CN113620666B - 抗裂建筑材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗裂建筑材料及其制备方法，包括以下步骤：将水泥、再生混凝土微粉和粉煤灰搅拌混合，再加入偏高岭土或改性偏高岭土和助剂搅拌混合，得到物料A；将过硼酸钠、聚羧酸减水剂、缓凝剂、稳定剂加入水中搅拌，得到物料B；将物料A与物料B混合搅拌，即得。本发明的抗裂建筑材料具有抗压强度高、抗裂性能好、施工性能好等优点，制备方法简单，且安全环保。

Description

抗裂建筑材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种抗裂建筑材料及其制备方法。
背景技术
建筑材料是一类用于建筑工程的材料，主要包括金属、石材、烧土等无机材料，植物材料、沥青、塑料等有机材料，无机非金属材料与有机材料复合而成的复合材料。中国专利CN106699035A公开了一种抗裂建筑材料，所述建筑材料为混凝土，由水泥、细骨料砂子、粗骨料石子、粉煤灰、硫铝酸钙、生石灰、微硅粉、矿渣、蒙脱石、增强剂、水制成；通过确定各组成含量，确保达到更优协同效应；该建筑材料具有防渗水、抗冲击力、耐磨、抗冻等性能。然而建筑用材料需求用量大，在使用中会累积大量建筑垃圾，对环境造成负担，因此，开发环保的建筑用材料，能够有效降低建筑施工对环境的污染。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种抗裂建筑材料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种抗裂建筑材料，由以下重量份原料组成：
60-80份水泥、80-95份再生混凝土微粉、70-80份粉煤灰、18-25份偏高岭土或改性偏高岭土、3-8份过硼酸钠、2-6份聚羧酸减水剂、3-7份缓凝剂、2-6份稳定剂、25-35份助剂、45-60份水。
所述缓凝剂为柠檬酸钠、羧乙基纤维素、焦磷酸钠、酒石酸中的任意一种。
所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠、三乙醇胺、硬脂酸钙中的任意一种。
所述改性偏高岭土的制备方法，包括以下步骤：
将3-5重量份月桂酸、1-3重量份乳香油与50-80重量份20-50wt％甲醇水溶液混合后加热搅拌10-20min，加热温度70-75℃，搅拌速率100-200rpm；再加入0.1-0.3重量份聚乙二醇、20-30重量份偏高岭土在30-50kHz、300-600W下超声处理10-20min；最后加入0.2-0.5重量份双(三甲基硅氧基)二氯硅烷继续加热搅拌30-60min，加热温度55-60℃，搅拌速率50-100rpm；干燥后粉碎过300-500目网筛，即得所述改性偏高岭土。
所述助剂为聚丙烯纤维或功能化聚丙烯纤维。
聚合物纤维不但可以作为非结构性补强材料来有效减缓混凝土早起的塑性收缩裂缝的产生和发展，混凝土内部的细观结构得到改善，减少内部原生裂纹的开展，而且可以提高混凝土的抗压强度，具有显著的经济效益和社会效益。聚丙烯纤维具有轻质、韧性好、耐腐蚀、掺量低、成本低廉、高机械阻力和刚性特性等优点，但是其非极性化学性质导致亲水性差使其难以添加到水泥基材料中，与混凝土基体的界面粘结强度较弱，导致大量空隙的形成，无法充分发挥聚丙烯纤维对混凝土的增强效果。
本发明采用功能化聚丙烯纤维，与混凝土的粘结性好，而且大大提高了混凝土的抗形变能力，减少了混凝土硬化后期裂缝，增大了混凝土的韧性、抗疲劳性与抗冲击性。
所述功能化聚丙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚丙烯纤维先后置于丙酮和水中分别超声清洗15-25min，取出干燥后，得到预处理聚丙烯纤维；
S2、将预处理聚丙烯纤维加入改性液中，在温度45-55℃下以800-1200rpm的转速搅拌反应1.5-3h，离心、洗涤、干燥，得到改性聚丙烯纤维；所述预处理聚丙烯纤维与改性液的质量比为1：(8-12)；
S3、将10-20重量份改性聚丙烯纤维、2-5重量份功能化物质、0.5-2重量份分散剂加入90-110重量份N,N-二甲基甲酰胺中，在115-125℃下以600-1000rpm的转速搅拌反应12-36h，离心、洗涤、干燥，得到功能化聚丙烯纤维。
进一步地，所述功能化聚丙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚丙烯纤维先后置于丙酮和水中分别超声清洗15-25min，取出干燥后，放入等离子体装置中，然后通入氧气与氩气体积比为(1-3):(7-9)的混合气体，在压强20-40Pa，放电功率100-150W下处理8-15min，得到预处理聚丙烯纤维；
S2、将预处理聚丙烯纤维加入改性液中，在温度45-55℃下以800-1200rpm的转速搅拌反应1.5-3h，离心、洗涤、干燥，得到改性聚丙烯纤维；所述预处理聚丙烯纤维与改性液的质量比为1：(8-12)；
S3、将10-20重量份改性聚丙烯纤维、2-5重量份功能化物质、0.5-2重量份分散剂加入90-110重量份N,N-二甲基甲酰胺中，在115-125℃下以600-1000rpm的转速搅拌反应12-36h，离心、洗涤、干燥，得到功能化聚丙烯纤维。
经过氧气等离子体预处理后，聚丙烯纤维表面具有了一定的反应活性位点或反应基团，这些活性位点为聚丙烯纤维的后续处理提供了更多的可能性，同时这些基团与空气中的水接触，增加了聚丙烯纤维上的羟基数量，使聚丙烯纤维的极性降低。与现有技术中的碱处理等相比，等离子体处理具有处理方便、对环境无污染、成本低以及效果显著等优点。
所述改性液由3-8重量份改性剂、30-45重量份无水乙醇和2-7重量份水混合而成。
所述改性剂为十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷。
所述功能化物质为羧基化多壁碳纳米管和/或氧化石墨烯。
优选的，所述功能化物质为羧基化多壁碳纳米管和氧化石墨烯的混合物，其中羧基化多壁碳纳米管和氧化石墨烯的质量比为1:(1-3)。
本发明功能化物质采用羧基化多壁碳纳米管和氧化石墨烯混合，一方面是由于一维的羧基化多壁碳纳米管和二维的氧化石墨烯能够通过化学键的桥梁作用相互交缠和裹挟，形成稳定的三维结构，促使聚丙烯纤维能够有效且均匀的分布；另一方面是由于羧基化多壁碳纳米管和氧化石墨烯上含有大量的羟基和羧基，通过与改性聚丙烯纤维上的硅羟基发生化学键合，从而增加了聚丙烯纤维表面的负电荷量，提高了与基体间的界面性能，进而使混凝土的力学性能得到提高。
所述分散剂为十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基三甲基溴化铵中的一种。
优选的，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。
由于本发明中使用的功能化物质具有较强的范德华力及静电作用，故通过引入分散剂来减弱作用力，从而提高功能化物质的分散性。其中，聚乙烯吡咯烷酮是一种非离子型表面活性剂，非极性基团吸附于功能化物质表面，强极性基团则促使功能化物质在介质中均匀分散；而且内酰胺基团带有负电荷，导致功能化物质表面电位增加，从而提高了聚丙烯纤维的电负性。
本发明先将聚丙烯纤维进行等离子体处理，再使用硅烷偶联剂对其进行改性，使聚丙烯纤维表面产生的活性基团与硅烷偶联剂接枝，在提高聚丙烯纤维亲水性和与基体间界面间粘结强度的同时，引入硅羟基，然后将其在分散剂的作用下与功能化物质进行反应，既改善了聚丙烯纤维在混凝土中的分散性，又提高了混凝土的力学性能。
本发明还提供了一种抗裂建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水泥、再生混凝土微粉和粉煤灰以60-80rpm的转速搅拌0.5-2min，再加入偏高岭土或改性偏高岭土和助剂以100-150rpm的转速搅拌2-5min，得到物料A；
(2)将过硼酸钠、聚羧酸减水剂、缓凝剂、稳定剂加入水中，在120-180rpm的转速下搅拌1-3min，得到物料B；
(3)将物料A与物料B混合，以120-180rpm的转速搅拌3-8min，即得所述抗裂建筑材料。
本发明的有益效果：本发明的抗裂建筑材料具有抗压强度高、抗裂性能好、施工性能好等优点，而且制备方法简单、安全环保。在原料中加入功能化聚丙烯纤维，不仅与基体的粘结性好，而且大大提高了混凝土的抗形变能力，减少了混凝土硬化后期裂缝，增大了混凝土的韧性、抗疲劳性与抗冲击性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
本申请中部分原料的介绍：
水泥，采用市售硅酸盐水泥，抗压强度：42.5MPa，购于浙江三狮集团特种水泥有限公司。
再生混凝土微粉，采用申请号为CN201711062430.6的发明专利中的实施例2的方法制备。
粉煤灰，货号：FMH325，密度：2.1kg/m3，规格：800目，购于灵寿县嘉功矿产产品有限公司。
偏高岭土，二氧化硅含量：85％，规格：500目，购于灵寿县诚诺矿产品有限公司。
聚羧酸减水剂，型号：KH-D1-X，密度：1.1g/cm3，固含量：40％，购于武汉华轩高新技术有限公司。
聚丙烯纤维，密度：0.91g/cm3，规格：9mm，直径：30μm，购于济南英出化工科技有限公司。
聚乙烯吡咯烷酮，采用聚乙烯吡咯烷酮K30，CAS号：9003-39-8，分子量：50000，购于江阴嘉丰化工有限公司。
羧基化多壁碳纳米管，直径：5nm，长度1μm，纯度：98％，购于江苏先丰纳米材料科技有限公司。
氧化石墨烯，型号：MG-GO-01，厚度：1nm，单层片径：5μm，购于上海茂果纳米科技有限公司。
聚乙二醇，CAS号：25322-68-3，分子量：400，购于武汉格罗丽材料有限公司。
实施例1
一种抗裂建筑材料，由以下重量份原料组成：
70份水泥、85份再生混凝土微粉、75份粉煤灰、20份偏高岭土、5份过硼酸钠、3份聚羧酸减水剂、5份缓凝剂、4份稳定剂、30份助剂、50份水。
所述缓凝剂为酒石酸。
所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述助剂为聚丙烯纤维。
一种抗裂建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水泥、再生混凝土微粉和粉煤灰以75rpm的转速搅拌1min，再加入偏高岭土和助剂以120rpm的转速搅拌3min，得到物料A；
(2)将过硼酸钠、聚羧酸减水剂、缓凝剂、稳定剂加入水中，在150rpm的转速下搅拌2min，得到物料B；
(3)将物料A与物料B混合，以150rpm的转速搅拌5min，即得所述抗裂建筑材料。
实施例2
一种抗裂建筑材料，由以下重量份原料组成：
70份水泥、85份再生混凝土微粉、75份粉煤灰、20份偏高岭土、5份过硼酸钠、3份聚羧酸减水剂、5份缓凝剂、4份稳定剂、30份助剂、50份水。
所述缓凝剂为酒石酸。
所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述助剂为功能化聚丙烯纤维。
所述功能化聚丙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚丙烯纤维先后置于丙酮和水中分别超声清洗20min，取出干燥后，得到预处理聚丙烯纤维；
S2、将预处理聚丙烯纤维加入改性液中，在温度50℃下以1000rpm的转速搅拌反应2h，离心、洗涤、干燥，得到改性聚丙烯纤维；所述预处理聚丙烯纤维与改性液的质量比为1：10；所述改性液由4重量份十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、40重量份无水乙醇和6重量份水混合而成；
S3、将15重量份改性聚丙烯纤维、3重量份羧基化多壁碳纳米管、1重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份N,N-二甲基甲酰胺中，在120℃下以800rpm的转速搅拌反应24h，离心、洗涤、干燥，得到功能化聚丙烯纤维。
一种抗裂建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水泥、再生混凝土微粉和粉煤灰以75rpm的转速搅拌1min，再加入偏高岭土和助剂以120rpm的转速搅拌3min，得到物料A；
(2)将过硼酸钠、聚羧酸减水剂、缓凝剂、稳定剂加入水中，在150rpm的转速下搅拌2min，得到物料B；
(3)将物料A与物料B混合，以150rpm的转速搅拌5min，即得所述抗裂建筑材料。
实施例3
一种抗裂建筑材料，由以下重量份原料组成：
70份水泥、85份再生混凝土微粉、75份粉煤灰、20份偏高岭土、5份过硼酸钠、3份聚羧酸减水剂、5份缓凝剂、4份稳定剂、30份助剂、50份水。
所述缓凝剂为酒石酸。
所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述助剂为功能化聚丙烯纤维。
所述功能化聚丙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚丙烯纤维先后置于丙酮和水中分别超声清洗20min，取出干燥后，放入等离子体装置中，然后通入氧气与氩气体积比为2:8的混合气体，在压强30Pa，放电功率120W下处理10min，得到预处理聚丙烯纤维；
S2、将预处理聚丙烯纤维加入改性液中，在温度50℃下以1000rpm的转速搅拌反应2h，离心、洗涤、干燥，得到改性聚丙烯纤维；所述预处理聚丙烯纤维与改性液的质量比为1：10；所述改性液由4重量份十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、40重量份无水乙醇和6重量份水混合而成；
S3、将15重量份改性聚丙烯纤维、3重量份羧基化多壁碳纳米管、1重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份N,N-二甲基甲酰胺中，在120℃下以800rpm的转速搅拌反应24h，离心、洗涤、干燥，得到功能化聚丙烯纤维。
一种抗裂建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水泥、再生混凝土微粉和粉煤灰以75rpm的转速搅拌1min，再加入偏高岭土和助剂以120rpm的转速搅拌3min，得到物料A；
(2)将过硼酸钠、聚羧酸减水剂、缓凝剂、稳定剂加入水中，在150rpm的转速下搅拌2min，得到物料B；
(3)将物料A与物料B混合，以150rpm的转速搅拌5min，即得所述抗裂建筑材料。
实施例4
一种抗裂建筑材料，由以下重量份原料组成：
70份水泥、85份再生混凝土微粉、75份粉煤灰、20份偏高岭土、5份过硼酸钠、3份聚羧酸减水剂、5份缓凝剂、4份稳定剂、30份助剂、50份水。
所述缓凝剂为酒石酸。
所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述助剂为功能化聚丙烯纤维。
所述功能化聚丙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚丙烯纤维先后置于丙酮和水中分别超声清洗20min，取出干燥后，放入等离子体装置中，然后通入氧气与氩气体积比为2:8的混合气体，在压强30Pa，放电功率120W下处理10min，得到预处理聚丙烯纤维；
S2、将15重量份预处理聚丙烯纤维、3重量份羧基化多壁碳纳米管、1重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份N,N-二甲基甲酰胺中，在120℃下以800rpm的转速搅拌反应24h，离心、洗涤、干燥，得到功能化聚丙烯纤维。
一种抗裂建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水泥、再生混凝土微粉和粉煤灰以75rpm的转速搅拌1min，再加入偏高岭土和助剂以120rpm的转速搅拌3min，得到物料A；
(2)将过硼酸钠、聚羧酸减水剂、缓凝剂、稳定剂加入水中，在150rpm的转速下搅拌2min，得到物料B；
(3)将物料A与物料B混合，以150rpm的转速搅拌5min，即得所述抗裂建筑材料。
实施例5
一种抗裂建筑材料，由以下重量份原料组成：
70份水泥、85份再生混凝土微粉、75份粉煤灰、20份偏高岭土、5份过硼酸钠、3份聚羧酸减水剂、5份缓凝剂、4份稳定剂、30份助剂、50份水。
所述缓凝剂为酒石酸。
所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述助剂为功能化聚丙烯纤维。
所述功能化聚丙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚丙烯纤维先后置于丙酮和水中分别超声清洗20min，取出干燥后，放入等离子体装置中，然后通入氧气与氩气体积比为2:8的混合气体，在压强30Pa，放电功率120W下处理10min，得到预处理聚丙烯纤维；
S2、将预处理聚丙烯纤维加入改性液中，在温度50℃下以1000rpm的转速搅拌反应2h，离心、洗涤、干燥，得到改性聚丙烯纤维；所述预处理聚丙烯纤维与改性液的质量比为1：10；所述改性液由4重量份十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、40重量份无水乙醇和6重量份水混合而成；
S3、将15重量份改性聚丙烯纤维、3重量份羧基化多壁碳纳米管、1重量份十二烷基硫酸钠加入100重量份N,N-二甲基甲酰胺中，在120℃下以800rpm的转速搅拌反应24h，离心、洗涤、干燥，得到功能化聚丙烯纤维。
一种抗裂建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水泥、再生混凝土微粉和粉煤灰以75rpm的转速搅拌1min，再加入偏高岭土和助剂以120rpm的转速搅拌3min，得到物料A；
(2)将过硼酸钠、聚羧酸减水剂、缓凝剂、稳定剂加入水中，在150rpm的转速下搅拌2min，得到物料B；
(3)将物料A与物料B混合，以150rpm的转速搅拌5min，即得所述抗裂建筑材料。
实施例6
一种抗裂建筑材料，由以下重量份原料组成：
70份水泥、85份再生混凝土微粉、75份粉煤灰、20份偏高岭土、5份过硼酸钠、3份聚羧酸减水剂、5份缓凝剂、4份稳定剂、30份助剂、50份水。
所述缓凝剂为酒石酸。
所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述助剂为功能化聚丙烯纤维。
所述功能化聚丙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚丙烯纤维先后置于丙酮和水中分别超声清洗20min，取出干燥后，放入等离子体装置中，然后通入氧气与氩气体积比为2:8的混合气体，在压强30Pa，放电功率120W下处理10min，得到预处理聚丙烯纤维；
S2、将预处理聚丙烯纤维加入改性液中，在温度50℃下以1000rpm的转速搅拌反应2h，离心、洗涤、干燥，得到改性聚丙烯纤维；所述预处理聚丙烯纤维与改性液的质量比为1：10；所述改性液由4重量份十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、40重量份无水乙醇和6重量份水混合而成；
S3、将15重量份改性聚丙烯纤维、3重量份氧化石墨烯、1重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份N,N-二甲基甲酰胺中，在120℃下以800rpm的转速搅拌反应24h，离心、洗涤、干燥，得到功能化聚丙烯纤维。
一种抗裂建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水泥、再生混凝土微粉和粉煤灰以75rpm的转速搅拌1min，再加入偏高岭土和助剂以120rpm的转速搅拌3min，得到物料A；
(2)将过硼酸钠、聚羧酸减水剂、缓凝剂、稳定剂加入水中，在150rpm的转速下搅拌2min，得到物料B；
(3)将物料A与物料B混合，以150rpm的转速搅拌5min，即得所述抗裂建筑材料。
实施例7
一种抗裂建筑材料，由以下重量份原料组成：
70份水泥、85份再生混凝土微粉、75份粉煤灰、20份偏高岭土、5份过硼酸钠、3份聚羧酸减水剂、5份缓凝剂、4份稳定剂、30份助剂、50份水。
所述缓凝剂为酒石酸。
所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述助剂为功能化聚丙烯纤维。
所述功能化聚丙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚丙烯纤维先后置于丙酮和水中分别超声清洗20min，取出干燥后，放入等离子体装置中，然后通入氧气与氩气体积比为2:8的混合气体，在压强30Pa，放电功率120W下处理10min，得到预处理聚丙烯纤维；
S2、将预处理聚丙烯纤维加入改性液中，在温度50℃下以1000rpm的转速搅拌反应2h，离心、洗涤、干燥，得到改性聚丙烯纤维；所述预处理聚丙烯纤维与改性液的质量比为1：10；所述改性液由4重量份十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、40重量份无水乙醇和6重量份水混合而成；
S3、将15重量份改性聚丙烯纤维、1重量份羧基化多壁碳纳米管、2重量份氧化石墨烯、1重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份N,N-二甲基甲酰胺中，在120℃下以800rpm的转速搅拌反应24h，离心、洗涤、干燥，得到功能化聚丙烯纤维。
一种抗裂建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水泥、再生混凝土微粉和粉煤灰以75rpm的转速搅拌1min，再加入偏高岭土和助剂以120rpm的转速搅拌3min，得到物料A；
(2)将过硼酸钠、聚羧酸减水剂、缓凝剂、稳定剂加入水中，在150rpm的转速下搅拌2min，得到物料B；
(3)将物料A与物料B混合，以150rpm的转速搅拌5min，即得所述抗裂建筑材料。
实施例8
一种抗裂建筑材料，由以下重量份原料组成：
70份水泥、85份再生混凝土微粉、75份粉煤灰、20份改性偏高岭土、5份过硼酸钠、3份聚羧酸减水剂、5份缓凝剂、4份稳定剂、30份助剂、50份水。
所述改性偏高岭土的制备方法，包括以下步骤：
将5重量份月桂酸、1.5重量份乳香油与60重量份35wt％甲醇水溶液混合后加热搅拌20min，加热温度73℃，搅拌速率150rpm；再加入0.2重量份聚乙二醇、25重量份偏高岭土在35kHz、500W下超声处理15min；最后加入0.3重量份双(三甲基硅氧基)二氯硅烷继续加热搅拌50min，加热温度58℃，搅拌速率80rpm；干燥后粉碎过500目网筛，即得所述改性偏高岭土。
所述缓凝剂为酒石酸。
所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述助剂为功能化聚丙烯纤维。
所述功能化聚丙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚丙烯纤维先后置于丙酮和水中分别超声清洗20min，取出干燥后，放入等离子体装置中，然后通入氧气与氩气体积比为2:8的混合气体，在压强30Pa，放电功率120W下处理10min，得到预处理聚丙烯纤维；
S2、将预处理聚丙烯纤维加入改性液中，在温度50℃下以1000rpm的转速搅拌反应2h，离心、洗涤、干燥，得到改性聚丙烯纤维；所述预处理聚丙烯纤维与改性液的质量比为1：10；所述改性液由4重量份十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、40重量份无水乙醇和6重量份水混合而成；
S3、将15重量份改性聚丙烯纤维、1重量份羧基化多壁碳纳米管、2重量份氧化石墨烯、1重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份N,N-二甲基甲酰胺中，在120℃下以800rpm的转速搅拌反应24h，离心、洗涤、干燥，得到功能化聚丙烯纤维。
一种抗裂建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水泥、再生混凝土微粉和粉煤灰以75rpm的转速搅拌1min，再加入改性偏高岭土和助剂以120rpm的转速搅拌3min，得到物料A；
(2)将过硼酸钠、聚羧酸减水剂、缓凝剂、稳定剂加入水中，在150rpm的转速下搅拌2min，得到物料B；
(3)将物料A与物料B混合，以150rpm的转速搅拌5min，即得所述抗裂建筑材料。依据测试例1-2的方法分别测定实施例8的抗裂建筑材料的抗压性能与抗裂性能，其抗压强度为89.0MPa、单位面积上的总开裂面积为80mm2/m2。
测试例1
抗压强度：根据GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》，将实施例1-7制备的抗裂建筑材料制成标准立方体混凝土试块(100mm×100mm×100mm)，在标准条件下养护28d，然后在常温常压下使用型号为YES-2000数显压力试验机进行抗压强度测试，测试夹速率0.4MPa/s，测试上述标准立方体混凝土试块的抗压强度。每个实施例平行测试3组，取平均值。
表1：抗压强度测试结果
抗压强度，MPa
实施例1 55.8
实施例2 67.1
实施例3 81.5
实施例4 64.3
实施例5 75.4
实施例6 80.2
实施例7 87.6
本发明对聚丙烯纤维进行功能化处理，在改善聚丙烯纤维的亲水性同时，使聚丙烯纤维与基体界面间的粘结强度得到增强，界面性能得以提高，从而改善了聚丙烯纤维的分散性，提高了建筑材料的力学性能。实施例3的抗压强度明显优于实施例2，这可能是由于聚丙烯纤维经过氧气等离子体预处理后表面具有了一定的反应活性位点或反应基团，这些活性位点为聚丙烯纤维的后续处理提供了更多的可能性，同时这些基团与空气中的水接触，增加了聚丙烯纤维上的羟基数量，使聚丙烯纤维的极性降低，与基体的相容性得到提高，从而导致抗压强度的增加。与实施例3相比，实施例5的抗压强度有所降低，其原因可能是实施例3中使用的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮是一种非离子型表面活性剂，非极性基团吸附于功能化物质表面，强极性基团则促使功能化物质在介质中均匀分散；而且内酰胺基团带有负电荷，导致功能化物质表面电位增加，从而提高了聚丙烯纤维的电负性，而基体中的物质大都是金属氧化物，通过电荷吸附增强聚丙烯纤维与基体材料的粘结强度，导致建筑材料抗压强度得到提高。
测试例2
早期抗裂性能：将实施例1-7制备的抗裂建筑材料制成标准试块(800mm×600mm×100mm)，在混凝土浇注24h后，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》测量单位面积的裂缝数目以及单位面积上的总开裂面积。每个实施例平行测试10组，取平均值。
表2早期抗裂性能测试结果
Figure BDA0003249650770000141
实施例7中功能化物质采用羧基化多壁碳纳米管和氧化石墨烯混合，其性能优于实施例3和6，这可能是由于一维的羧基化多壁碳纳米管和二维的氧化石墨烯能够通过化学键的桥梁作用相互交缠和裹挟，形成稳定的三维结构，促使聚丙烯纤维能够有效且均匀的分布，进而使建筑材料的抗裂性能得到提高。

Claims (3)

1.抗裂建筑材料，其特征在于，由以下重量份原料组成：
60-80份水泥、80-95份再生混凝土微粉、70-80份粉煤灰、18-25份改性偏高岭土、3-8份过硼酸钠、2-6份聚羧酸减水剂、3-7份缓凝剂、2-6份稳定剂、25-35份助剂、45-60份水；
所述助剂为功能化聚丙烯纤维；所述功能化聚丙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚丙烯纤维先后置于丙酮和水中分别超声清洗15-25min，取出干燥后，放入等离子体装置中，然后通入氧气与氩气体积比为(1-3):(7-9)的混合气体，在压强20-40Pa，放电功率100-150W下处理8-15min，得到预处理聚丙烯纤维；
S2、将预处理聚丙烯纤维加入改性液中，在温度45-55℃下以800-1200rpm的转速搅拌反应1.5-3h，离心、洗涤、干燥，得到改性聚丙烯纤维；所述预处理聚丙烯纤维与改性液的质量比为1：(8-12)；
S3、将10-20重量份改性聚丙烯纤维、2-5重量份功能化物质、0.5-2重量份分散剂加入90-110重量份N,N-二甲基甲酰胺中，在115-125℃下以600-1000rpm的转速搅拌反应12-36h，离心、洗涤、干燥，得到功能化聚丙烯纤维；
所述改性液由3-8重量份改性剂、30-45重量份无水乙醇和2-7重量份水混合而成；所述改性剂为十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷；
所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮；
所述功能化物质为羧基化多壁碳纳米管和氧化石墨烯的混合物；
所述改性偏高岭土的制备方法，包括以下步骤：
将3-5重量份月桂酸、1-3重量份乳香油与50-80重量份20-50wt％甲醇水溶液混合后加热搅拌10-20min，加热温度70-75℃，搅拌速率100-200rpm；再加入0.1-0.3重量份聚乙二醇、20-30重量份偏高岭土在30-50kHz、300-600W下超声处理10-20min；最后加入0.2-0.5重量份双(三甲基硅氧基)二氯硅烷继续加热搅拌30-60min，加热温度55-60℃，搅拌速率50-100rpm；干燥后粉碎，即得所述改性偏高岭土。
2.如权利要求1所述的抗裂建筑材料，其特征在于，所述缓凝剂为柠檬酸钠、羧乙基纤维素、焦磷酸钠、酒石酸中的任意一种。
3.如权利要求1或2所述的抗裂建筑材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将水泥、再生混凝土微粉和粉煤灰以60-80rpm的转速搅拌0.5-2min，再加入改性偏高岭土和助剂以100-150rpm的转速搅拌2-5min，得到物料A；
(2)将过硼酸钠、聚羧酸减水剂、缓凝剂、稳定剂加入水中，在120-180rpm的转速下搅拌1-3min，得到物料B；
(3)将物料A与物料B混合，以120-180rpm的转速搅拌3-8min，即得所述抗裂建筑材料。
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