CN114133173A - 绿色高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绿色高性能混凝土，包括以下重量份的原料：水泥220～280份、添加剂15～22份、粉煤灰30～40份、矿渣粉80～100份、细骨料900～950份、粗骨料920～950份、减水剂8～12份、水150～170份；所述添加剂的制备方法包括：步骤一、取废弃聚丙烯熔融，冷却后粉碎成聚丙烯颗粒；步骤二、将聚丙烯颗粒用螺杆挤出机熔融、纺丝，制得聚丙烯纤维；步骤三、取废弃轮胎，粉碎为轮胎粉末；步骤四、取聚丙烯纤维和轮胎粉末置于反应器中，加入马来酸酐单体、甲基丙烯酸单体和引发剂引发剂，升温反应，冷却，即得所述添加剂。本发明还提供了绿色高性能混凝土的制备方法。本发明通过对废弃聚丙烯和废弃轮胎进行再利用，制得高性能混凝土。

Description

绿色高性能混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土相关技术领域。更具体地说，本发明涉及一种绿色高性能混凝土及其制备方法。
背景技术
高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求的各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。如果将高性能混凝土与绿色概念结合起来，使其能够进行废弃资源再利用，必将降低高性能混凝土的成本，拓展高性能混凝土的应用，并实现节约资源、保护环境的目的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种绿色高性能混凝土及其制备方法，能够对废弃聚丙烯和废弃轮胎进行再利用，制得高性能混凝土。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种绿色高性能混凝土，包括以下重量份的原料：水泥220～280份、添加剂15～22份、粉煤灰30～40份、矿渣粉80～100份、细骨料900～950份、粗骨料920～950份、减水剂8～12份、水150～170份；所述添加剂的制备方法包括：步骤一、取废弃聚丙烯熔融，冷却后粉碎成聚丙烯颗粒；步骤二、将聚丙烯颗粒用螺杆挤出机熔融、纺丝，制得聚丙烯纤维；步骤三、取废弃轮胎，粉碎为轮胎粉末；步骤四、取聚丙烯纤维和轮胎粉末置于反应器中，加入马来酸酐单体、甲基丙烯酸单体和引发剂引发剂，升温反应，冷却，即得所述添加剂。
进一步地，所述矿渣粉为粒化高炉矿渣粉，并且细度不低于300目。
进一步地，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
进一步地，所述废弃聚丙烯来自废弃口罩。
进一步地，轮胎粉末的细度不小于300目。
进一步地，步骤四中，聚丙烯纤维、轮胎粉末、马来苷酸单体、甲基丙烯酸单体的重量分数比为10:2:1:1。
进一步地，步骤四中，升温至100～130℃，反应5～10小时。
根据本发明的另一个方面，还提供了绿色高性能混凝土的制备方法，包括：步骤A、取水泥、粉煤灰、矿渣粉、细骨料、粗骨料、减水剂，混合，加入30％的水和30％的添加剂，搅拌；步骤B、向步骤A得到的浆料中加入40％的水和40％的添加剂，搅拌；步骤C、向步骤A得到的浆料中加入剩余的水和剩余的添加剂，搅拌，即得绿色高性能混凝土。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明对废弃聚丙烯进行回收，制得聚丙烯纤维，并用马来苷酸单体、甲基丙烯酸单体对聚丙烯纤维和轮胎粉末的混合物进行改性，得到添加剂，该添加剂与无机填料具有较好的相容性，并使得到的混凝土不仅具有较高的强度，还具有较好的韧性和防水性。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本申请的实施例提供了一种绿色高性能混凝土，包括以下重量份的原料：水泥220～280份、添加剂15～22份、粉煤灰30～40份、矿渣粉80～100份、细骨料900～950份、粗骨料920～950份、减水剂8～12份、水150～170份；可选的，水泥250份、添加剂18份、粉煤灰40份、矿渣粉90份、细骨料920份、粗骨料930份、减水剂10份、水165份；所述添加剂的制备方法包括：步骤一、取废弃聚丙烯熔融，冷却后粉碎成聚丙烯颗粒，废弃聚丙烯来源于服装、管道、食品包装等；步骤二、将聚丙烯颗粒用螺杆挤出机熔融、纺丝，制得聚丙烯纤维，挤出温度在150～160℃，纺丝温度在160～170℃，纺丝后还进行常规的拉伸、切割；步骤三、取废弃轮胎，除去金属、纤维部分，切割，粉碎为轮胎粉末；步骤四、取聚丙烯纤维和轮胎粉末置于反应器中，加入马来酸酐单体、甲基丙烯酸单体和引发剂引发剂，升温反应，冷却，即得所述添加剂；引发剂可采用过氧化物引发剂，如过氧化苯甲酰，通过引发剂在聚丙烯纤维上接枝马来酸酐和甲基丙烯酸，提升了聚丙烯纤维和轮胎粉末的融合程度，以及聚丙烯纤维和轮胎粉末与无机填料和的融合程度，促使聚丙烯纤维和轮胎粉末共同发挥作用。
在另一些实施例中，所述矿渣粉为粒化高炉矿渣粉，并且细度不低于300目，优选为300目。
在另一些实施例中，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
在另一些实施例中，所述废弃聚丙烯来自废弃口罩，口罩中的熔喷布为聚丙烯。
在另一些实施例中，轮胎粉末的细度不小于300目，优选为300目。
在另一些实施例中，步骤四中，聚丙烯纤维、轮胎粉末、马来苷酸单体、甲基丙烯酸单体的重量分数比为10:2:1:1。
在另一些实施例中，步骤四中，升温至100～130℃，反应5～10小时，优选为120℃，8小时。
本申请的实施例还提供了绿色高性能混凝土的制备方法，包括：步骤A、取水泥、粉煤灰、矿渣粉、细骨料、粗骨料、减水剂，混合，加入30％重量比的水和30％重量比的添加剂，搅拌；步骤B、向步骤A得到的浆料中加入40％的水和40％的添加剂，搅拌；步骤C、向步骤A得到的浆料中加入剩余的水和剩余的添加剂，搅拌，即得绿色高性能混凝土。添加剂和水分批加入，提升添加剂的分散程度。
以下以具体实施例说明：
实施例1：
一种绿色高性能混凝土，包括以下重量份的原料：水泥220份、添加剂16份、粉煤灰40份、矿渣粉80份、细骨料930份、粗骨料940份、减水剂9份、水170份；所述添加剂的制备方法包括：步骤一、取废弃聚丙烯熔融，冷却后粉碎成聚丙烯颗粒；步骤二、将聚丙烯颗粒用螺杆挤出机熔融、纺丝，制得聚丙烯纤维；步骤三、取废弃轮胎，粉碎为轮胎粉末；步骤四、取聚丙烯纤维和轮胎粉末置于反应器中，加入马来酸酐单体、甲基丙烯酸单体和引发剂引发剂，升温反应，冷却，即得所述添加剂。所述矿渣粉为粒化高炉矿渣粉，并且细度为300目。所述减水剂为聚羧酸类减水剂。所述废弃聚丙烯来自废弃口罩。轮胎粉末的细度为300目。步骤四中，聚丙烯纤维、轮胎粉末、马来苷酸单体、甲基丙烯酸单体的重量分数比为10:2:1:1。步骤四中，升温至120℃，反应8小时。
绿色高性能混凝土的制备方法，包括：步骤A、取水泥、粉煤灰、矿渣粉、细骨料、粗骨料、减水剂，混合，加入30％的水和30％的添加剂，搅拌；步骤B、向步骤A得到的浆料中加入40％的水和40％的添加剂，搅拌；步骤C、向步骤A得到的浆料中加入剩余的水和剩余的添加剂，搅拌，即得绿色高性能混凝土。
实施例2：
一种绿色高性能混凝土，包括以下重量份的原料：水泥250份、添加剂18份、粉煤灰40份、矿渣粉90份、细骨料920份、粗骨料930份、减水剂10份、水165份；所述添加剂的制备方法包括：步骤一、取废弃聚丙烯熔融，冷却后粉碎成聚丙烯颗粒；步骤二、将聚丙烯颗粒用螺杆挤出机熔融、纺丝，制得聚丙烯纤维；步骤三、取废弃轮胎，粉碎为轮胎粉末；步骤四、取聚丙烯纤维和轮胎粉末置于反应器中，加入马来酸酐单体、甲基丙烯酸单体和引发剂引发剂，升温反应，冷却，即得所述添加剂。所述矿渣粉为粒化高炉矿渣粉，并且细度为300目。所述减水剂为聚羧酸类减水剂。所述废弃聚丙烯来自废弃口罩。轮胎粉末的细度为300目。步骤四中，聚丙烯纤维、轮胎粉末、马来苷酸单体、甲基丙烯酸单体的重量分数比为10:2:1:1。步骤四中，升温至100℃，反应10小时。
绿色高性能混凝土的制备方法，包括：步骤A、取水泥、粉煤灰、矿渣粉、细骨料、粗骨料、减水剂，混合，加入30％的水和30％的添加剂，搅拌；步骤B、向步骤A得到的浆料中加入40％的水和40％的添加剂，搅拌；步骤C、向步骤A得到的浆料中加入剩余的水和剩余的添加剂，搅拌，即得绿色高性能混凝土。
实施例3：
一种绿色高性能混凝土，包括以下重量份的原料：水泥280份、添加剂20份、粉煤灰30份、矿渣粉100份、细骨料900份、粗骨料920份、减水剂11份、水165份；所述添加剂的制备方法包括：步骤一、取废弃聚丙烯熔融，冷却后粉碎成聚丙烯颗粒；步骤二、将聚丙烯颗粒用螺杆挤出机熔融、纺丝，制得聚丙烯纤维；步骤三、取废弃轮胎，粉碎为轮胎粉末；步骤四、取聚丙烯纤维和轮胎粉末置于反应器中，加入马来酸酐单体、甲基丙烯酸单体和引发剂引发剂，升温反应，冷却，即得所述添加剂。所述矿渣粉为粒化高炉矿渣粉，并且细度为300目。所述减水剂为聚羧酸类减水剂。所述废弃聚丙烯来自废弃口罩。轮胎粉末的细度为300目。步骤四中，聚丙烯纤维、轮胎粉末、马来苷酸单体、甲基丙烯酸单体的重量分数比为10:2:1:1。步骤四中，升温至130℃，反应8小时。
绿色高性能混凝土的制备方法，包括：步骤A、取水泥、粉煤灰、矿渣粉、细骨料、粗骨料、减水剂，混合，加入30％的水和30％的添加剂，搅拌；步骤B、向步骤A得到的浆料中加入40％的水和40％的添加剂，搅拌；步骤C、向步骤A得到的浆料中加入剩余的水和剩余的添加剂，搅拌，即得绿色高性能混凝土。
对比例1：
不包含添加剂，把添加剂的份量加到细集料上，其余参数与实施例1中的完全相同，工艺过程也完全相同。
对比例2：
不包含步骤四，添加剂为聚丙烯纤维和轮胎粉末的混合物，其余参数与实施例1中的完全相同，工艺过程也完全相同。
对比例3：
不包含添加剂，把添加剂的份量加到细集料上，其余参数与实施例2中的完全相同，工艺过程也完全相同。
对比例4：
不包含步骤四，添加剂为聚丙烯纤维和轮胎粉末的混合物，其余参数与实施例2中的完全相同，工艺过程也完全相同。
对比例5：
不包含添加剂，把添加剂的份量加到细集料上，其余参数与实施例3中的完全相同，工艺过程也完全相同。
对比例6：
不包含步骤四，添加剂为聚丙烯纤维和轮胎粉末的混合物，其余参数与实施例3中的完全相同，工艺过程也完全相同。
性能测试：
根据试验要求制备各实施例和对比例的混凝土的试件，混凝土抗压试件尺寸为100mm×100mm×100mm，抗折试件尺寸为150mm×150mm×550mm，抗渗试件尺寸为150mm×φ175mm×φ185mm。各试件按标准养护至规定龄期后开展相关试验，根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2019进行抗压强度和抗折强度测试，根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009利用抗渗仪进行抗渗测试，各实施例和对比例的对比测试结果汇总如下。
实施例1与对比例1、对比例2性能对比结果：
表1-1
Figure BDA0003405072320000061
表1-2
混凝土种类 28天抗折强度值(MPa)
实施例1 4.1
对比例1 3.0
对比例2 3.5
表1-3
混凝土种类 抗渗最大水压(MPa)
实施例1 1.62
对比例1 1.02
对比例2 1.23
实施例2与对比例3、对比例4性能对比结果：
表2-1
Figure BDA0003405072320000071
表2-2
混凝土种类 28天抗折强度值(MPa)
实施例2 5.0
对比例3 3.8
对比例4 4.2
表2-3
Figure BDA0003405072320000072
Figure BDA0003405072320000081
实施例3与对比例5、对比例6性能对比结果：
表3-1
Figure BDA0003405072320000082
表3-2
混凝土种类 28天抗折强度值(MPa)
实施例3 5.6
对比例5 4.0
对比例6 4.5
表3-3
混凝土种类 抗渗最大水压(MPa)
实施例3 1.94
对比例5 1.43
对比例6 1.61
由以上试验结果可知，实施例1的抗压强度、抗折强度和抗渗性均优于对比例1、对比例2，表明本申请的添加剂能够改善混凝土拌合物的和易性能，能够明显提升混凝土的强度、韧性和抗渗性。同样利用实施例2和对比例3、4进行对比测试，利用实施例3和对比例5、6进行测试，实施例2、实施例3的混凝土和易性能、抗压强度、抗折强度和抗渗性能均优于其对应的对比例，表明本申请方法所制备的添加剂，比直接使用聚丙烯纤维和轮胎粉末效果更明显。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (8)

1.绿色高性能混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：
水泥220～280份、添加剂15～22份、粉煤灰30～40份、矿渣粉80～100份、细骨料900～950份、粗骨料920～950份、减水剂8～12份、水150～170份；
所述添加剂的制备方法包括：
步骤一、取废弃聚丙烯熔融，冷却后粉碎成聚丙烯颗粒；
步骤二、将聚丙烯颗粒用螺杆挤出机熔融、纺丝，制得聚丙烯纤维；
步骤三、取废弃轮胎，粉碎为轮胎粉末；
步骤四、取聚丙烯纤维和轮胎粉末置于反应器中，加入马来酸酐单体、甲基丙烯酸单体和引发剂引发剂，升温反应，冷却，即得所述添加剂。
2.如权利要求1所述的绿色高性能混凝土，其特征在于，所述矿渣粉为粒化高炉矿渣粉，并且细度不低于300目。
3.如权利要求1所述的绿色高性能混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
4.如权利要求1所述的绿色高性能混凝土，其特征在于，所述废弃聚丙烯来自废弃口罩。
5.如权利要求1所述的绿色高性能混凝土，其特征在于，轮胎粉末的细度不小于300目。
6.如权利要求1所述的绿色高性能混凝土，其特征在于，步骤四中，聚丙烯纤维、轮胎粉末、马来苷酸单体、甲基丙烯酸单体的重量分数比为10:2:1:1。
7.如权利要求6所述的绿色高性能混凝土，其特征在于，步骤四中，升温至100～130℃，反应5～10小时。
8.如权利要求1所述的绿色高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括：
步骤A、取水泥、粉煤灰、矿渣粉、细骨料、粗骨料、减水剂，混合，加入30％的水和30％的添加剂，搅拌；
步骤B、向步骤A得到的浆料中加入40％的水和40％的添加剂，搅拌；
步骤C、向步骤A得到的浆料中加入剩余的水和剩余的添加剂，搅拌，即得绿色高性能混凝土。
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