁二醇以转速为200-500r/min搅拌20-30min，冷却至室温，即得。
所述1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液中1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量分数为15-35％。
作为优选，所述粘合剂由60-70wt％改性聚氨酯粘合剂和30-40wt％丙烯酸类粘合剂组成。
本发明还提供了上述凝土用粘合剂在混凝土中应用。
本发明混凝土用粘合剂，具有很好的粘性，具有较好的耐水性，耐腐蚀性，能够有效的修复混凝土的抗裂，同时施工方便，适用范围广。
具体实施方式
将透水抗腐蚀混凝土倒入模具内，在成型压力4MPa、成型时间90秒的工艺条件下，采用静压成型的方式得到尺寸为Φ100×60mm的试样。将试样连同模具放入温度为20℃、相对湿度为95％的养护室中，养护24小时后脱模，然后将试样继续置于温度为20℃、相对湿度为95％的养护室中直至养护龄期满28天(养护龄期从搅拌加水时计算)。
透水率(15℃)、弯拉强度(28d)：按照CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》标准对各试样进行测试。
磨坑长度：按照JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》进行。
氯离子扩散系数：按照文俊强博士学位论文《石灰石粉作混凝土掺合料的性能研究及机理分析》6.4.1抗氯离子渗透性能试验进行，测试仪器为天津庆达试验仪器公司的型号为NEL-PDR的氯离子渗透率快速测定仪。
实施例中1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐按照周静、王晖发表的论文《微波法制备咪唑类离子液体》中1.2节所示方法进行制备。
实施例中丙烯酸类粘合剂按照申请号为201510052117.9的中国专利中实施例1所示方法制备。
实施例中玄武岩碎石由承德天水风动矿山配件有限公司提供，规格为5-10mm，堆积密度2.3kg/m3。
实施例中P.O 42.5R硅酸盐水泥为东莞华润水泥厂有限公司提供的P.O 42.5R普通硅酸盐水泥。
实施例中聚醚多元醇为山东蓝星东大化工有限责任公司提供的牌号为EP-330N(G)的聚醚多元醇，羟值为32.5-35.5mgKOH/g。
实施例中3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，CAS号：2530-83-8。
实施例中二苯基甲烷二异氰酸酯，CAS号：5101-68-8。
实施例中二月桂酸二丁基锡，CAS号：77-58-7。
实施例中乙二胺，CAS号：107-15-3。
实施例中1,4-丁二醇，CAS号：110-63-4。
实施例中偏高岭土为石家庄艾伦矿产品有限公司提供的325目混凝土用偏高岭土，加工类型：煅烧高岭土。
实施例中聚丙烯纤维为常州市天怡工程纤维有限公司提供的直径为18μm、长度为6mm的聚丙烯纤维。
实施例1
透水抗腐蚀混凝土，由下述重量份的原料制备而成：粗骨料1450份、粘合剂30份、硅酸盐水泥330份、聚丙烯纤维7份、细骨料30份、水120份。
所述粗骨料为玄武岩碎石。
所述硅酸盐水泥为P.O 42.5R硅酸盐水泥。
所述粘合剂为聚氨酯粘合剂。
所述聚氨酯粘合剂的加工方法是：将聚醚多元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯按质量比为1：0.15在氮气条件下加入反应釜中，在温度为80℃，以转速为300r/min搅拌反应3h；将温度控制为80℃，加入聚醚多元醇重量0.2％的二月桂酸二丁基锡以转速为300r/min搅拌30min，然后加入聚醚多元醇重量0.75％的乙二胺以转速为300r/min搅拌6min，最后加入聚醚多元醇重量2％的1,4-丁二醇以转速为300r/min搅拌25min，冷却至室温，即得改性聚氨酯粘合剂。
所述细骨料为偏高岭土。
上述透水抗腐蚀混凝土的加工方法，包括以下步骤：
将粗骨料、细骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌60s，然后加入粘合剂、水继续以转速为90r/min搅拌3min混合均匀即得透水抗腐蚀混凝土。
实施例2
透水抗腐蚀混凝土，由下述重量份的原料制备而成：粗骨料1450份、粘合剂30份、硅酸盐水泥330份、聚丙烯纤维7份、细骨料30份、水120份。
所述粗骨料为玄武岩碎石。
所述硅酸盐水泥为P.O 42.5R硅酸盐水泥。
所述粘合剂为改性聚氨酯粘合剂。
所述改性聚氨酯粘合剂的加工方法是：将聚醚多元醇、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液、二苯基甲烷二异氰酸酯按质量比为1：0.05：0.1：0.15在氮气条件下加入反应釜中，在温度为80℃，以转速为300r/min搅拌反应3h；将温度控制为80℃，加入聚醚多元醇重量0.2％的二月桂酸二丁基锡以转速为300r/min搅拌30min，然后加入聚醚多元醇重量0.75％的乙二胺以转速为300r/min搅拌6min，最后加入聚醚多元醇重量2％的1,4-丁二醇以转速为300r/min搅拌25min，冷却至室温，即得改性聚氨酯粘合剂。
所述1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液中1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量分数为25％。
所述细骨料为偏高岭土。
上述透水抗腐蚀混凝土的加工方法，包括以下步骤：
将粗骨料、细骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌60s，然后加入粘合剂、水继续以转速为90r/min搅拌3min混合均匀即得透水抗腐蚀混凝土。
实施例3
透水抗腐蚀混凝土，由下述重量份的原料制备而成：粗骨料1450份、粘合剂30份、硅酸盐水泥330份、聚丙烯纤维7份、细骨料30份、水120份。
所述粗骨料为玄武岩碎石。
所述硅酸盐水泥为P.O 42.5R硅酸盐水泥。
所述粘合剂为改性聚氨酯粘合剂。
所述改性聚氨酯粘合剂的加工方法是：将聚醚多元醇、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、二苯基甲烷二异氰酸酯按质量比为1：0.05：0.15在氮气条件下加入反应釜中，在温度为80℃，以转速为300r/min搅拌反应3h；将温度控制为80℃，加入聚醚多元醇重量0.2％的二月桂酸二丁基锡以转速为300r/min搅拌30min，然后加入聚醚多元醇重量0.75％的乙二胺以转速为300r/min搅拌6min，最后加入聚醚多元醇重量2％的1,4-丁二醇以转速为300r/min搅拌25min，冷却至室温，即得改性聚氨酯粘合剂。
所述细骨料为偏高岭土。
上述透水抗腐蚀混凝土的加工方法，包括以下步骤：
将粗骨料、细骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌60s，然后加入粘合剂、水继续以转速为90r/min搅拌3min混合均匀即得透水抗腐蚀混凝土。
实施例4
透水抗腐蚀混凝土，由下述重量份的原料制备而成：粗骨料1450份、粘合剂30份、硅酸盐水泥330份、聚丙烯纤维7份、细骨料30份、水120份。
所述粗骨料为玄武岩碎石。
所述硅酸盐水泥为P.O 42.5R硅酸盐水泥。
所述粘合剂为丙烯酸类粘合剂。
所述细骨料为偏高岭土。
上述透水抗腐蚀混凝土的加工方法，包括以下步骤：
将粗骨料、细骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌60s，然后加入粘合剂、水继续以转速为90r/min搅拌3min混合均匀即得透水抗腐蚀混凝土。
实施例5
透水抗腐蚀混凝土，由下述重量份的原料制备而成：粗骨料1450份、粘合剂30份、硅酸盐水泥330份、聚丙烯纤维7份、细骨料30份、水120份。
所述粗骨料为玄武岩碎石。
所述硅酸盐水泥为P.O 42.5R硅酸盐水泥。
所述粘合剂由65wt％改性聚氨酯粘合剂和35wt％丙烯酸类粘合剂混合而成。
所述改性聚氨酯粘合剂的加工方法是：将聚醚多元醇、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液、二苯基甲烷二异氰酸酯按质量比为1：0.05：0.1：0.15在氮气条件下加入反应釜中，在温度为80℃，以转速为300r/min搅拌反应3h；将温度控制为80℃，加入聚醚多元醇重量0.2％的二月桂酸二丁基锡以转速为300r/min搅拌30min，然后加入聚醚多元醇重量0.75％的乙二胺以转速为300r/min搅拌6min，最后加入聚醚多元醇重量2％的1,4-丁二醇以转速为300r/min搅拌25min，冷却至室温，即得改性聚氨酯粘合剂。
所述1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液中1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量分数为25％。
所述细骨料为偏高岭土。
上述透水抗腐蚀混凝土的加工方法，包括以下步骤：
将粗骨料、细骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌60s，然后加入粘合剂、水继续以转速为90r/min搅拌3min混合均匀即得透水抗腐蚀混凝土。透水抗腐蚀混凝土性能测试结果：透水率(15℃)为3.9mm/s，弯拉强度(28d)为5.2MPa，磨坑长度为8mm，氯离子扩散系数为4.49×10-12m2/s。
测试例1
对实施例1-4制备的透水抗腐蚀混凝土进行性能测试，具体测试结果见表1。
表1：性能测试结果表
单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
透水率(15℃) mm/s 3.2 3.6 3.3 3.5
弯拉强度(28d) MPa 4.0 4.7 4.3 4.4
磨坑长度 mm 19 11 17 14
氯离子扩散系数 m<sup>2</sup>/s 5.81×10<sup>-12</sup> 5.08×10<sup>-12</sup> 5.34×10<sup>-12</sup> 5.19×10<sup>-12</sup>
本发明通过大量研究，对聚氨酯粘合剂进行改性，有效地使透水混凝土中各组分结合，改善了透水混凝土的透水性、耐磨性能、抗氯离子腐蚀性能。能够满足各种对于混凝土有透水要求的工程需要，有利于维护生态平衡和实现可持续发展。
本发明混凝土用粘合剂，具有很好的粘性，具有较好的耐水性，耐腐蚀性，能够有效的修复混凝土的抗裂，同时施工方便，适用范围广。

Claims (1)

1.一种透水抗腐蚀混凝土，其特征在于，由下述重量份的原料制备而成：粗骨料1450份、粘合剂30份、硅酸盐水泥330份、聚丙烯纤维7份、细骨料30份、水120份；
所述粗骨料为玄武岩碎石；
所述硅酸盐水泥为P.O 42.5R硅酸盐水泥；
所述粘合剂由65wt％改性聚氨酯粘合剂和35wt％丙烯酸类粘合剂混合而成；
所述改性聚氨酯粘合剂的加工方法是：将聚醚多元醇、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液、二苯基甲烷二异氰酸酯按质量比为1：0.05：0.1：0.15在氮气条件下加入反应釜中，在温度为80℃，以转速为300r/min搅拌反应3h；将温度控制为80℃，加入聚醚多元醇重量0.2％的二月桂酸二丁基锡以转速为300r/min搅拌30min，然后加入聚醚多元醇重量0.75％的乙二胺以转速为300r/min搅拌6min，最后加入聚醚多元醇重量2％的1,4-丁二醇以转速为300r/min搅拌25min，冷却至室温，即得改性聚氨酯粘合剂；
所述1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液中1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量分数为25％；
所述细骨料为偏高岭土；
上述透水抗腐蚀混凝土的加工方法，包括以下步骤：
将粗骨料、细骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌60s，然后加入粘合剂、水继续以转速为90r/min搅拌3min混合均匀即得透水抗腐蚀混凝土；透水抗腐蚀混凝土性能测试结果：15℃下透水率为3.9mm/s，28d弯拉强度为5.2MPa，磨坑长度为8mm，氯离子扩散系数为4.49×10-12m2/s。
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