[发明专利]一种高强高韧的聚氨酯混凝土及制备方法和应用

说明书

一种高强高韧的聚氨酯混凝土及制备方法和应用，本发明属于土木建筑和交通运输工程领域，具体涉及一种聚氨酯混凝土的制备方法。本发明的目的是要解决现有聚氨酯混凝土仍然存在使用水泥量高、拉伸强度和韧度低、耐低温冲击性和耐水性差的问题。一种高强高韧的聚氨酯混凝土按重量份数由多异氰酸酯、低聚物多元醇、扩链剂、催化剂、分子筛活化粉、有机硅、粉煤灰、细骨料、粗骨料、碳纤维粉和壳聚糖表面接枝超支化聚合物制备而成。一种高强高韧的聚氨酯混凝土用作道路铺面材料和桥梁铺装材料、用作快速固化材料修复凝土路面裂缝、坑槽或用作做加固材料快速修复混凝土房屋或桥梁结构。本发明可获得一种高强高韧的聚氨酯混凝土。

技术领域

本发明属于土木建筑和交通运输工程领域，具体涉及一种聚氨酯混凝土的制备方法。

背景技术

众所周知，混凝土材料是基础建设中最常见的一种材料，是应用最广泛的建筑材料之一。传统混凝土材料一般采用水泥、细骨料(砂)、粗骨料(石子)、水和外加剂等按照一定的比例制备形成的无机复合材料。但是传统混凝土是一种多孔性的脆性材料，抗压强度大，抗拉强度低，抗冲击、抗疲劳性能比较差，目前多采用不同类型的纤维对混凝土进行增韧，增加其抗拉强度，但是纤维增强混凝土会导致混凝土密度增大。水泥是传统混凝土材料的胶凝材料，在生产水泥的过程会产生大量二氧化碳，碳排放量比较大。应该加快推进绿色建材产品的认证和应用推广，加强新型胶凝材料、低碳混凝土、木竹建材等可持续建材产品的研发应用。采用聚氨酯代替水泥作为胶凝材料，不仅可以提高混凝土的抗拉强度，而且可以降低混凝土的密度，同时聚氨酯的生产过程二氧化碳排放量非常低，因此聚氨酯增韧混凝土复合材料是一种新型低碳轻质高强的混凝土。1937年，德国科学家拜耳(Bayer)教授利用异氰酸酯和多元醇化合物发生加聚反应制得聚氨酯树脂，到目前为止聚氨酯树脂已经有了74年的应用历史。在通常情况下，凡是在高分子结构主链上含有多个氨基甲酸酯基团(-NHCOO)的聚合物，统称聚氨酯。

但是现有聚氨酯混凝土仍然存在使用水泥量高、拉伸强度和韧度低、耐低温冲击性和耐水性差的问题。

发明内容

本发明的目的是要解决现有聚氨酯混凝土仍然存在使用水泥量高、拉伸强度和韧度低、耐低温冲击性和耐水性差的问题，而提供一种高强高韧的聚氨酯混凝土及制备方法和应用。

一种高强高韧的聚氨酯混凝土按重量份数由100份多异氰酸酯、100份低聚物多元醇、10～15份扩链剂、2～3份催化剂、7～8份分子筛活化粉、6份～8份有机硅、120份～200份粉煤灰、140～160份细骨料、300份～320份粗骨料、5份～10份碳纤维粉和20份～40份壳聚糖表面接枝超支化聚合物制备而成。

一种高强高韧的聚氨酯混凝土的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、按重量份数称取100份多异氰酸酯、100份低聚物多元醇、10～15份扩链剂、2～3份催化剂、7～8份分子筛活化粉、6份～8份有机硅、120份～200份粉煤灰、140～160份细骨料、300份～320份粗骨料、5份～10份碳纤维粉和20份～40份壳聚糖表面接枝超支化聚合物；

二、将低聚物多元醇脱水后与分子筛活化粉混合，均匀搅拌，再静置，得到溶液Ⅰ；

三、将多异氰酸酯、扩链剂和有机硅加入到溶液Ⅰ中，搅拌均匀，得到溶液Ⅱ；

四、将催化剂、碳纤维粉和壳聚糖表面接枝超支化聚合物加入到溶液Ⅱ中，搅拌均匀，得到混合物Ⅰ；

五、将混合物Ⅰ平均分成2份；再将粗骨料和细骨料混合均匀后与1份混合物Ⅰ混合，搅拌，再加入另外1份混合物Ⅰ，搅拌，得到混合物Ⅱ；

六、将粉煤灰和水泥加入到混合物Ⅱ中，搅拌，在25℃～40℃下聚合反应，再浇注到模具中养护，得到高强高韧的聚氨酯混凝土；

步骤六中所述的水泥与细骨料的质量比为(0.8～2):1。