CN114394793B - 一种改性聚合物混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性聚合物混凝土，所述聚合物混凝土由以下重量份的原材料组成：100份的水泥，5‑15份的硅灰，20‑35份的矿粉和粉煤灰中的至少一种，120‑140份的细骨料，140‑160份的粗骨料，20‑25份的水，3‑5份的减水剂，5‑10份的环氧树脂，1‑2份的固化剂，1‑2份的稀释剂，1‑5份的纳米SiO2。本发明制备方法简单，所制备的聚合物混凝土具有抗压强度高，工作性能优，耐久性好的优点。

Description

一种改性聚合物混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种改性聚合物混凝土及其制备方法。
背景技术
与普通混凝土相比，聚合物混凝土抗拉强度、抗折强度得到增强，抗冻性、抗渗性、抗裂性能优异，耐酸碱、耐腐蚀、耐磨损、耐燃性能优良，干缩较小，密度较低，弹模较低。但由于聚合物的弹性模量比水泥石低，所以聚合物混凝土的抗压强度低于普通混凝土，且大多聚合物有刺激性气味、有毒性，会危害人体安全。因此，选用绿色、环保的聚合物，配制高抗压强度的聚合物混凝土成为目前研究的热点。
专利申请CN201911236971.5公开了一种高强度聚合物混凝土，该混凝土按重量计包含100-150份的水、6-10份的减水剂、50-80份的水泥、 5-15份的粉煤灰、5-7份的砂、15-25份的石子、5-10份的硬脂酸钙、3-5 份的硅藻土、15-25份的玻璃纤维、10-25份的二氧化硅微珠、1-2份的石蜡和20-40份的树脂，制备出了抗压强度50-55MPa的聚合物混凝土。但该发明搅拌时间较长、搅拌温度较高，不便于工程施工；混凝土拌合物流动性没有描述；所制备的混凝土抗压强度较低。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种改性聚合物混凝土。本发明的改性混凝土能做到制备方法简单，并且所制备的混凝土具有抗压强度高，工作性能优，耐久性好的优点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种改性聚合物混凝土，所述混凝土由以下重量份的原材料组成： 100份的水泥，5-15份的硅灰，20-35份的矿粉和粉煤灰中的至少一种， 120-140份的细骨料，140-160份的粗骨料，20-25份的水，3-5份的减水剂，5-10份的环氧树脂，1-2份的固化剂，1-2份的稀释剂，1-5份的纳米SiO2，所述纳米SiO2平均粒径为10nm，制备得到聚合物混凝土抗压强度大于85.1MPa，扩展度大于680mm，抗冻融循环超过400次。
优选地，所述环氧树脂为E-44型，密度1.2g/cm3。
优选地，所述固化剂为酚醛改性胺固化剂，胺值450-500mgKOH/g，粘度1100-1300mpa·s。
优选地，所述稀释剂为C12-C14-烷基缩水甘油醚，密度为0.89g/cm3。
优选地，所述硅灰为半增密硅灰，SiO2大于94％，烧失量小于3％， 45μm筛余小于1％，表观密度为1900kg/m3，堆积密度在200-450kg/m3之间，比表面积为22000m2/kg，粒径分布在0.1-0.3μm之间。
优选地，所述矿粉为S95级，比表面积为450m2/kg，28d活性指数为98％。
优选地，所述粉煤灰为F类粉煤灰，Ⅱ级，细度15.0％，需水量比 100％。
优选地，所述矿粉或粉煤灰可单掺或复掺，单掺为矿粉或粉煤灰中的一种，复掺为矿粉和粉煤灰都含有，二者的混合比例为0～100％且不含端点。
优选地，所述细骨料为天然砂或机制砂，细度模数为2.7。
优选地，所述粗骨料为5-20碎石，压碎值指标为4％。
优选地，所述减水剂为聚羧酸型高性能减水剂，其减水率＞25％，含固量为24％，密度为1020-1080kg/m3。
优选地，所述水泥为硅酸盐水泥，强度等级为P.Ⅱ52.5，比表面积为455m2/kg，表观密度为3050kg/m3，堆积密度为1250kg/m3。
一种改性聚合物混凝土的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将1-5份的纳米SiO2在10份的水中超声分散30-60min，得到悬浊液A，备用；
步骤二、将1-2份的稀释剂倒入5-10份的环氧树脂中搅拌均匀，得到溶液B，备用；
步骤三、将120-140份的细骨料，140-160份的粗骨料，100份的水泥，5-15份的硅灰，20-35份的矿粉和粉煤灰中的至少一种，在机械搅拌下混合均匀，得到干料C；
步骤四、将3-5份的减水剂倒入10-15份的水中搅拌均匀，加入到干料C中混合搅拌均匀，得到浆料D；
步骤五、将悬浊液A加入浆料D中搅拌均匀，得到浆料E；
步骤六、将溶液B加入浆料E中搅拌均匀，得到浆料F；
步骤七、将1-2份的固化剂加入浆料F内，搅拌均匀得到纳米SiO2改性聚合物混凝土。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、实践中大多数的聚合物有毒、以及有刺激性气味，本发明选用的环氧树脂，无毒性、无刺激性气味，不会对人体健康产生不利影响；混凝土中掺加环氧树脂可提高其抗拉强度、抗折强度等力学性能与抗冻融循环等耐久性能，改善普通混凝土脆性大、抗压不抗拉的问题；选用 C12-C14-烷基缩水甘油醚作为稀释剂可降低环氧树脂的粘度，便于施工。
2、本发明中聚合物的掺加使混凝土抗压强度降低，通过掺加纳米SiO2，利用其高火山灰活性、填充效应与成核效应，提高混凝土的抗压强度，改善聚合物的掺加使混凝土抗压强度降低的问题；将纳米SiO2与微米硅灰复掺，合理的颗粒级配，使体系更致密，进一步提高混凝土的抗压强度。
3、替代传统颗粒易于团聚的直接干混，对纳米SiO2进行超声分散，控制超声分散时间30-60min，以防止分散时间过短，起不到良好的分散效果，分散时间过长，颗粒再团聚。
4、选用高性能聚羧酸减水剂，降低水胶比，保证强度的同时，使混凝土拌合物具有良好的工作性能，便于泵送施工，改善高强混凝土流动性差的问题。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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付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。
本发明是一种改性聚合物混凝土，所述混凝土由以下重量份的原材料组成：100份的水泥，5-15份的硅灰，20-35份的矿粉和粉煤灰中的至少一种，120-140份的细骨料，140-160份的粗骨料，20-25份的水，3-5 份的减水剂，5-10份的环氧树脂，1-2份的固化剂，1-2份的稀释剂，1-5 份的纳米SiO2，制备得到抗压强度85.1MPa，扩展度680mm，抗冻融循环400次的聚合物混凝土。上述矿粉或粉煤灰可单掺或复掺，单掺为矿粉或粉煤灰中的一种，复掺为矿粉和粉煤灰都含有，二者的混合比例为 0～100％且不含端点。
本发明的方案中通过选用绿色、环保的环氧树脂，基于上述组分配制的聚合物混凝土具有较高的抗拉强度、抗折强度以及优良的耐久性能。通过掺加纳米SiO2，利用其高火山灰活性、填充效应、成核效应以及与微米型硅灰的协同效应，提高混凝土的抗压强度；通过对纳米SiO2进行超声分散，并合理控制分散时间以达到良好的分散效果，减少颗粒团聚。
实施例1
一种改性聚合物混凝土，由以下的制备步骤所得：
步骤一、将3份的纳米SiO2在10份的水中超声分散45min，得到悬浊液A，备用；
步骤二、将1份的稀释剂倒入7份的环氧树脂中搅拌均匀，得到溶液B，备用；
步骤三、将127份的细骨料，155份的粗骨料，100份的水泥，11 份的硅灰，15份的矿粉和15份的粉煤灰在机械搅拌下混合均匀，得到干料C；
步骤四、将3份的减水剂倒入12份的水中搅拌均匀，加入到干料C 中混合搅拌均匀，得到浆料D；
步骤五、将悬浊液A加入浆料D中搅拌均匀，得到浆料E；
步骤六、将溶液B加入浆料E中搅拌均匀，得到浆料F；
步骤七、将1.5份的固化剂加入浆料F内，搅拌均匀得到纳米SiO2改性聚合物混凝土。
对比例1
一种聚合物混凝土，与实施例1的区别在于缺少添加纳米SiO2。
对比例2
一种改性聚合物混凝土，与实施例1的区别在于纳米SiO2缺少超声分散，而是直接掺加到干料C中。
对比例3
一种改性聚合物混凝土，与实施例1的区别在于缺少添加硅灰。
对比例4
一种改性聚合物混凝土，与实施例1的区别在于将纳米SiO2进行超声分散120min。
将实施例1与对比例1-4中各组分的重量份数汇总如表1所示。
表1实施例1与对比例1-4中各组分的重量份数
Figure BDA0003427270280000061
检测数据如表2所示。
表2检测数据
Figure BDA0003427270280000062
Figure BDA0003427270280000071
实施效果：
由实施例1与对比例1可知纳米SiO2可显著提高聚合物混凝土的抗压强度，但会降低混凝土拌合物的流动性。由实施例1与对比例2可知对纳米SiO2进行超声分散可获得良好的分散效果，提高聚合物混凝土的抗压强度。由实施例1与对比例3可知与单掺纳米SiO2相比，纳米SiO2与微米硅灰复掺可进一步提高聚合物混凝土的抗压强度。由实施例1与对比例4可知对纳米SiO2超声分散时间过长会导致纳米SiO2再团聚，降低分散效果。
总的来说，本发明制备的聚合物混凝土在保证抗折强度与劈裂抗拉强度的基础上，具有抗压强度高、耐久性好、流动性好的优点。
尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims (10)

1.一种改性聚合物混凝土，其特征在于，所述聚合物混凝土由以下重量份的原材料组成：100份的水泥，5-15份的硅灰，20-35份的矿粉和粉煤灰中的至少一种，120-140份的细骨料，140-160份的粗骨料，20-25份的水，3-5份的减水剂，5-10份的环氧树脂，1-2份的固化剂，1-2份的稀释剂，1-5份的纳米SiO2，所述纳米SiO2平均粒径为10nm；
所述环氧树脂为E-44型，密度1.2g/cm3；
所述硅灰为半增密硅灰，SiO2大于94％，烧失量小于3％，45μm筛余小于1％，表观密度为1900kg/m3，堆积密度在200-450kg/m3之间，比表面积为22000m2/kg，粒径分布在0.1-0.3μm之间；
其制备方法包括如下步骤：
步骤一、将1-5份的纳米SiO2在10份的水中超声分散30-60min，得到悬浊液A，备用；
步骤二、将1-2份的稀释剂倒入5-10份的环氧树脂中搅拌均匀，得到溶液B，备用；
步骤三、将120-140份的细骨料，140-160份的粗骨料，100份的水泥，5-15份的硅灰，20-35份的矿粉和粉煤灰中的至少一种材料，在机械搅拌下混合均匀，得到干料C；
步骤四、将3-5份的减水剂倒入10-15份的水中搅拌均匀，加入到干料C中混合搅拌均匀，得到浆料D；
步骤五、将悬浊液A加入浆料D中搅拌均匀，得到浆料E；
步骤六、将溶液B加入浆料E中搅拌均匀，得到浆料F；
步骤七、将1-2份的固化剂加入浆料F内，搅拌均匀得到纳米SiO2改性聚合物混凝土；
制备得到改性聚合物混凝土的抗压强度大于85.1MPa，扩展度大于680mm，抗冻融循环超过400次。
2.根据权利要求1所述的一种改性聚合物混凝土，其特征在于，所述固化剂为酚醛改性胺固化剂，胺值为450-500mgKOH/g，粘度为1100-1300mpa·s。
3.根据权利要求1所述的一种改性聚合物混凝土，其特征在于，所述稀释剂为C12-C14-烷基缩水甘油醚，密度为0.89g/cm3。
4.根据权利要求1所述的一种改性聚合物混凝土，其特征在于，所述矿粉为S95级，比表面积为450m2/kg，28d活性指数为98％。
5.根据权利要求1所述的一种改性聚合物混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为F类粉煤灰，Ⅱ级，细度15.0％，需水量比100％。
6.根据权利要求1所述的一种改性聚合物混凝土，其特征在于，所述矿粉或粉煤灰可单掺或复掺，单掺为矿粉或粉煤灰中的一种，复掺为矿粉和粉煤灰都含有，二者的混合比例为0～100％且不含端点。
7.根据权利要求1所述的一种改性聚合物混凝土，其特征在于，所述细骨料为天然砂或机制砂，细度模数为2.7。
8.根据权利要求1所述的一种改性聚合物混凝土，其特征在于，所述粗骨料为5-20碎石，压碎值指标为4％。
9.根据权利要求1所述的一种改性聚合物混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸型高性能减水剂，其减水率＞25％，含固量为24％，密度为1020-1080kg/m3。
10.根据权利要求1所述的一种改性聚合物混凝土，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥，强度等级为P.Ⅱ52.5，比表面积为455m2/kg，表观密度为3050kg/m3，堆积密度为1250kg/m3。
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