[发明专利]一种混凝土增强增韧剂及其制备方法

说明书

本发明属于建筑材料技术领域，公开了一种混凝土增强增韧剂的制备方法。本发明首先将微纳米粉煤灰和迷迭香酸混合均匀，然后加入三异丙醇胺和氨基硅烷偶联剂，继续混合并研磨，利用氨基硅烷偶联剂上硅氧基团与微纳米粉煤灰表面的羟基结合，同时利用氨基基团上的活泼氢与迷迭香酸发生脱水缩合反应，通过化学键将具有粘结增韧作用的迷迭香酸结合到微纳米粉煤灰表面上，即得一种混凝土用增强增韧剂。本发明所述的混凝土增强增韧剂制备工艺简单、可显著提升混凝土的抗压强度和抗折强度以及抗裂性能，该产品尤其适用于低坍落度的道路混凝土或透水混凝土。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体地说，特别涉及一种混凝土增强增韧剂及其制备方法。

背景技术

目前，提升混凝土的强度及韧性的常用技术手段是这样的：

纤维增强增韧混凝土，是近年来研究和应用最广的途径之一。高弹模量和低弹模量短纤维增强混凝土，比如钢纤维及聚丙烯和尼龙纤维，能够显著增加混凝土的抗压强度，但对混凝土的增韧效果较差。专利CN103276469B公开了一种混凝土增强增韧用聚乙烯醇纤维的生产方法，通过溶解、过滤、纺丝、交联、拉伸、水洗、表面处理和卷绕切断等生产工艺，制备出适用于ECC混凝土的聚乙烯醇纤维，并且具有抗拉强度、弹性模量、伸长率、长径比、界面摩擦粘结强度更好、生产工艺简单的特点。CN 111996612A公开了一种高分子量聚乙烯纤维，在纤维添加量为混凝土质量的1.0％时，28d抗压强度可达100MPa以上，28d抗折强度也达16MPa以上。除了采用单种类纤维增强增韧混凝土之外，专利CN108285307A、CN109369091A、CN109867496A、CN105481323B和CN110818306B等斗拱了一种混杂纤维增强增韧混凝土的方法，纤维的种类包括玻璃纤维、聚乙烯纤维、钢纤维、碳纤维、玄武岩纤维等等，其目的和单种类纤维增强增韧机理相似。

通过混凝土配合比优化或使用具有增强增韧功能的矿物掺合料，也能够提升混凝土的强度及韧性。专利CN108892438B、CN109020616A和CN109250936A利用改性氮化硼纳米管作为复合增韧材料，匹配与混凝土其他原材料制备得到28d抗压强度可达30～60MPa的混凝土制品。同时专利CN109265087A还利用氮化硼作为基础增韧材料，扩大了其应用领域，使其应用于再生骨料透水混凝土，提升透水混凝土的韧性。专利CN109796168A通过混凝土中工业废渣、纤维、聚合物与水泥熟料之间化学成分的不同发挥各自不同层次性能互补作用，制备出抗压强度大于60MPa的高性能水泥基复合材料，提高了材料的弯曲韧性。

化学外加剂一般不能够直接提升混凝土的韧性及抗开裂性能，但化学外加剂可以间接改善混凝土其他性能，比如降低水化热、降低收缩，从而来提高混凝土抗开裂性能。专利CN107033291B、CN107446139B和CN101265047B均公开了一种混凝土减缩剂及其制备方法，产品对抗折强度是非常有利，减少混凝土的收缩率，可以提高混凝土的抗裂性能。专利CN104098288B公开了一种能够降低混凝土水化热的一种含改性糊精的化学外加剂，能够有效调控水泥的水化过程，降低因混凝土内外温差较大引气的开裂问题，提升高混凝土的耐久性。专利CN102604005B和CN109179386B直接制备出一种增强增韧型聚羧酸减水剂，将具有增强增韧作用的氧化石墨烯引入到聚羧酸减水剂分子结构中，实现混凝土的抗压强度和抗折强度的提升，降低开裂风险。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)混凝土工作性能下降。现有技术直接使用各种种类的纤维材料，在制备混凝土的过程中，纤维材料易结团、降低混凝土的工作性能，无法满足泵送施工。如果通过额外掺加减水剂或用水量，势必又会增加成本或降低了混凝土的强度，无法满足混凝土的设计强度等级。

(2)混凝土成本提升。现有技术主要采用碳纳米管或氧化石墨烯改性，形成矿物掺合料或化学外加剂形式，一方面面临着纳米级材料的分散问题，另一方面纳米材料的高成本问题，会显著提升混凝土的使用成本。

发明内容