CN116396015A - 一种抗裂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裂混凝土及其制备方法，所述抗裂混凝土包括如下重量份原料：水泥40‑60份、砂70‑90份、碎石80‑100份、水30‑40份、交联共聚物6‑11份，所述交联共聚物由重量比为3‑5:2‑4的PEG‑超支化聚酯和聚丙烯酸在二异氰酸酯作用下反应制得；本发明通过聚酯共聚物中的PEG‑超支化聚酯链段和聚丙烯酸链段与混凝土中的无机颗粒发生作用，提高混凝土的抗裂性能和坍落度，减少返碱现象。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种抗裂混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是由水泥胶凝材料、砂、石颗粒状集料(也称为骨料)、水、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，我国的建筑业迅猛发展，混凝土的使用量也大大增加。但混凝土在浇筑硬化过程中，由于化学减缩、冷缩和干缩等原因引起体积收缩造成混凝土开裂，当裂缝宽度超过一定的限度后不仅会影响到混凝土构件的承载力、刚度和正常使用功能，还为氯离子等离子的渗透提供路径，从而引发钢筋锈蚀等一系列耐久性问题，因而控制混凝土裂缝，防止和减少混凝土开裂具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种抗裂混凝土，所述抗裂混凝土包括如下重量份原料：水泥40-60份、砂70-90份、碎石80-100份、水30-40份、交联共聚物6-11份，所述交联共聚物由重量比为3-5:2-4的PEG-超支化聚酯和聚丙烯酸在二异氰酸酯作用下反应制得；本发明通过聚酯共聚物中的PEG-超支化聚酯链段和聚丙烯酸链段与混凝土中的无机颗粒发生作用，提高混凝土的抗裂性能和坍落度，减少返碱现象。
本发明的目的在于提供一种抗裂混凝土，所述抗裂混凝土包括如下重量份原料：水泥40-60份、砂70-90份、碎石80-100份、水30-40份、交联共聚物6-11份，所述交联共聚物由重量比为3-5:2-4的PEG-超支化聚酯和聚丙烯酸在二异氰酸酯作用下反应制得。
本发明所采用的交联共聚物贯穿于混凝土的水泥、砂和碎石等物质之间，起到骨架支撑作用，减少化学减缩、冷缩和干缩等原因引起体积收缩程度，增强混凝土的抗裂性能和坍落度。
交联共聚物中含有的PEG-超支化聚酯链段含有羟基和聚丙烯酸链段含有的羧基可以与水形成氢键作用，因而具有保水性，增强微水泥的内聚力，减少化学减缩、冷缩和干缩等原因引起体积收缩程度，提高混凝土的密实度，提高混凝土的抗裂性能和坍落度性能。
交联共聚物中含有的PEG-超支化聚酯链段含有羟基和聚丙烯酸链段含有的羧基与混凝土中的水泥含有的二氧化硅表面的羟基具有氢键作用，增强各物质间的粘接力，减少化学减缩、冷缩和干缩等原因引起体积收缩程度，提高混凝土的抗裂性能。
交联共聚物中含有的PEG-超支化聚酯链段的超支化聚酯贯穿于混凝土的无机颗粒之间，提高混凝土的无机颗粒的分散性能，提高混凝土的密实度，减少化学减缩、冷缩和干缩等原因引起体积收缩程度，提高混凝土的抗裂性能。
交联共聚物中含有的聚丙烯酸链段含有的羧基可与硅酸盐水泥水化后会产生的氢氧化钙反应，减少返碱现象。
优选地，所述抗裂混凝土包括如下重量份原料：水泥50份、砂80份、碎石90份、水35份、交联共聚物8份，所述交联共聚物由重量比为4:3的PEG-超支化聚酯和聚丙烯酸在二异氰酸酯作用下反应制得。
优选地，所述抗裂混凝土还包括硅酸锂0.3-0.5重量份。在碱性环境下，本发明所采用的硅酸锂中的硅酸根离子间会发生缩聚反应，且硅酸锂中的硅酸根可以和水泥中游离的石灰发生反应，形成复杂的粘结结构，增强混凝土的抗裂性能和坍落度；且硅酸锂中的锂离子可以和交联共聚物中的PEG-超支化聚酯链段上的PEG的醚氧原子发生配位作用，进一步增强混凝土的抗裂性能和坍落度。
更优选地，所述抗裂混凝土还包括硅酸锂0.4重量份。
优选地，所述抗裂混凝土还包括减水剂0.1-0.3份、粉煤灰1-3份、蒙脱土0.5-1份、矿粉2-4份。
更优选地，所述抗裂混凝土还包括减水剂0.2份、粉煤灰2份、蒙脱土0.8份、矿粉3份。
优选地，所述减水剂选自聚羧酸减水剂。
本发明另一目的在于提供一种交联共聚物的制备方法，包括如下步骤：
将PEG-超支化聚酯、聚丙烯酸、溶剂混合，加入二异氰酸酯和催化剂，加热搅拌2-4小时，得交联共聚物。
优选地，所述二异氰酸酯选自二苯甲烷二异氰酸酯、己二异氰酸酯中的至少一种。
优选地，所述二异氰酸酯与PEG-超支化聚酯的重量比为1-2:3-5。
优选地，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡。
优选地，所述催化剂占反应液总重的1-3％。
优选地，所述溶剂选自甲苯、乙酸乙酯、四氢呋喃中的一种。
优选地，所述温度选自65-110℃。
本发明再一目的在于提供一种抗裂混凝土的制备方法，包括如下步骤：
将交联共聚物充分在水中溶胀，边搅拌边缓慢加入水泥、砂、碎石、硅酸锂、减水剂、粉煤灰、蒙脱土、矿粉，充分搅拌均匀，得抗裂混凝土。
本发明将交联共聚物先进行充分溶胀，交联共聚物在水中充分舒张开，再边搅拌边缓慢加入水泥、砂、碎石、硅酸锂、减水剂、粉煤灰、蒙脱土、矿粉，使得交联共聚物贯穿于水泥、砂和碎石之间，起到填充和分散混凝土的作用，增强混凝土的抗裂性能。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
PEG-超支化聚酯购买自西安瑞禧生物科技有限公司。
实施例1：交联共聚物的制备。
将6重量份PEG-超支化聚酯、8重量份聚丙烯酸、100重量份甲苯混合，加入2重量份二苯甲烷二异氰酸酯和2重量份二月桂酸二丁基锡，110℃加热搅拌3小时，干燥去除甲苯，得交联共聚物。
实施例2：交联共聚物的制备。
将10重量份PEG-超支化聚酯、4重量份聚丙烯酸、100重量份甲苯混合，加入4重量份二苯甲烷二异氰酸酯和2重量份二月桂酸二丁基锡，110℃加热搅拌3小时，干燥去除甲苯，得交联共聚物。
实施例3：交联共聚物的制备。
将8重量份PEG-超支化聚酯、6重量份聚丙烯酸、100重量份甲苯混合，加入3重量份二苯甲烷二异氰酸酯和2重量份二月桂酸二丁基锡，110℃加热搅拌3小时，干燥去除甲苯，得交联共聚物。
实施例4：抗裂混凝土的制备。
将8重量份实施例1制得的交联共聚物充分在35重量份水中溶胀，边搅拌边缓慢加入50重量份水泥、80重量份砂、90重量份碎石、0.4重量份硅酸锂、0.2重量份减水剂、2重量份粉煤灰、0.8重量份蒙脱土、3重量份矿粉，充分搅拌均匀，得抗裂混凝土。
实施例5：抗裂混凝土的制备。
将8重量份实施例2制得的交联共聚物充分在35重量份水中溶胀，边搅拌边缓慢加入50重量份水泥、80重量份砂、90重量份碎石、0.4重量份硅酸锂、0.2重量份减水剂、2重量份粉煤灰、0.8重量份蒙脱土、3重量份矿粉，充分搅拌均匀，得抗裂混凝土。
实施例6：抗裂混凝土的制备。
将8重量份实施例3制得的交联共聚物充分在35重量份水中溶胀，边搅拌边缓慢加入50重量份水泥、80重量份砂、90重量份碎石、0.4重量份硅酸锂、0.2重量份减水剂、2重量份粉煤灰、0.8重量份蒙脱土、3重量份矿粉，充分搅拌均匀，得抗裂混凝土。
对比例1：抗裂混凝土的制备。
不添加交联共聚物，将实施例6中的50重量份水泥替换成58重量份水泥，其余步骤同实施例6。
对比例2：抗裂混凝土的制备。
将实施例6中的实施例3制得的交联共聚物替换成PEG-超支化聚酯，其余步骤同实施例6。
对比例3：抗裂混凝土的制备。
将实施例6中的实施例3制得的交联共聚物替换成聚丙烯酸，其余步骤同实施例6。
对比例4：抗裂混凝土的制备。
不添加硅酸锂，将实施例6中的50重量份水泥替换成50.4重量份水泥，其余步骤同实施例6。
性能测试：
抗裂性能：将实施例4-6，对比例1-4制得的抗裂混凝土作为测试样品，测试样品为150mm×150mm×150mm的立方体标准试样，养护28天后，测试其抗压强度、劈裂抗拉强度以及观察每组样品表面是否有裂缝产生，并记录裂缝的长度。
抗压强度、劈裂抗拉强度：依据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》对抗裂混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度进行测定。
返碱：将采用实施例4-6和对比例1-4制得的抗裂混凝土分别和1000kg水混匀，分别涂覆在墙体上，涂覆厚度为5mm，28天后，观察是否出现返碱现象。
坍落度：依据GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测试，测定经30分钟的坍落度。
表1.实施例4-6和对比例1-4制得的抗裂混凝土性能测试结果。
从表1可以看出，本发明实施例4-6制得的抗裂混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度强，使用过程中不会出现裂缝和返碱现象，而对比例1制得的抗裂混凝土中没有添加交联共聚物，所制得的抗裂混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度严重下降，且出现严重的返碱现象；对比例2将交联共聚物替换成PEG-超支化聚酯，所制得的抗裂混凝土出现轻微的返碱现象，抗裂混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度轻微下降；对比例3将交联共聚物替换成聚丙烯酸，所制得的抗裂混凝土的抗裂混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度轻微下降；对比例4制得的抗裂混凝土中没有添加硅酸锂，所制得的抗裂混凝土的抗裂混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度轻微下降。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种抗裂混凝土，其特征在于，所述抗裂混凝土包括如下重量份原料：水泥40-60份、砂70-90份、碎石80-100份、水30-40份、交联共聚物6-11份，所述交联共聚物由重量比为3-5:2-4的PEG-超支化聚酯和聚丙烯酸在二异氰酸酯作用下反应制得。
2.如权利要求1所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述抗裂混凝土包括如下重量份原料：水泥50份、砂80份、碎石90份、水35份、交联共聚物8份，所述交联共聚物由重量比为4:3的PEG-超支化聚酯和聚丙烯酸在二异氰酸酯作用下反应制得。
3.如权利要求2所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述抗裂混凝土还包括硅酸锂0.3-0.5重量份。
4.如权利要求1-3任一项所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述交联共聚物的制备包括如下步骤：
将PEG-超支化聚酯、聚丙烯酸、溶剂混合，加入二异氰酸酯和催化剂，加热搅拌2-4小时，得交联共聚物。
5.如权利要求4所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述二异氰酸酯选自二苯甲烷二异氰酸酯、己二异氰酸酯中的至少一种。
6.如权利要求4所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述二异氰酸酯与PEG-超支化聚酯的重量比为1-2:3-5。
7.如权利要求4所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡。
8.如权利要求4所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述催化剂占反应液总重的1-3％。
9.一种制备如权利要求1-3任一项所述抗裂混凝土的方法，特征在于，包括如下步骤：
将交联共聚物充分在水中溶胀，边搅拌边缓慢加入水泥、砂、碎石，充分搅拌均匀，得抗裂混凝土。
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