一种高强度耐腐蚀混凝土的制备方法与流程

本发明涉及混凝土，具体为一种高强度耐腐蚀混凝土的制备方法。

背景技术：

1、混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。广泛应用道路桥梁、海洋开发、地热工程等领域。随着建筑行业的快速发展，对混凝土的性能也提出了更高的要求。脱硫设备、电觯槽、耐酸地坪等领域对设备和材料的耐酸防腐性能要求很好，而目前的混凝土存在强度较低、防腐蚀性能不佳的问题，限制了混凝土的实际应用。

2、纳米二氧化硅廉价易得，机械强度高，耐腐蚀性性能优良，广泛应用在混凝土、沥青等建筑材料中，对纳米二氧化硅的表面改性也成为研究热点。专利cn111423192b公开了利用硅烷偶联剂和聚己内酯表面接枝改性的纳米二氧化硅作为改性剂，交联威兰胶溶液为交联剂，对pva纤维进行表面改性，得到表面疏水的改性pva纤维，可以提高混凝土的强度、变形等能力。但是该专利的混凝土没有表现出很好耐酸腐蚀性能。并且相比于聚乙烯醇pva纤维，尼龙纤维的强度更大，模量高，耐磨性能更好，在混凝土等建筑材料方面有更好的实际应用。

技术实现思路

1、本发明解决了混凝土强度不佳，吸水率较大，抗渗性能不好的问题。

2、本发明提供的技术方案是：一种高强度耐腐蚀混凝土的制备方法，包括如下重量份的组分：55-64份骨料、18-22填料、12-18份的胶结剂、0.15-1份纳米二氧化硅改性尼龙纤维。

3、进一步的，胶结料由水玻璃、氟硅酸钠、外加剂组成，胶结料中水玻璃的质量分数为80-86.6％；氟硅酸钠的质量分数为10.8-16.9％；外加剂的质量分数为2.5-4.4％；所述外加剂为多羟甲基三聚氰胺或糠醇。

4、进一步的，高强度耐腐蚀混凝土的制备方法为：将骨料、填料、纳米二氧化硅改性尼龙纤维加入到搅拌机中搅拌混合1-2min，然后加入胶结料，搅拌混匀2-3min，浇筑，振捣成型，脱模、养护，得到高强度耐腐蚀混凝土。

5、进一步的，养护的温度为15-30℃，养护时间为7-21天。

6、进一步的，填料包括816耐酸粉料、粉煤灰、玄武岩纤维的任一种或组合。

7、进一步的，骨料由粗骨料和细骨料组成，骨料中粗骨料的质量分数55-62％，细骨料的质量分数为38-45％；粗骨料为粒径3-10mm的石英石；细骨料为粒径≦3mm的石英石。

8、进一步的，纳米二氧化硅改性尼龙纤维的制备方法为：

9、(1)、向n,n-二甲基甲酰胺中加入kh570改性二氧化硅、巯乙基均苯四甲酸二亚胺，分散后加入2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮，将溶液在紫外灯下照射反应20-30min，再加入巯乙基均苯四甲酸二亚胺、n,n-亚甲基双丙烯酰胺，其中kh570改性二氧化硅、巯乙基均苯四甲酸二亚胺、n,n-亚甲基双丙烯酰胺的比例为1g:(1.5-4.5)g:(0.6-1.8)g；继续反应2-4h，过滤溶剂，乙醇洗涤，干燥，得到聚(酰胺-酰亚胺)接枝二氧化硅。

10、(2)、将比例为1g:(0.05-0.3)g的尼龙6、聚(酰胺-酰亚胺)接枝二氧化硅置于高速混合机中混合，然后通过单螺杆纺丝机进行熔融纺丝，熔融纺丝机1-4区的温度为250-265℃，螺杆转速为20-30r/min，纺丝速度为300-800m/min；纺丝后进行拉伸，拉伸倍数为3-4倍；卷绕收集，得到纳米二氧化硅改性尼龙纤维。

11、进一步的，巯乙基均苯四甲酸二亚胺的制备方法为：向甲苯中加入吡啶、巯基乙胺、均苯四甲酸酐，加热并搅拌回流反应，旋蒸除去溶剂，产物在乙酸乙酯中重结晶，得到巯乙基均苯四甲酸二亚胺。

12、本发明的技术效果是：本发明以kh570改性二氧化硅的烯基作为聚合位点，通过巯基-烯点击反应，使巯乙基均苯四甲酸二亚胺、n,n-亚甲基双丙烯酰胺在二氧化硅表面进行原位聚合反应，在纳米二氧化硅表面接枝了聚(酰胺-酰亚胺)聚合物分子链，得到聚(酰胺-酰亚胺)聚合物接枝二氧化硅。

13、本发明将聚(酰胺-酰亚胺)接枝二氧化硅与尼龙6进行共混纺丝，二氧化硅表面接枝了含有聚酰胺结构的聚合物，该聚合物与尼龙6聚酰胺分子链之间有很好的相容性，从而提高了纳米二氧化硅与尼龙6的界面相容性，使纳米二氧化硅可以均匀的分散在尼龙6纤维中，显著提高了纤维的断裂性能，并且该聚合物中含有刚性的酰亚胺结构单元，有利于提高尼龙纤维的强度，纤维的断裂强度强度达到4.14-5.13cn·dtex-1，断裂伸长率达到105.0-149.8％。

14、本发明利用石英石骨料、816耐酸粉料、粉煤灰、玄武岩纤维等混凝土的基体，水玻璃、氟硅酸钠、多羟甲基三聚氰胺或糠醇作为胶结剂，同时加入了力学性能优异的聚(酰胺-酰亚胺)接枝二氧化硅，二氧化硅尼龙复合纤维在混凝土中形成增强相，起到填充混凝土间隙，支撑骨架的作用，显著提高了混凝土的抗压强度。并且经过硫酸浸泡后，混凝土仍然保持很高的抗压强度和强度保持率。这是因为加入了水玻璃、氟硅酸钠、糠醇或多羟甲基三聚氰胺组成的胶结料，在混凝土固化过程中形成化学稳定的硅基固化交联网络，耐酸腐蚀性能很好，其次加入的尼龙纤维中加入了聚(酰胺-酰亚胺)接枝二氧化硅，纳米二氧化硅本身就具有很强的耐酸腐蚀性，难以与硫酸反应，同时表面接枝的聚(酰胺-酰亚胺)聚合物含有耐腐蚀的酰亚胺结构，耐酸性强，防腐性能优异，经过硫酸浸泡后，尼龙纤维不会被硫酸腐蚀，仍然保持很好的结构稳定性和力学强度，从而不会影响混凝土的力学强度。

技术特征：

1.一种高强度耐腐蚀混凝土的制备方法，其特征在于，所述混凝土包括如下重量份的组分：55-64份骨料、18-22填料、12-18份的胶结剂、0.15-1份纳米二氧化硅改性尼龙纤维；

2.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀混凝土的制备方法，其特征在于，所述搅拌混合的时间为1-2min；搅拌混匀的时间为2-3min。

3.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀混凝土的制备方法，其特征在于，所述养护的温度为15-30℃，养护时间为7-21天。

4.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀混凝土的制备方法，其特征在于，所述填料包括816耐酸粉料、粉煤灰、玄武岩纤维的任一种或组合。

5.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀混凝土的制备方法，其特征在于，所述骨料由粗骨料和细骨料组成，骨料中粗骨料的质量分数55-62％，细骨料的质量分数为38-45％；粗骨料为粒径3-10mm的石英石；细骨料为粒径≦3mm的石英石。

6.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀混凝土的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅改性尼龙纤维的制备方法为：

7.根据权利要求6所述的高强度耐腐蚀混凝土的制备方法，其特征在于，所述(1)中kh570改性二氧化硅、巯乙基均苯四甲酸二亚胺、n,n-亚甲基双丙烯酰胺的比例为1g:(1.5-4.5)g:(0.6-1.8)g。

8.根据权利要求6所述的高强度耐腐蚀混凝土的制备方法，其特征在于，所述(2)中，尼龙6、聚(酰胺-酰亚胺)接枝二氧化硅的比例为1g:(0.05-0.3)g。

9.根据权利要求6所述的高强度耐腐蚀混凝土的制备方法，其特征在于，所述(2)中，熔融纺丝机1-4区的温度为250-265℃，螺杆转速为20-30r/min，纺丝速度为300-800m/min；拉伸的倍数为3-4倍。

10.根据权利要求6所述的高强度耐腐蚀混凝土的制备方法，其特征在于，所述巯乙基均苯四甲酸二亚胺的制备方法为：向甲苯中加入吡啶、巯基乙胺、均苯四甲酸酐，加热并搅拌回流反应，旋蒸除去溶剂，重结晶，得到巯乙基均苯四甲酸二亚胺。

技术总结本发明公开了一种高强度耐腐蚀混凝土的制备方法，包括55‑64份骨料、18‑22填料、12‑18份的胶结剂、0.15‑1份纳米二氧化硅改性尼龙纤维，经过搅拌混匀，浇筑，振捣成型，脱模、养护等工艺，得到高强度耐腐蚀混凝土；混凝土中加入了力学性能优异的聚(酰胺‑酰亚胺)接枝二氧化硅，二氧化硅尼龙复合纤维在混凝土中形成增强相，起到填充混凝土间隙，支撑骨架的作用，显著提高了混凝土的抗压强度。并且经过硫酸浸泡后，混凝土仍然保持很高的抗压强度和强度保持率。技术研发人员：纪元,于强,麻文迪,迟玉奎,王菁菁受保护的技术使用者：青岛润鑫腾建材科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5