CN111499284A - 一种抗开裂再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗开裂再生混凝土及其制备方法，混凝土使用时，若混凝土表面出现裂缝，改性纳米管中的聚氨酯聚合物交联纳米管出现断裂，可通过环境高温使得双硫键和热氢键相互配合，实现裂缝自修复；同时在该情况下，高温可使具有温度响应性纳米管形态变化成囊泡状，体积收缩，使得混凝土内部出现组分移动，在温度降低后囊泡状恢复成纳米管形态，可再次与非温度响应性纳米管连接，配合聚氨酯聚合物交联纳米管共同进行裂缝的自修复。本发明公开了一种抗开裂再生混凝土及其制备方法，工艺设计合理，组分配比适宜，制备得到的混凝土不仅具有优异的力学性能和抗裂性能，同时还能够对裂缝进行自修复。

Description

一种抗开裂再生混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体是一种抗开裂再生混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，它是由胶凝材料，颗粒状集料(也称为骨料)，水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材，随着经济的快速发展，混凝土逐渐进步我们的生活中，现如今，混凝土已经是我们日常生活中不可或缺的产品，可用于建筑工程、路面构造等多个方面。
在混凝土使用时，由于自然环境的高温、低温温差变化、混凝土在使用过程中极易出现开裂情况，导致混凝土耐久性能的下降，使用寿命大大降低，同时使用时也具有较大的安全隐患。
针对该问题，我们设计了一种抗开裂再生混凝土及其制备方法，这是我们亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗开裂再生混凝土及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种抗开裂再生混凝土，所述再生混凝土各组分原料包括：以重量计，水泥30-50份、减水剂5-10份、掺合料8-12份、增粘剂1-2份、石英砂30-40份、水25-35份、纳米矿物纤维1-2份、改性弹性体3-5份、再生骨料50-80份、再生剂2-3份。
较优化的方案，所述改性弹性体各组分原料包括：以重量计，改性纳米管4-6份、4,4-二氨基二苯二硫醚3-4份、四氢呋喃6-10份、聚酯二元醇18-22份、异佛尔酮二异氰酸酯5-8份、二月桂酸酯二丁基锡2-3份、六亚乙基二异氰酸酯三聚体1-2份。
较优化的方案，所述改性纳米管由金刚烷、N,N-二甲基甲酰胺、改性环糊精制备得到；
所述改性环糊精各组分原料包括：叠氮化环糊精300-400份、引发剂4-6份、溴化亚铜30-40份、催化剂12-14份、N-异丙基丙烯酰胺4-7份。
较优化的方案，所述叠氮化环糊精由磺化环糊精、N,N-二甲基甲酰胺、叠氮化钠制备得到；所述磺化环糊精由β-环糊精、氢氧化钠、对甲基苯磺酰氯、甲醇制备得到。
较优化的方案，所述催化剂为Me6TREN，所述引发剂由溴乙酰溴、丙炔醇、二氯甲烷制备得到。
较优化的方案，所述掺合料为粉煤灰、硅灰、矿渣中的一种或多种混合物。
较优化的方案，所述纳米矿物纤维的化学式为：Mg5Si8O2O(OH)2(OH2)4·4H2O。
较优化的方案，所述再生骨料由废旧混凝土粉碎后制得；所述再生剂为甲基苯乙烯，所述增粘剂为松香树脂、石油树脂中的任意一种或混合物。
较优化的方案，一种抗开裂再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
1)准备物料：
2)叠氮化环糊精的制备：
a)取β-环糊精，水溶液中重结晶，过滤，真空干燥，再置于氢氧化钠溶液中，搅拌，缓慢滴加对甲基苯磺酰氯的乙腈溶液，滴加时调节pH至13，反应3-4h，再调节PH为7，加入甲醇，搅拌，过滤，取滤液，-8℃静置，收集沉淀，过G25凝胶柱除盐，冻干，达到磺化环糊精；
b)取磺化环糊精，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌，冷冻抽真空，再加入叠氮化钠，加热升温至60-65℃，搅拌反应，收集产物，冻干，得到叠氮化环糊精；
3)改性纳米管的制备：
a)取溴乙酰溴，二氯甲烷溶液溶解，得到溶液A；取丙炔醇，二氯甲烷溶液溶解，再置于冰水浴中，氮气环境下缓慢滴加溶液A，滴加后常温搅拌，得到引发剂；
b)取N-异丙基丙烯酰胺、叠氮化环糊精、引发剂和催化剂，分别置于安瓶中，分别在氮气环境下除氧，备用；
c)取溴化亚铜，置于安瓶中，氮气环境下加入催化剂，40-45℃搅拌反应，再加入叠氮化环糊精、引发剂，加热至60-65℃，反应，再加入N-异丙基丙烯酰胺，在40-45℃搅拌反应，反应结束后除去溴化亚铜，透析，冻干，得到改性环糊精；
d)取金刚烷，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌，得到溶液B；取改性环糊精，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌，再加入溶液B，30-35℃下超声30-40min，再加入去离子水，反应得到改性纳米管；
4)改性弹性体的制备：
a)取4,4-二氨基二苯二硫醚，四氢呋喃溶解，搅拌，得到溶液C；
b)取聚酯二元醇，氮气环境下加入异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸酯二丁基锡，加热至80-82℃，保温反应，再加入改性纳米管，在60-64℃下超声反应；
c)超声反应后加入六亚乙基二异氰酸酯三聚体，搅拌，再缓慢加入溶液C，60-64℃下搅拌，冷却成型，得到改性弹性体；
5)取水泥、减水剂、掺合料、石英砂和水，搅拌，再加入纳米矿物纤维、改性弹性体，超声，继续搅拌，加入增粘剂，搅拌，再加入再生骨料和再生剂，继续搅拌，得到再生混凝土。
较优化的方案，包括以下步骤：
1)准备物料：
2)叠氮化环糊精的制备：
a)取β-环糊精，水溶液中重结晶3次，过滤，真空干燥24h，再置于氢氧化钠溶液中，搅拌10-15min，缓慢滴加对甲基苯磺酰氯的乙腈溶液，滴加时调节pH至13，反应3-4h，再调节PH为7，加入甲醇，搅拌30-40min，过滤，取滤液，-8℃静置24-30h，收集沉淀，过G25凝胶柱除盐，冻干，达到磺化环糊精；
b)取磺化环糊精，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌10-15min，冷冻抽真空3-4次，再加入叠氮化钠，加热升温至60-65℃，搅拌反应48-50h，收集产物，冻干，得到叠氮化环糊精；
3)改性纳米管的制备：
a)取溴乙酰溴，二氯甲烷溶液溶解，得到溶液A；取丙炔醇，二氯甲烷溶液溶解，再置于冰水浴中，氮气环境下缓慢滴加溶液A，滴加后常温搅拌5-6h，得到引发剂；
b)取N-异丙基丙烯酰胺、叠氮化环糊精、引发剂和催化剂，分别置于安瓶中，分别在氮气环境下除氧30-40min，备用；
c)取溴化亚铜，置于安瓶中，氮气环境下加入催化剂，40-45℃搅拌反应20-30min，再加入叠氮化环糊精、引发剂，加热至60-65℃，反应48-50h，再加入N-异丙基丙烯酰胺，在40-45℃搅拌反应30-40min，反应结束后除去溴化亚铜，透析48-50h，冻干，得到改性环糊精；本发明利用原子转移自由基聚合和点击化学的方法制备得到改性环糊精，在制备时先分别对各个组分通氮除氧，再将催化剂打入到溴化亚铜的安瓶里，使其与溴化亚铜充分配位，再加入叠氮化环糊精和引发剂，此时体系内叠氮化环糊精与其余组分进行反应，生成具有双键的环糊精；接着再加入N-异丙基丙烯酰胺，将具有温度响应的N-异丙基丙烯酰胺单体聚合到环糊精尾端，使得制备的环糊精具有温度响应效果，本申请中通过调整该反应各组分含量，大大增加叠氮化环糊精、溴化亚铜等组分的含量，使得体系中生成具有温度响应性的环糊精和非温度响应性的环糊精，共存得到改性环糊精。
d)取金刚烷，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌10-20min，得到溶液B；取改性环糊精，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌10-15min，再加入溶液B，30-35℃下超声30-40min，再加入去离子水，反应10-15min，得到改性纳米管；本发明将制备的改性环糊精作为主体分子，选择金刚烷作为客体分子，在异相溶剂中金刚烷的强疏水作用能与环糊精疏水空腔形成一个稳定的复合结构，可进行主客体自组装，形成改性纳米管体系，该体系中含有具体温度响应的纳米管(由具有温度响应性的环糊精作为主体分子)、不具有温度响应的纳米管(由非温度响应性的环糊精作为主体分子)，由于具体温度响应的纳米管中引入了聚N-异丙基丙烯酰胺，该聚N-异丙基丙烯酰胺具有特有的LCST低临界溶解温度，在低温的情况下水溶性较优，在温度升高后溶解性变差，利用该特性，制备得到的具体温度响应的纳米管在升温后，可由舒展结构变为疏水性塌陷结构，温度降低后又可恢复原来的舒展结构，实现纳米管与囊泡形态的可逆转换；而体系中的不具有温度响应的纳米管则不具有该特性，在低温、高温环境中均保持为纳米管形态结构。
4)改性弹性体的制备：
a)取4,4-二氨基二苯二硫醚，四氢呋喃溶解，搅拌10-12min，得到溶液C；
a)取聚酯二元醇，氮气环境下加入异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸酯二丁基锡，加热至80-82℃，保温反应4-4.5h，再加入改性纳米管，在60-64℃下超声反应7-8h，超声声强为50V；
b)超声反应后加入六亚乙基二异氰酸酯三聚体，搅拌20-30min，再缓慢加入溶液C，60-64℃下搅拌10-12min，冷却成型，得到改性弹性体；本申请步骤
4)先进行聚氨酯预聚物的合成，在合成过程中添加了改性纳米管，并通过超声特性促进改性纳米管体系中的环糊精发生交联，使得纳米管中的环糊精端与聚氨酯发生交联作用，同时聚氨酯进行预聚；合成结束后再加入4,4-二氨基二苯二硫醚、六亚乙基二异氰酸酯三聚体等组分，以4,4-二氨基二苯二硫醚为扩链剂并引入双硫键，以六亚乙基二异氰酸酯三聚体为交联剂，反应制备得到具有动态易位作用二硫键的改性弹性体，该物质具有较优异的自修复性能，在断裂后可通过双硫键和热氢键共同作用进行多次自修复。
5)取水泥、减水剂、掺合料、石英砂和水，搅拌50-70min，再加入纳米矿物纤维、改性弹性体，超声2-3min，继续搅拌30-40min，加入增粘剂，搅拌2-4min，再加入再生骨料和再生剂，继续搅拌1-3min，得到再生混凝土。本发明步骤5)中进行混凝土的制备，在制备过程中添加了掺和料和石英砂，可以增大混凝土的流动性，帮助混凝土在小水灰比的条件下浇注成型，使其孔隙结构更紧密，进一步提高混凝土内部的密实度，提高其抗压能力和耐久性；还添加了再生骨料，该再生骨料是利用废旧混凝土破碎后制得，可有效代替部分水泥，降低水泥含量和成本，同时能够废物利用，降低环境污染，实用性较高；本发明添加了纳米矿物纤维，该纳米矿物纤维为天然粘土矿物，其具有优异的吸水性，可极大程度的防止水分散失，降低收缩性，可有效提高混凝土的力学性能和抗开裂性能；
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中还添加了改性弹性体，该改性弹性体体系中包括交联有聚氨酯聚合物交联纳米管、非温度响应纳米管和具有温度响应性纳米管，在后期与混凝土拌和后，由于水泥水化放出热量，其内部温度逐渐升高，可达到40-50℃，在该温度情况下本申请进行超声，此时具有温度响应性纳米管为囊泡状态，体积收缩，且聚合物形成网状排出水分子对混凝土进行内部养护，使得混凝土内部结构更加紧密，提高其力学性能和抗裂性能；在后续静置过程中，温度降低后具有温度响应性纳米管变为纳米管形态，此时该纳米管可连接非温度响应性纳米管，并实现“焊接”生长，进一步提高混凝土内部结构的紧密性，提高其抗开裂效果。
在后续混凝土使用时，若混凝土表面出现裂缝，改性纳米管中的聚氨酯聚合物交联纳米管出现断裂，可通过环境高温使得双硫键和热氢键相互配合，实现裂缝自修复；同时在该情况下，高温可使具有温度响应性纳米管形态变化成囊泡状，体积收缩，使得混凝土内部出现组分移动，在温度降低后囊泡状恢复成纳米管形态，可再次与非温度响应性纳米管连接，配合聚氨酯聚合物交联纳米管共同进行裂缝的自修复；由上可知本申请公开的混凝土在使用时，可依据外界温度变化来仔细对路面裂缝进行自修补，避免路面受损，提高混凝土的耐久性，对于高温、低温环境也具有更强的适应性。
本发明公开了一种抗开裂再生混凝土及其制备方法，工艺设计合理，组分配比适宜，制备得到的混凝土不仅具有优异的力学性能和抗裂性能，同时还能够对裂缝进行自修复，具有较高的实用性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
S1：准备物料：
S2：叠氮化环糊精的制备：
取β-环糊精，水溶液中重结晶3次，过滤，真空干燥24h，再置于氢氧化钠溶液中，搅拌10min，缓慢滴加对甲基苯磺酰氯的乙腈溶液，滴加时调节pH至13，反应3h，再调节PH为7，加入甲醇，搅拌30min，过滤，取滤液，-8℃静置24h，收集沉淀，过G25凝胶柱除盐，冻干，达到磺化环糊精；
取磺化环糊精，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌10min，冷冻抽真空3次，再加入叠氮化钠，加热升温至60℃，搅拌反应48h，收集产物，冻干，得到叠氮化环糊精；
S3：改性纳米管的制备：
取溴乙酰溴，二氯甲烷溶液溶解，得到溶液A；取丙炔醇，二氯甲烷溶液溶解，再置于冰水浴中，氮气环境下缓慢滴加溶液A，滴加后常温搅拌5h，得到引发剂；
取N-异丙基丙烯酰胺、叠氮化环糊精、引发剂和催化剂，分别置于安瓶中，分别在氮气环境下除氧30min，备用；
取溴化亚铜，置于安瓶中，氮气环境下加入催化剂，40℃搅拌反应20min，再加入叠氮化环糊精、引发剂，加热至60℃，反应48h，再加入N-异丙基丙烯酰胺，在40℃搅拌反应30min，反应结束后除去溴化亚铜，透析48h，冻干，得到改性环糊精；
取金刚烷，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌10min，得到溶液B；取改性环糊精，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌10min，再加入溶液B，30℃下超声30min，再加入去离子水，反应10min，得到改性纳米管；
S4：改性弹性体的制备：
取4,4-二氨基二苯二硫醚，四氢呋喃溶解，搅拌10min，得到溶液C；取聚酯二元醇，氮气环境下加入异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸酯二丁基锡，加热至80℃，保温反应4h，再加入改性纳米管，在60℃下超声反应7h，超声声强为50V；
超声反应后加入六亚乙基二异氰酸酯三聚体，搅拌20min，再缓慢加入溶液C，60℃下搅拌10min，冷却成型，得到改性弹性体；
S5：取水泥、减水剂、掺合料、石英砂和水，搅拌50min，再加入纳米矿物纤维、改性弹性体，超声2min，继续搅拌30min，加入增粘剂，搅拌2min，再加入再生骨料和再生剂，继续搅拌1min，得到再生混凝土。
本实施例中，再生混凝土各组分原料包括：以重量计，水泥30份、减水剂5份、掺合料8份、增粘剂1份、石英砂30份、水25份、纳米矿物纤维1份、改性弹性体3份、再生骨料50份、再生剂2份。
其中改性弹性体各组分原料包括：以重量计，改性纳米管4份、4,4-二氨基二苯二硫醚3份、四氢呋喃6份、聚酯二元醇18份、异佛尔酮二异氰酸酯5份、二月桂酸酯二丁基锡2份、六亚乙基二异氰酸酯三聚体1份。
改性环糊精各组分原料包括：叠氮化环糊精300份、引发剂4份、溴化亚铜30份、催化剂12份、N-异丙基丙烯酰胺4份；催化剂为Me6TREN；掺合料为粉煤灰；纳米矿物纤维的化学式为：Mg5Si8O2O(OH)2(OH2)4·4H2O；再生骨料由废旧混凝土粉碎后制得；再生剂为甲基苯乙烯，增粘剂为松香树脂。
实施例2：
S1：准备物料：
S2：叠氮化环糊精的制备：
取β-环糊精，水溶液中重结晶3次，过滤，真空干燥24h，再置于氢氧化钠溶液中，搅拌13min，缓慢滴加对甲基苯磺酰氯的乙腈溶液，滴加时调节pH至13，反应3.5h，再调节PH为7，加入甲醇，搅拌35min，过滤，取滤液，-8℃静置28h，收集沉淀，过G25凝胶柱除盐，冻干，达到磺化环糊精；
取磺化环糊精，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌12min，冷冻抽真空3次，再加入叠氮化钠，加热升温至63℃，搅拌反应49h，收集产物，冻干，得到叠氮化环糊精；
S3：改性纳米管的制备：
取溴乙酰溴，二氯甲烷溶液溶解，得到溶液A；取丙炔醇，二氯甲烷溶液溶解，再置于冰水浴中，氮气环境下缓慢滴加溶液A，滴加后常温搅拌5.5h，得到引发剂；
取N-异丙基丙烯酰胺、叠氮化环糊精、引发剂和催化剂，分别置于安瓶中，分别在氮气环境下除氧35min，备用；
取溴化亚铜，置于安瓶中，氮气环境下加入催化剂，42℃搅拌反应28min，再加入叠氮化环糊精、引发剂，加热至63℃，反应49h，再加入N-异丙基丙烯酰胺，在42℃搅拌反应35min，反应结束后除去溴化亚铜，透析49h，冻干，得到改性环糊精；
取金刚烷，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌15min，得到溶液B；取改性环糊精，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌13min，再加入溶液B，32℃下超声35min，再加入去离子水，反应12min，得到改性纳米管；
S4：改性弹性体的制备：
取4,4-二氨基二苯二硫醚，四氢呋喃溶解，搅拌11min，得到溶液C；取聚酯二元醇，氮气环境下加入异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸酯二丁基锡，加热至81℃，保温反应4.2h，再加入改性纳米管，在62℃下超声反应7.5h，超声声强为50V；
超声反应后加入六亚乙基二异氰酸酯三聚体，搅拌25min，再缓慢加入溶液C，63℃下搅拌11min，冷却成型，得到改性弹性体；
S5：取水泥、减水剂、掺合料、石英砂和水，搅拌60min，再加入纳米矿物纤维、改性弹性体，超声2.5min，继续搅拌35min，加入增粘剂，搅拌3min，再加入再生骨料和再生剂，继续搅拌2min，得到再生混凝土。
本实施例中，再生混凝土各组分原料包括：以重量计，水泥40份、减水剂8份、掺合料10份、增粘剂1.5份、石英砂35份、水30份、纳米矿物纤维1.5份、改性弹性体4份、再生骨料65份、再生剂2.5份。
其中改性弹性体各组分原料包括：以重量计，改性纳米管5份、4,4-二氨基二苯二硫醚3.5份、四氢呋喃8份、聚酯二元醇20份、异佛尔酮二异氰酸酯7份、二月桂酸酯二丁基锡2.5份、六亚乙基二异氰酸酯三聚体1.5份。
改性环糊精各组分原料包括：叠氮化环糊精350份、引发剂5份、溴化亚铜35份、催化剂13份、N-异丙基丙烯酰胺6份；催化剂为Me6TREN；掺合料为硅灰；纳米矿物纤维的化学式为：Mg5Si8O2O(OH)2(OH2)4·4H2O；再生骨料由废旧混凝土粉碎后制得；再生剂为甲基苯乙烯，增粘剂为石油树脂。
实施例3：
S1：准备物料：
S2：叠氮化环糊精的制备：
取β-环糊精，水溶液中重结晶3次，过滤，真空干燥24h，再置于氢氧化钠溶液中，搅拌15min，缓慢滴加对甲基苯磺酰氯的乙腈溶液，滴加时调节pH至13，反应4h，再调节PH为7，加入甲醇，搅拌40min，过滤，取滤液，-8℃静置30h，收集沉淀，过G25凝胶柱除盐，冻干，达到磺化环糊精；
取磺化环糊精，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌15min，冷冻抽真空4次，再加入叠氮化钠，加热升温至65℃，搅拌反应50h，收集产物，冻干，得到叠氮化环糊精；
S3：改性纳米管的制备：
取溴乙酰溴，二氯甲烷溶液溶解，得到溶液A；取丙炔醇，二氯甲烷溶液溶解，再置于冰水浴中，氮气环境下缓慢滴加溶液A，滴加后常温搅拌6h，得到引发剂；
取N-异丙基丙烯酰胺、叠氮化环糊精、引发剂和催化剂，分别置于安瓶中，分别在氮气环境下除氧40min，备用；
取溴化亚铜，置于安瓶中，氮气环境下加入催化剂，45℃搅拌反应30min，再加入叠氮化环糊精、引发剂，加热至65℃，反应50h，再加入N-异丙基丙烯酰胺，在45℃搅拌反应40min，反应结束后除去溴化亚铜，透析50h，冻干，得到改性环糊精；
取金刚烷，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌20min，得到溶液B；取改性环糊精，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌15min，再加入溶液B，35℃下超声40min，再加入去离子水，反应15min，得到改性纳米管；
S4：改性弹性体的制备：
取4,4-二氨基二苯二硫醚，四氢呋喃溶解，搅拌12min，得到溶液C；取聚酯二元醇，氮气环境下加入异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸酯二丁基锡，加热至82℃，保温反应4.5h，再加入改性纳米管，在64℃下超声反应8h，超声声强为50V；
超声反应后加入六亚乙基二异氰酸酯三聚体，搅拌30min，再缓慢加入溶液C，64℃下搅拌12min，冷却成型，得到改性弹性体；
S5：取水泥、减水剂、掺合料、石英砂和水，搅拌70min，再加入纳米矿物纤维、改性弹性体，超声3min，继续搅拌40min，加入增粘剂，搅拌4min，再加入再生骨料和再生剂，继续搅拌3min，得到再生混凝土。
本实施例中，再生混凝土各组分原料包括：以重量计，水泥50份、减水剂10份、掺合料12份、增粘剂2份、石英砂40份、水35份、纳米矿物纤维2份、改性弹性体5份、再生骨料80份、再生剂3份。
其中改性弹性体各组分原料包括：以重量计，改性纳米管6份、4,4-二氨基二苯二硫醚4份、四氢呋喃10份、聚酯二元醇22份、异佛尔酮二异氰酸酯8份、二月桂酸酯二丁基锡3份、六亚乙基二异氰酸酯三聚体2份。
改性环糊精各组分原料包括：叠氮化环糊精400份、引发剂6份、溴化亚铜40份、催化剂14份、N-异丙基丙烯酰胺7份；催化剂为Me6TREN；掺合料为矿渣；纳米矿物纤维的化学式为：Mg5Si8O2O(OH)2(OH2)4·4H2O；再生骨料由废旧混凝土粉碎后制得；再生剂为甲基苯乙烯，增粘剂为松香树脂、石油树脂1：1混合。
实验1：
分别取实施例1-3制备的混凝土、市面上购买的普通混凝土，参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行混凝土力学性能检测，具体检测数据如下表所示：
项目 实施例1 实施例2 实施例3 普通混凝土
抗折强度(MPa) 6.1 6.2 6.2 5.3
抗压强度(MPa) 42 46 45 34
实验2：
分别取实施例1-3制备的混凝土、市面上购买的普通混凝土，按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行开裂测试；各试样尺寸为600mm×600mm×50mm，测试温度控制在20～23℃，试验时，将试样带模分别置于风吹环境中，用专门测量裂缝宽度的塞尺对各混凝土板24h、36h、40h的开裂情况进行观测，具体情况可如下所示：
Figure BDA0002467641850000181
检测时，测试到24h时，实施例1-3制备的混凝土试样中均未出现裂缝，而普通混凝土试样中已经出现7条裂缝，且裂缝平均宽度较大；测试到36h时，实施例制备的混凝土试样中出现少量裂缝，但裂缝宽度较小，为0.1-0.13mm，而普通混凝土试样中已经出现15条裂缝，且裂缝平均宽度明显大于实施例1-3中的裂缝宽度；测试到40h时，实施例1-3中的裂缝消失，而普通混凝土试样中裂缝数量较多，平均宽＞1.8mm。
由上可知，本申请中制备的混凝土的抗开裂性能明显优于普通混凝土，且本发明中的混凝土具有一定的自修复性能，可自动修复裂缝，效果更优异。
结论：本发明制备得到的混凝土不仅具有优异的力学性能和抗裂性能，同时还能够对裂缝进行自修复，具有较高的实用性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (10)

1.一种抗开裂再生混凝土，其特征在于：所述再生混凝土各组分原料包括：以重量计，水泥30-50份、减水剂5-10份、掺合料8-12份、增粘剂1-2份、石英砂30-40份、水25-35份、纳米矿物纤维1-2份、改性弹性体3-5份、再生骨料50-80份、再生剂2-3份。
2.根据权利要求1所述的一种抗开裂再生混凝土，其特征在于：所述改性弹性体各组分原料包括：以重量计，改性纳米管4-6份、4,4-二氨基二苯二硫醚3-4份、四氢呋喃6-10份、聚酯二元醇18-22份、异佛尔酮二异氰酸酯5-8份、二月桂酸酯二丁基锡2-3份、六亚乙基二异氰酸酯三聚体1-2份。
3.根据权利要求2所述的一种抗开裂再生混凝土，其特征在于：所述改性纳米管由金刚烷、N,N-二甲基甲酰胺、改性环糊精制备得到；
所述改性环糊精各组分原料包括：叠氮化环糊精300-400份、引发剂4-6份、溴化亚铜30-40份、催化剂12-14份、N-异丙基丙烯酰胺4-7份。
4.根据权利要求3所述的一种抗开裂再生混凝土，其特征在于：所述叠氮化环糊精由磺化环糊精、N,N-二甲基甲酰胺、叠氮化钠制备得到；所述磺化环糊精由β-环糊精、氢氧化钠、对甲基苯磺酰氯、甲醇制备得到。
5.根据权利要求3所述的一种抗开裂再生混凝土，其特征在于：所述催化剂为Me6TREN，所述引发剂由溴乙酰溴、丙炔醇、二氯甲烷制备得到。
6.根据权利要求1所述的一种抗开裂再生混凝土，其特征在于：所述掺合料为粉煤灰、硅灰、矿渣中的一种或多种混合物。
7.根据权利要求1所述的一种抗开裂再生混凝土，其特征在于：所述纳米矿物纤维的化学式为：Mg5Si8O2O(OH)2(OH2)4·4H2O。
8.根据权利要求1所述的一种抗开裂再生混凝土，其特征在于：所述再生骨料由废旧混凝土粉碎后制得；所述再生剂为甲基苯乙烯，所述增粘剂为松香树脂、石油树脂中的任意一种或混合物。
9.一种抗开裂再生混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)准备物料：
2)叠氮化环糊精的制备：
a)取β-环糊精，水溶液中重结晶，过滤，真空干燥，再置于氢氧化钠溶液中，搅拌，缓慢滴加对甲基苯磺酰氯的乙腈溶液，滴加时调节pH至13，反应3-4h，再调节PH为7，加入甲醇，搅拌，过滤，取滤液，-8℃静置，收集沉淀，过G25凝胶柱除盐，冻干，达到磺化环糊精；
b)取磺化环糊精，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌，冷冻抽真空，再加入叠氮化钠，加热升温至60-65℃，搅拌反应，收集产物，冻干，得到叠氮化环糊精；
3)改性纳米管的制备：
a)取溴乙酰溴，二氯甲烷溶液溶解，得到溶液A；取丙炔醇，二氯甲烷溶液溶解，再置于冰水浴中，氮气环境下缓慢滴加溶液A，滴加后常温搅拌，得到引发剂；
b)取N-异丙基丙烯酰胺、叠氮化环糊精、引发剂和催化剂，分别置于安瓶中，分别在氮气环境下除氧，备用；
c)取溴化亚铜，置于安瓶中，氮气环境下加入催化剂，40-45℃搅拌反应，再加入叠氮化环糊精、引发剂，加热至60-65℃，反应，再加入N-异丙基丙烯酰胺，在40-45℃搅拌反应，反应结束后除去溴化亚铜，透析，冻干，得到改性环糊精；
d)取金刚烷，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌，得到溶液B；取改性环糊精，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌，再加入溶液B，30-35℃下超声30-40min，再加入去离子水，反应得到改性纳米管；
4)改性弹性体的制备：
a)取4,4-二氨基二苯二硫醚，四氢呋喃溶解，搅拌，得到溶液C；
b)取聚酯二元醇，氮气环境下加入异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸酯二丁基锡，加热至80-82℃，保温反应，再加入改性纳米管，在60-64℃下超声反应；
c)超声反应后加入六亚乙基二异氰酸酯三聚体，搅拌，再缓慢加入溶液C，60-64℃下搅拌，冷却成型，得到改性弹性体；
5)取水泥、减水剂、掺合料、石英砂和水，搅拌，再加入纳米矿物纤维、改性弹性体，超声，继续搅拌，加入增粘剂，搅拌，再加入再生骨料和再生剂，继续搅拌，得到再生混凝土。
10.根据权利要求9所述的一种抗开裂再生混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)准备物料：
2)叠氮化环糊精的制备：
a)取β-环糊精，水溶液中重结晶3次，过滤，真空干燥24h，再置于氢氧化钠溶液中，搅拌10-15min，缓慢滴加对甲基苯磺酰氯的乙腈溶液，滴加时调节pH至13，反应3-4h，再调节PH为7，加入甲醇，搅拌30-40min，过滤，取滤液，-8℃静置24-30h，收集沉淀，过G25凝胶柱除盐，冻干，达到磺化环糊精；
b)取磺化环糊精，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌10-15min，冷冻抽真空3-4次，再加入叠氮化钠，加热升温至60-65℃，搅拌反应48-50h，收集产物，冻干，得到叠氮化环糊精；
3)改性纳米管的制备：
a)取溴乙酰溴，二氯甲烷溶液溶解，得到溶液A；取丙炔醇，二氯甲烷溶液溶解，再置于冰水浴中，氮气环境下缓慢滴加溶液A，滴加后常温搅拌5-6h，得到引发剂；
b)取N-异丙基丙烯酰胺、叠氮化环糊精、引发剂和催化剂，分别置于安瓶中，分别在氮气环境下除氧30-40min，备用；
c)取溴化亚铜，置于安瓶中，氮气环境下加入催化剂，40-45℃搅拌反应20-30min，再加入叠氮化环糊精、引发剂，加热至60-65℃，反应48-50h，再加入N-异丙基丙烯酰胺，在40-45℃搅拌反应30-40min，反应结束后除去溴化亚铜，透析48-50h，冻干，得到改性环糊精；
d)取金刚烷，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌10-20min，得到溶液B；取改性环糊精，N,N-二甲基甲酰胺溶液溶解，搅拌10-15min，再加入溶液B，30-35℃下超声30-40min，再加入去离子水，反应10-15min，得到改性纳米管；
4)改性弹性体的制备：
a)取4,4-二氨基二苯二硫醚，四氢呋喃溶解，搅拌10-12min，得到溶液C；
b)取聚酯二元醇，氮气环境下加入异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸酯二丁基锡，加热至80-82℃，保温反应4-4.5h，再加入改性纳米管，在60-64℃下超声反应7-8h，超声声强为50V；
c)超声反应后加入六亚乙基二异氰酸酯三聚体，搅拌20-30min，再缓慢加入溶液C，60-64℃下搅拌10-12min，冷却成型，得到改性弹性体；
5)取水泥、减水剂、掺合料、石英砂和水，搅拌50-70min，再加入纳米矿物纤维、改性弹性体，超声2-3min，继续搅拌30-40min，加入增粘剂，搅拌2-4min，再加入再生骨料和再生剂，继续搅拌1-3min，得到再生混凝土。
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