[發(fā)明專利]含硫聚丙烯復(fù)合纖維增強(qiáng)硫磺混凝土及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201511005299.0
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN105601249A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫義明;張紹剛;馬騰飛;龔德朋
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C04B28/36
• 分類號: C04B28/36;C04B16/06;C04B20/02
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 楊柳林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑施工用混凝土技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種含硫聚 丙烯復(fù)合纖維增強(qiáng)硫磺混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)

硫磺混凝土是一種性能獨(dú)特的混凝土，它用硫磺做膠凝材料來 凝結(jié)砂、石等集料。硫磺混凝土具有良好的力學(xué)性能、優(yōu)異的耐腐 蝕性、極低的吸水率，還具有抗?jié)B透、速凝、抗紫外線、抗低溫抗 凍融、可熔融反復(fù)回收再生利用等優(yōu)點(diǎn)。硫磺混凝土已經(jīng)被應(yīng)用于 臨時(shí)支座結(jié)構(gòu)，抗化學(xué)侵蝕的涂覆層、橋梁公路等。但是硫磺混凝 土抗折強(qiáng)度低且脆性明顯，因而需對硫磺混凝土進(jìn)行增強(qiáng)，從而擴(kuò) 大它的使用范圍。

混凝土中摻入纖維可以有效地提高混凝土的早期抗裂性能，延 緩新裂紋的出現(xiàn)，能改善基體的韌性。現(xiàn)有常規(guī)方式有摻入鋼纖維、 普通聚丙烯纖維、碳纖維等，但是，鋼纖維抗銹蝕能力較差,施工時(shí) 不易攪拌，而普通聚丙烯纖維與基體的界面粘結(jié)較差，需改性處理； 而碳纖維價(jià)格高昂。而且，將纖維與混凝土復(fù)合的關(guān)鍵技術(shù)之一是 纖維材料與混凝土材料之間界面的粘合性。粘合性不好則不但不能 增強(qiáng)增韌，反而可能使混凝土力學(xué)性能下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種含硫聚丙烯復(fù)合纖維增強(qiáng) 硫磺混凝土及其制備方法。該含硫聚丙烯復(fù)合纖維增強(qiáng)硫磺混凝土 具有力學(xué)性能優(yōu)異、耐腐蝕性強(qiáng)、抗裂性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其中聚丙烯 復(fù)合纖維與硫磺混凝土界面間的粘合性良好，而且其制備方法操作 簡單，成本低廉。

為了解決上述問題，本發(fā)明的含硫聚丙烯復(fù)合纖維增強(qiáng)硫磺混 凝土，其各組分按質(zhì)量百分比計(jì)為：改性硫磺40～60％、粗集料 15～25％、細(xì)集料10～25％、填料1～10％、聚丙烯復(fù)合改性纖維 0.1～1.5％；

其中，所述粗集料是粒徑為5～40mm的粒狀石料；細(xì)集料是粒 徑為0.1～5mm的細(xì)砂；填料是粒徑為0.1μm～0.1mm的無機(jī)材料顆粒。

優(yōu)選地，所述聚丙烯復(fù)合改性纖維長度為5～20mm。

進(jìn)一步地，所述無機(jī)材料顆粒為粉煤灰的顆粒。

進(jìn)一步地，所述聚丙烯復(fù)合改性纖維是采用聚丙烯、聚丙烯接 枝硫磺、硫磺三者按質(zhì)量配比依次為85～95％︰0.5～5％︰1～10％混合 后，在180～230℃下共混擠出紡成的纖維；所述聚丙烯接枝硫磺是由 聚丙烯、硫磺、過氧化二異丙苯三者按質(zhì)量份數(shù)比依次為90～95％︰ 4～9％︰0.05～1％混合后，在180～230℃下塑化混煉30～60min，熔融 接枝制得。

再進(jìn)一步地，所述改性硫磺為采用硫磺改性劑改性處理過的硫 磺，所述硫磺改性劑為二聚環(huán)戊二烯、雙環(huán)戊二烯、苯乙烯、3-氨丙 基三乙氧基硅烷或有機(jī)鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種。

進(jìn)一步地，所述改性處理時(shí)，選用的硫磺改性劑的量為硫磺質(zhì) 量的0.001～1％。

本發(fā)明所述含硫聚丙烯復(fù)合纖維增強(qiáng)硫磺混凝土的制備方法， 依次包括以下步驟：

1)制取聚丙烯接枝硫磺：按質(zhì)量份數(shù)比為90～95％︰4～9％︰ 0.05～1％依次取聚丙烯、硫磺、過氧化二異丙苯充分混合后，塑化混 煉30～60min，熔融接枝制得聚丙烯接枝硫磺；

2)制備聚丙烯復(fù)合改性纖維：按質(zhì)量配比為85～95％︰0.5～5％ ︰1～10％，依次取聚丙烯、聚丙烯接枝硫磺、硫磺三者在180～230℃ 下熔融擠出紡絲，制得聚丙烯復(fù)合改性纖維；

3)制備改性硫磺：將硫磺原料在135～140℃下隔絕空氣加熱熔 融，然后加入硫磺改性劑，持續(xù)攪拌，添加完畢后保溫3～5h，完成 改性處理制得改性硫磺；

4)按設(shè)計(jì)量取粗集料、細(xì)集料，填料混合均勻后在120～150℃ 下，攪拌預(yù)熱10～30min，然后加入改性硫磺，持續(xù)攪拌，待改性硫 磺完全融化后，加入聚丙烯復(fù)合改性纖維，充分?jǐn)嚢杈鶆蚣纯芍频? 纖維增強(qiáng)的硫磺混凝土。

進(jìn)一步地，步驟1)中，所述塑化混煉溫度為180～230℃。

再進(jìn)一步的，步驟3)中，所加入的硫磺改性劑的量為待改性處 理硫磺質(zhì)量的0.001～1％。

本發(fā)明的含硫聚丙烯復(fù)合纖維增強(qiáng)硫磺混凝土中各組分選擇和 質(zhì)量含量控制的原理如下：