本發(fā)明屬于建筑材料，具體涉及一種聚合物改性混凝土材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、普通水泥混凝土是一種脆性材料，抗拉抗折強度、抗沖擊性能、防水及防腐蝕均較弱，導(dǎo)致其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。因此，研發(fā)一種高性能混凝土材料具有重要的意義。然而，長期以來，人們只是通過調(diào)整混凝土配合比、添加特種混凝土外加劑、添加纖維材料等，在改變混凝土的脆性方面做了大量的努力，取得了一定效果。隨著科技的發(fā)展，聚合物材料的推廣和應(yīng)用，國內(nèi)外科研工作者開始研究聚合物水泥混凝土這種新型復(fù)合材料，例如，申請?zhí)枮?00410026780.3的中國專利采用鋼纖維增強乳膠乳液改性混凝土制備聚合物改性混凝土，申請?zhí)枮?01510193950.5的中國專利采用水性聚氨酯作為聚合物改性混凝土制備聚合物改性混凝土；申請?zhí)枮?01910333153.0的中國專利采用苯丙乳液作為聚合物改性劑制備聚合物改性混凝土表面防護材料。然而，目前制備的此類聚合物改性混凝土大多存在聚合物與骨料分布不均、耐久性差等問題，實際應(yīng)用中容易出現(xiàn)抗?jié)B性差、開裂等現(xiàn)象；另一方面其使用強度也存在不足，在部分特殊領(lǐng)域的應(yīng)用存在局限性。為了拓展聚合物改性混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域范圍，本發(fā)明中制備的聚合物改性混凝土主要適用于抗?jié)B性、耐久性要求較高的橋面工程、隧道、港口、高速公路等混凝土工程。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚合物改性混凝土材料的制備方法，提升混凝土的強度、抗?jié)B性、耐久性，解決橋面工程或路面工程在復(fù)雜環(huán)境下容易受到腐蝕破壞的問題。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種聚合物改性混凝土材料的制備方法，包括下列步驟：

4、（1）將硅微粉加入聚氧乙烯烷基醚酯和水中，剪切乳化60～90min，然后噴霧干燥，得到改性硅微粉；

5、（2）先將表面活性劑完全溶于水中，再加入有機硅樹脂，剪切乳化20～30min，然后在20～60mpa壓力下均質(zhì)，得到聚硅氧烷乳液；

6、其中，按重量份數(shù)計：表面活性劑1～10份、水60～80份、有機硅樹脂50～60份；

7、再將聚硅氧烷乳液加入反應(yīng)器并加熱升溫至40～60℃，加入正硅酸乙酯和乙二醇丁酯，保溫1h后，慢慢滴加聚丙烯酸酯乳液，滴加完后，升高溫度至60～80℃，保溫反應(yīng)1～2h，補加聚氧乙烯烷基醚酯，乳化20min～30min，冷卻至常溫、過濾，得到聚硅氧烷/丙烯酸酯共混乳液；

8、其中，按重量份數(shù)計：聚硅氧烷乳液60～80份、正硅酸乙酯1～5份、乙二醇丁酯2～5份、聚丙烯酸酯乳液50～80份、聚氧乙烯烷基醚酯1～2份；

9、（3）在常溫下，將改性硅微粉和膠粉加入至聚硅氧烷/丙烯酸酯共混乳液，快速攪拌分散30～45min，再將預(yù)先混合均勻的干燥石子、普通硅酸鹽水泥和中砂加入，攪拌均勻后，得到聚合物改性混凝土材料。

10、在一優(yōu)選示例中，步驟（1），各原料按重量份數(shù)計：硅微粉100份、聚氧乙烯烷基醚酯1～5份、水50～100份。

11、在一優(yōu)選示例中，步驟（2），所述表面活性劑為聚乙烯多胺鹽和聚氧乙烯烷基醚酯組成的混合物，其中，聚乙烯多胺鹽和聚氧乙烯烷基醚酯的重量比為1∶2。

12、在一優(yōu)選示例中，步驟（2），所述有機硅樹脂選自羥甲基有機硅樹脂、羥苯基有機硅樹脂、氨基有機硅樹脂中的一種。

13、在一優(yōu)選示例中，步驟（2），所述聚丙烯酸酯乳液的固含量為40～45%。

14、在一優(yōu)選示例中，步驟（2），所述膠粉為纖維素和可再分散性乳膠粉組成的混合物，其中，纖維素和可再分散性乳膠粉的重量比為1～5∶1；

15、其中，所述纖維素選自羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素中的一種。

16、在一優(yōu)選示例中，步驟（3），各原料按重量份數(shù)計：改性硅微粉17～20份、膠粉2～5份、聚硅氧烷/丙烯酸酯共混乳液10～20份、干燥石子25～28份、普通硅酸鹽水泥14～16份、中砂25～30份。

17、基于一個總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明的另一個目的在于提供上述制備方法制備的聚合物改性混凝土材料。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果如下：

19、1、采用聚硅氧烷/丙烯酸酯共混乳液作為聚合物改性劑，在漿體和集料的界面上可形成膠黏體，增強集料和漿體之間的粘結(jié)力，同時，漿體和集料內(nèi)部形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體；采用改性硅微粉作為增強劑，硅微粉表面具有有機體系親和的化學(xué)基團，提高改性硅微粉的添加量，并改善加工工藝，與乳液體系結(jié)合性更好，因此，大大改善了聚合物改性混凝土的抗壓、抗彎、抗拉強度。本發(fā)明制備的聚合物改性混凝土的28天的抗壓強度為30～40mpa，抗拉強度為2～3mpa，抗折強度為3～5mpa，彈性模量為3×104～4×104mpa。

20、2、采用聚硅氧烷/丙烯酸酯共混乳液作為聚合物改性劑，在混凝土材料的內(nèi)部易形成的薄膜具有良好的阻水性，有效的防止腐蝕介質(zhì)的進入；所形成的薄膜柔性，提高了其抗裂能力，減少了微裂紋網(wǎng)格的形成，阻止了水分的傳輸，對鋼筋防銹蝕有保護作用，抗?jié)B最大水壓力可達到1.4mpa，與傳統(tǒng)方法制備的水泥混凝土相比具有強度高，耐久性好的顯著特點、及優(yōu)異的抗?jié)B和抗凍性能，可廣泛應(yīng)用于橋面工程、隧道、港口、高速公路等混凝土工程。

技術(shù)特征：

1.一種聚合物改性混凝土材料的制備方法，其特征在于，包括下列步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物改性混凝土材料的制備方法，其特征在于，步驟（1），各原料按重量份數(shù)計：硅微粉100份、聚氧乙烯烷基醚酯1～5份、水50～100份。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物改性混凝土材料的制備方法，其特征在于，步驟（2），所述表面活性劑為聚乙烯多胺鹽和聚氧乙烯烷基醚酯組成的混合物，其中，所述聚乙烯多胺鹽和聚氧乙烯烷基醚酯的重量比為1∶2。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物改性混凝土材料的制備方法，其特征在于，步驟（2），所述有機硅樹脂選自羥甲基有機硅樹脂、羥苯基有機硅樹脂、氨基有機硅樹脂中的一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物改性混凝土材料的制備方法，其特征在于，步驟（2），所述聚丙烯酸酯乳液的固含量為40～45%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物改性混凝土材料的制備方法，其特征在于，步驟（2），所述膠粉為纖維素和可再分散性乳膠粉組成的混合物，所述膠粉為纖維素和可再分散性乳膠粉的重量比為1～5∶1；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物改性混凝土材料的制備方法，其特征在于，步驟（3），各原料按重量份數(shù)計：改性硅微粉17～20份、膠粉2～5份、聚硅氧烷/丙烯酸酯共混乳液10～20份、干燥石子25～28份、普通硅酸鹽水泥14～16份、中砂25～30份。

8.一種采用權(quán)利要求1～7中任一項所述制備方法制備的聚合物改性混凝土材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚合物改性混凝土材料的制備方法，在常溫下，將改性硅微粉和膠粉加入至聚硅氧烷/丙烯酸酯共混乳液，快速攪拌分散30～45min，再將預(yù)先混合均勻的干燥石子、普通硅酸鹽水泥和中砂加入，攪拌均勻后，得到聚合物改性混凝土材料，28天的抗壓強度為30～40MPa，抗拉強度為2～3MPa，抗折強度為3～5MPa，彈性模量為2×104～3×104MPa，抗?jié)B最大水壓力可達到1.4MPa。與傳統(tǒng)的水泥混凝土相比具有強度高，耐久性好的顯著特點、及優(yōu)異的抗?jié)B和抗凍性能，可廣泛應(yīng)用于橋面工程、隧道、港口、高速公路等混凝土工程。

技術(shù)研發(fā)人員：成文,游勝勇,姚啟密,戴潤英,鄒治勝,張世龍,徐鴻偉,尤康,萬榮麗,李偉
受保護的技術(shù)使用者：江西贛江新區(qū)中科建投環(huán)保材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9