一种超高性能混凝土及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料，具体为一种超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、水泥混凝土由于具有原料易得、施工方便、造价低廉等特点，应用于土木工程结构，并逐渐成为工程建设中使用最广泛、用量最大的工程材料之一。然而，混凝土作为一种脆性材料，与生俱来的韧性不佳、易碎裂的缺陷，长时间暴露在外会使表面砂石脱落，耐腐蚀性差，从而减少混凝土的使用寿命。如文献《钢桥面薄层环氧树脂混凝土铺装材料路用性能试验研究》报道了用专门配制的环氧树脂作为结合料制作的环氧树脂混凝土具有良好的力学性能、水稳定性能、高温稳定性能，将其应用于桥梁混凝土中，可以有效提高混凝土的弯拉强度与弯曲韧性。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种超高性能混凝土及其制备方法，具有较好的防腐性能、抗压性能和韧性。

3、（二）技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种超高性能混凝土，所述超高性能混凝土包括以下重量组分：40-60重量份的石子、30-70重量份的水泥、3-6重量份的磺酸纤维素减水剂、2-4重量份的二茂铁改性酚醛树脂、1-2重量份的环氧树脂、1-3重量份的萘修饰硅橡胶、5-10重量份的钢纤维。

5、优选的，所述二茂铁改性酚醛树脂的制备方法包括以下步骤：

6、（1）将酚醛树脂和环氧氯丙烷加入到反应器中混合均匀，在60-100℃下反应6-12h，然后减压浓缩、洗涤，得到环氧化酚醛树脂；

7、（2）向n,n-二甲基甲酰胺溶剂中加入腰果酚和环氧化酚醛树脂，搅拌均匀后加入三氟化硼乙醚催化剂，在60-90℃下反应6-12h，过滤，洗涤并干燥，得到羟基化酚醛树脂；

8、（3）将二茂铁乙炔和2-叠氮-2-脱氧-d-葡萄糖加入到n,n-二甲基甲酰胺溶剂中进行溶解，冷冻脱气3-4次，加入溴化亚铜催化剂，通入氮气保护，50-80℃下反应20-24h，结束后四氢呋喃洗涤、旋蒸浓缩、透析、干燥，得到三氮唑改性二茂铁；

9、（4）向n,n-二甲基甲酰胺溶剂中加入羟基化酚醛树脂和三氮唑改性二茂铁进行溶解，然后再加入六亚甲基二异氰酸酯，在65-90℃下反应12-18h，离心分离，洗涤并干燥，得到二茂铁改性酚醛树脂。

10、优选的，所述（1）中酚醛树脂、环氧氯丙烷的质量比为1:1.2-1.5。

11、优选的，所述（2）中腰果酚、环氧化酚醛树脂、三氟化硼乙醚催化剂的质量比为1.1-1.4:1:0.01-0.03。

12、优选的，所述（3）中二茂铁乙炔、2-叠氮-2-脱氧-d-葡萄糖、溴化亚铜催化剂的质量比为0.8-1.2:1.1-1.4:0.02-0.03。

13、优选的，所述（4）中羟基化酚醛树脂、三氮唑改性二茂铁、六亚甲基二异氰酸酯的质量比为1.2-1.6:1.3-1.7:1.4-2.1。

14、优选的，所述萘修饰硅橡胶的制备方法包括以下步骤：

15、s1.将α-溴萘和丙烯醇加入到反应器中混合均匀，在70-90℃下反应8-10h，然后减压浓缩、洗涤，得到改性丙烯醇；

16、s2.向甲醇溶剂中加入阻聚剂二丁基羟基甲苯、催化剂氯铂酸的四氢呋喃溶液、改性丙烯醇，搅拌均匀，加入硅橡胶，超声分散均匀，在60-80℃下反应4-6h，冷却，离心分离，洗涤并干燥，得到萘修饰硅橡胶。

17、优选的，所述s1中α-溴萘、丙烯醇的质量比为1.2-1.4:1.3-1.6。

18、优选的，所述s2中阻聚剂二丁基羟基甲苯、催化剂氯铂酸、改性丙烯醇、硅橡胶的质量比为0.01-0.02:0.01-0.03:1:0.9-1.3。

19、优选的，所述超高性能混凝土的制备方法包括以下步骤：按配比将石子、水泥、磺酸纤维素减水剂、二茂铁改性酚醛树脂、环氧树脂、萘修饰硅橡胶、钢纤维加入搅拌机中，搅拌均匀，得到超高性能混凝土。

20、（三）有益的技术效果

21、本发明按配比将石子、水泥、磺酸纤维素减水剂、二茂铁改性酚醛树脂、环氧树脂、萘修饰硅橡胶、钢纤维加入搅拌机中，搅拌均匀，得到超高性能混凝土。

22、本发明将酚醛树脂和环氧氯丙烷反应得到环氧化酚醛树脂，然后再引入腰果酚得到羟基化酚醛树脂，再和三氮唑改性二茂铁反应得到二茂铁改性酚醛树脂；其中酚醛树脂在混凝土中形成紧密的分子结构可以填充混凝土中的孔隙，增加了混凝土的抗压强度；其中的酚醛树脂和三氮唑基团都具有较好的防腐效果，应用到混凝土中提高了混凝土的抗化学腐蚀性能；二茂铁也可以有效提高混凝土的耐久性，使其更抵抗大气环境、水分和化学物质的侵蚀，从而达到耐腐蚀的效果。

23、α-溴萘和丙烯醇进行反应，得到改性丙烯醇，再引入硅橡胶，得到萘修饰硅橡胶；其中α-溴萘和磺酸纤维素减水剂共同形成减水剂体系，共同提高混凝土的强度和流动性；其中硅橡胶是一种优秀的防水材料加入混凝土中可以提高混凝土的抗渗性和耐水性。

24、在搅拌共混的过程中，二茂铁改性酚醛树脂中的腰果酚里的双键会和萘修饰硅橡胶中的硅橡胶端氢发生加成反应，产生稳定的化学交联，均匀分布在混凝土中，从而增加混凝土的韧性。

技术特征：

1.一种超高性能混凝土，其特征在于，所述超高性能混凝土包括以下重量组分：40-60重量份的石子、30-70重量份的水泥、3-6重量份的磺酸纤维素减水剂、2-4重量份的二茂铁改性酚醛树脂、1-2重量份的环氧树脂、1-3重量份的萘修饰硅橡胶、5-10重量份的钢纤维。

2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述二茂铁改性酚醛树脂的制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述（1）中酚醛树脂、环氧氯丙烷的质量比为1:1.2-1.5。

4.根据权利要求2所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述（2）中腰果酚、环氧化酚醛树脂、三氟化硼乙醚催化剂的质量比为1.1-1.4:1:0.01-0.03。

5.根据权利要求2所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述（3）中二茂铁乙炔、2-叠氮-2-脱氧-d-葡萄糖、溴化亚铜催化剂的质量比为0.8-1.2:1.1-1.4:0.02-0.03。

6.根据权利要求2所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述（4）中羟基化酚醛树脂、三氮唑改性二茂铁、六亚甲基二异氰酸酯的质量比为1.2-1.6:1.3-1.7:1.4-2.1。

7.根据权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述萘修饰硅橡胶的制备方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述s1中α-溴萘、丙烯醇的质量比为1.2-1.4:1.3-1.6。

9.根据权利要求7所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述s2中阻聚剂二丁基羟基甲苯、催化剂氯铂酸、改性丙烯醇、硅橡胶的质量比为0.01-0.02:0.01-0.03:1:0.9-1.3。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，所述超高性能混凝土的制备方法包括以下步骤：按配比将石子、水泥、磺酸纤维素减水剂、二茂铁改性酚醛树脂、环氧树脂、萘修饰硅橡胶、钢纤维加入搅拌机中，搅拌均匀，得到超高性能混凝土。

技术总结本发明涉及建筑材料技术领域，且公开了一种超高性能混凝土及其制备方法，本发明按配比将石子、水泥、磺酸纤维素减水剂、二茂铁改性酚醛树脂、环氧树脂、萘修饰硅橡胶、钢纤维加入搅拌机中，搅拌均匀，得到超高性能混凝土；在搅拌共混的过程中，二茂铁改性酚醛树脂中的腰果酚里的双键会和萘修饰硅橡胶中的硅橡胶端氢发生加成反应，产生稳定的化学交联，均匀分布在混凝土中，从而增加混凝土的韧性；同时本发明的超高性能混凝土具有较好的防腐性能、抗压性能。技术研发人员：刘路明,黄兆珑,赖友彪受保护的技术使用者：湖南固力工程新材料有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29