CN112876161A - 一种高强度再生塑料混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高强度再生塑料混凝土，包括如下重量份数的组成：硅酸盐水泥100份、粉煤灰15‑30份、再生塑料9‑18份、减水剂1‑3份、十二烷基硫酸钠1‑3份、聚乙烯醇2‑5份、短切碳纤维3‑4份、水20‑35份；所述减水剂采用聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、烯丙基咪唑直接自由基热聚合制备。本发明的有益效果在于，采用自制的减水剂提高了混凝土的流动性能和分散性能，增加了各组分之间的相容性；聚乙烯醇改性后的再生塑料与混凝土其他组分的相容性进一步提升，增加了混凝土的抗压强度和抗坍性能。
Description
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种高强度再生塑料混凝土及其制备方法。
背景技术
塑料制品已大量应用于各行各业中，对人们的生活产生了广泛的影响。在给人们生活带来便利的同时，也给环境造成了巨大的污染。例如：2003年美国塑料消耗量2670万吨，同年产生塑料废弃物达1100万吨，占总消耗量的41％；西欧国家2003年塑料消耗量为2500万吨，而废弃塑料量为1600万吨，2004年塑料消耗量增至4350万吨；我国2000塑料产量为1000万吨，2006年我国规模以上企业塑料制品产品已达2800万吨。英国2001年塑料消耗量为470万吨，同年塑料废弃物产生量为300万吨。美国对废弃塑料的处理方式中，填埋占80％，焚烧占8％，只有7％得到了回收利用。欧洲2003年回收的废弃塑料中，14％运往国外，21％被焚烧，仅有11％进行了再利用。我国对废弃塑料处理方法中，填埋占93％焚烧占2％，回收利用率仅为5％。可见，世界各国对废弃塑料的回收利用率极低，如何回收和处理废弃塑料已成为人类共同面对的难题。
塑料混凝土是指掺入少量合成材料的混凝土，为20世纪70年代迅速发展起来的一种新型建筑材料，这种混凝土大致可分为四类：聚合物水泥混凝土、无水泥塑料混凝土、聚合石膏和以多孔塑料为填料的塑料混凝土。塑料混凝土具有优良的抗冲耐磨性能，而且施工技术简单，能在常温下固化，硬化也极为迅速。将废旧塑料加入到混凝土中是解决塑料污染和建材性能提升的有效手段。然而，由于再生塑料含量的增加混凝土强度降低，急需开发新型的再生塑料混凝土体系。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种高强度再生塑料混凝土及其制备方法，具体研究方案如下：
一种高强度再生塑料混凝土，包括如下重量份数的组成：硅酸盐水泥100份、粉煤灰15-30份、再生塑料9-18份、减水剂1-3份、十二烷基硫酸钠1-3份、聚乙烯醇2-5份、短切碳纤维3-4份、水20-35份；
所述减水剂为自制减水剂，具体结构如下：
所述减水剂引入了含氮环状官能团，降低了其对泥土的敏感性，提高了其流动性能，进一步提高了水泥的分散效果，进一步提高了减水效率；另一方面，环状咪唑官能团能够与砂石中的金属离子较好络合，进一步提高了其在砂石表面的吸附强度，进一步提高了各组分之间的相容性。
所述减水剂采用聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、烯丙基咪唑直接自由基热聚合制备，具体合成路线如下：
进一步的所述减水剂与1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐复配使用，二者质量比5∶1；通过少量1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的复配可进一步降低粘度，提高流动性和分散效果。
所述硅酸盐水泥为矿渣硅酸盐水泥，强度等级为32.5R；
所述再生塑料为废弃ABS塑料、废弃PC塑料中的至少一种；
所述聚乙烯醇平均分子量在110000-130000之间；
所述短切碳纤维直径为7μm，长度为20-50mm；
所述高强度再生塑料混凝土的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)再生塑料的改性：将废弃塑料与聚乙烯醇按质量比混合后高温熔融挤出造粒获得改性塑料；将获得的改性塑料进一步粉碎成粒径小于3mm的粉末；
(2)将发泡剂十二烷基硫酸钠与水按比例混合后搅拌10-15min进行发泡；
(3)将硅酸盐水泥、粉煤灰、改性再生塑料、减水剂、短切碳纤维、和水按质量比依次加入搅拌釜中进行搅拌混合，搅拌完毕后加入步骤2制备的泡沫，继续搅拌20-30min，然后浇筑成型，养护24h后脱模获得混凝土模块。
本发明的有益效果在于，采用自制的减水剂提高了混凝土的流动性能和分散性能，增加了各组分之间的相容性；聚乙烯醇改性后的再生塑料与混凝土其他组分的相容性进一步提升，增加了混凝土的抗压强度和抗坍性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例。基于本发明实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动所做的等同替换或改进，都在本发明的保护范围之内。
减水剂的合成：
所述减水剂采用聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、烯丙基咪唑直接自由基热聚合制备，具体合成路线如下：
合成步骤：氮气保护下，向300L的反应釜中加入100L的水，然后加入大单体聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯19kg，升温到50-60℃，持续搅拌至大单体完全溶解后，依次滴加甲基丙烯酸5.16kg，烯丙基咪唑6.48kg，亚硫酸钠50g和过硫酸铵150g的水溶液，滴加完毕后，升高温度到85-92℃，保温反应2h，反应完毕后加入NaOH溶液中和至中性，获得减水剂母液，减水剂含量占24％。所得减水剂采用凝胶色谱测试其重均分子量在15000-18000之间。
本发明所述减水剂母液可以单独使用，也可以与1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐复配使用(复配后简称减水剂组合物)，使用时所加入的量为母液总量的20％。
实施例1：
本实施例提供一种高强度再生塑料混凝土，包括如下重量份数的组成：矿渣硅酸盐水泥(强度等级为32.5R)100份、粉煤灰18份、废弃ABS塑料10份、减水剂母液1份、十二烷基硫酸钠2份、聚乙烯醇(平均分子量120000)3份、短切碳纤维(直径为7μm，长度为20-50mm)3份、水30份；
所述再生塑料混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)再生塑料的改性：将废弃ABS塑料10kg与聚乙烯醇3kg按质量比混合后高温熔融挤出造粒获得改性塑料；将获得的改性塑料进一步粉碎成粒径小于3mm的粉末；
(2)将发泡剂十二烷基硫酸钠2kg与水30kg的水按比例混合后搅拌10-15min进行发泡；
(3)将硅酸盐水泥100kg、粉煤灰18kg、改性再生塑料10kg、减水剂母液1kg、短切碳纤维3kg按质量比依次加入搅拌釜中进行搅拌混合，搅拌完毕后加入步骤2制备的泡沫溶液，继续搅拌20-30min，然后浇筑成型，养护24h后脱模获得混凝土模块。
实施例2：
本实施例提供一种高强度再生塑料混凝土，包括如下重量份数的组成：矿渣硅酸盐水泥(强度等级为32.5R)100份、粉煤灰24份、废弃ABS塑料15份、减水剂母液3份、十二烷基硫酸钠2份、聚乙烯醇(平均分子量120000)4份、短切碳纤维(直径为7μm，长度为20-50mm)3份、水25份；制备方法同实施例1。
实施例3：
本实施例提供一种高强度再生塑料混凝土，包括如下重量份数的组成：矿渣硅酸盐水泥(强度等级为32.5R)100份、粉煤灰20份、废弃PC塑料14份、减水剂组合物3份、十二烷基硫酸钠3份、聚乙烯醇(平均分子量120000)3份、短切碳纤维(直径为7μm，长度为20-50mm)3份、水23份；制备方法同实施例1。
实施例4：
本实施例提供一种高强度再生塑料混凝土，包括如下重量份数的组成：矿渣硅酸盐水泥(强度等级为32.5R)100份、粉煤灰18份、废弃ABS塑料17份、减水剂组合物3份、十二烷基硫酸钠2份、聚乙烯醇(平均分子量120000)4份、短切碳纤维(直径为7μm，长度为20-50mm)4份、水25份；制备方法同实施例1。
对比例：
本对比例提供了一种现有专利技术制备的塑料再生混凝土，具体组成如下：废弃ABS再生塑料15份，矿渣硅酸盐水泥55份，粉煤灰16份，粘土16份，花岗岩碎石60份，发泡剂0.9份，市售聚羧酸减水剂1.3份，水20份，制备过程同实施例1。
将上述实施例和对比例制备的混凝土模块，分别测试其抗压强度和抗折强度，测试结果如表1所示，由表1数据可见，本发明制备的混凝土具有较优的抗压抗折性。
表1.混凝土模块性能参数
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高强度再生塑料混凝土，包括如下重量份数的组成：硅酸盐水泥100份、粉煤灰15-30份、再生塑料9-18份、减水剂1-3份、十二烷基硫酸钠1-3份、聚乙烯醇2-5份、短切碳纤维3-4份、水20-35份；其特征在于，所述减水剂为自制减水剂，具体结构如下：
2.根据权利要求1所述的一种高强度再生塑料混凝土，其特征在于，所述减水剂采用聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、烯丙基咪唑直接自由基热聚合制备，具体合成路线如下：
3.根据权利要求1所述的一种高强度再生塑料混凝土，其特征在于，所述减水剂与1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐复配使用，二者质量比5∶1。
4.根据权利要求1所述的一种高强度再生塑料混凝土，其特征在于，所述硅酸盐水泥为矿渣硅酸盐水泥，强度等级为32.5R。
5.根据权利要求1所述的一种高强度再生塑料混凝土，其特征在于，所述再生塑料为废弃ABS塑料、废弃PC塑料中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种高强度再生塑料混凝土，其特征在于，所述聚乙烯醇平均分子量在110000-130000之间。
7.根据权利要求1所述的一种高强度再生塑料混凝土，其特征在于，所述短切碳纤维直径为7μm，长度为20-50mm。
8.权利要求1-8中任一项所述高强度再生塑料混凝土的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)再生塑料的改性：将废弃塑料与聚乙烯醇按质量比混合后高温熔融挤出造粒获得改性塑料；将获得的改性塑料进一步粉碎成粒径小于3mm的粉末；
(2)将发泡剂十二烷基硫酸钠与水按比例混合后搅拌10-15min进行发泡；
(3)将硅酸盐水泥、粉煤灰、改性再生塑料、减水剂、短切碳纤维、和水按质量比依次加入搅拌釜中进行搅拌混合，搅拌完毕后加入步骤2制备的泡沫，继续搅拌20-30min，然后浇筑成型，养护24h后脱模获得混凝土模块。
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2021
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