[发明专利]一种有机-无机复合增韧材料及其在混凝土中的应用

说明书

本发明提供了一种有机‑无机复合增韧材料及其在混凝土中的应用。本发明所述有机‑无机复合增韧材料包括聚合单体、交联剂、引发剂及微界面强化剂，所述聚合单体选自丙烯酰胺、丙烯酸盐和甲基丙烯酸酯中的任意一种以上混合；所述微界面强化剂选自纳米硅灰石、碳酸钙晶须、硫酸钙晶须中的任意一种以上混合；所述有机‑无机复合增韧材料应用于混凝土中时，聚合单体在引发剂和交联剂的作用下在水泥混凝土中原位聚合形成高分子聚合物，其中聚合单体占水泥质量的1％～5％。采用本发明所述复合增韧材料制得的混凝土在提高抗弯应力及断裂能的同时，不影响或不降低抗压强度，改善现有混凝土材料抗折强度低、韧性差等问题。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种有机-无机复合增韧材料及其在混凝土中的应用。

背景技术

混凝土作为用途最广、用量最大的土木工程材料，其韧性差、延性小、易开裂、干燥收缩大，从而严重影响建筑物的整体安全和服役寿命。

混凝土增韧包括纤维增韧和基体增韧，前者成本高且实际应用效果较差，后者主要通过加入聚合物和纳米改性材料来实现。聚合物混凝土具有较高的韧性和抗折强度，但是聚合物的加入往往会导致抗压强度的显著降低。在混凝土中引入无机纳米材料可以改善基体和界面过渡区的微观结构，降低孔隙率，减少裂缝的产生，但实际增韧效果不明显。

因此，在保证混凝土抗压强度的前提下，发明高效的混凝土增韧材料具有重要意义。

专利CN111517703A“高抗折水泥基材料及其制备方法”，公开了一种高抗折水泥基材料。该发明通过引发剂和加速剂使聚合单体在水泥水化过程中形成聚合物，并与水泥水化物发生化学键合，使得水泥净浆28天抗折强度提高64％～220％，抗压强度降低1％～32％。然而该方案中制得的水泥砂浆28天抗折强度最多提高46％，对应的抗压强度降低37％，且该方法未针对更加复杂的混凝土体系进行研究，作用效果尚不明确。

专利CN109250963B“一种复合增韧混凝土及其制备方法”，公开了一种复合增韧混凝土。该发明以增强增韧性能优异的氮化硼为基础材料作为混凝土添加材料，赋予混凝土良好的微观界面结合、韧性和抗疲劳性，且制备得到的混凝土28天抗压强度可以达到3060MPa。然而氮化硼的使用不仅提高了混凝土的生产成本，同时实际工程操作性较差，进而限制其在实际工程中的推广与应用。

发明内容

针对现有混凝土外加剂的增韧效果有限，且显著影响抗压强度的问题，本发明提供一种有机-无机复合增韧材料及其在混凝土中的应用。

本发明提供了一种有机-无机复合增韧材料，包括聚合单体、交联剂、引发剂及微界面强化剂；

其中引发剂占聚合单体质量的2％～7％，交联剂占聚合单体质量的0.05％～0.15％，微界面强化剂占聚合单体质量的20％～100％；

所述聚合单体选自丙烯酰胺、丙烯酸盐和甲基丙烯酸酯中的任意一种以上混合；

所述微界面强化剂选自纳米硅灰石、碳酸钙晶须、硫酸钙晶须中的任意一种以上混合。

本发明所述引发剂为无机过氧化物，具体选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的任意一种以上混合。

所述交联剂选自N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、二乙烯基苯、二异氰酸酯中的任意一种以上混合。

本发明提供上述有机-无机复合增韧材料在混凝土中的应用，可应用于各种强度等级的混凝土，用于保证混凝土增韧效果的同时不影响抗压强度，所述有机-无机复合增韧材料中的聚合单体在引发剂和交联剂的作用下在水泥混凝土中原位聚合形成高分子聚合物，其中聚合单体占水泥质量的1％～5％。

本发明所述混凝土优选为C30混凝土。

本发明还提供了一种包含上述有机-无机复合增韧材料的混凝土的制备方法，包括以下步骤：