[發明專利]一種有機-無機復合增韌材料及其在混凝土中的應用

在審

• 申請號: 202211293207.3
• 申請日: 2022-10-21
• 公開（公告）號: CN115536299A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 湯金輝;徐潔;高暢;王瑞;王文彬;舒鑫;韓方玉;劉加平
• 申請（專利權）人: 東南大學;江蘇蘇博特新材料股份有限公司
• 主分類號: C04B24/26
• 分類號: C04B24/26;C04B28/04;C08F220/56;C08F222/38;C08F120/06;C08F220/10;C08F212/36
• 代理公司: 南京材智匯知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32449
• 代理人: 杜甜甜

本發明提供了一種有機?無機復合增韌材料及其在混凝土中的應用。本發明所述有機?無機復合增韌材料包括聚合單體、交聯劑、引發劑及微界面強化劑，所述聚合單體選自丙烯酰胺、丙烯酸鹽和甲基丙烯酸酯中的任意一種以上混合；所述微界面強化劑選自納米硅灰石、碳酸鈣晶須、硫酸鈣晶須中的任意一種以上混合；所述有機?無機復合增韌材料應用于混凝土中時，聚合單體在引發劑和交聯劑的作用下在水泥混凝土中原位聚合形成高分子聚合物，其中聚合單體占水泥質量的1％～5％。采用本發明所述復合增韌材料制得的混凝土在提高抗彎應力及斷裂能的同時，不影響或不降低抗壓強度，改善現有混凝土材料抗折強度低、韌性差等問題。

技術領域

本發明涉及建筑材料技術領域，特別涉及一種有機-無機復合增韌材料及其在混凝土中的應用。

背景技術

混凝土作為用途最廣、用量最大的土木工程材料，其韌性差、延性小、易開裂、干燥收縮大，從而嚴重影響建筑物的整體安全和服役壽命。

混凝土增韌包括纖維增韌和基體增韌，前者成本高且實際應用效果較差，后者主要通過加入聚合物和納米改性材料來實現。聚合物混凝土具有較高的韌性和抗折強度，但是聚合物的加入往往會導致抗壓強度的顯著降低。在混凝土中引入無機納米材料可以改善基體和界面過渡區的微觀結構，降低孔隙率，減少裂縫的產生，但實際增韌效果不明顯。

因此，在保證混凝土抗壓強度的前提下，發明高效的混凝土增韌材料具有重要意義。

專利CN111517703A“高抗折水泥基材料及其制備方法”，公開了一種高抗折水泥基材料。該發明通過引發劑和加速劑使聚合單體在水泥水化過程中形成聚合物，并與水泥水化物發生化學鍵合，使得水泥凈漿28天抗折強度提高64％～220％，抗壓強度降低1％～32％。然而該方案中制得的水泥砂漿28天抗折強度最多提高46％，對應的抗壓強度降低37％，且該方法未針對更加復雜的混凝土體系進行研究，作用效果尚不明確。

專利CN109250963B“一種復合增韌混凝土及其制備方法”，公開了一種復合增韌混凝土。該發明以增強增韌性能優異的氮化硼為基礎材料作為混凝土添加材料，賦予混凝土良好的微觀界面結合、韌性和抗疲勞性，且制備得到的混凝土28天抗壓強度可以達到3060MPa。然而氮化硼的使用不僅提高了混凝土的生產成本，同時實際工程操作性較差，進而限制其在實際工程中的推廣與應用。

發明內容

針對現有混凝土外加劑的增韌效果有限，且顯著影響抗壓強度的問題，本發明提供一種有機-無機復合增韌材料及其在混凝土中的應用。

本發明提供了一種有機-無機復合增韌材料，包括聚合單體、交聯劑、引發劑及微界面強化劑；

其中引發劑占聚合單體質量的2％～7％，交聯劑占聚合單體質量的0.05％～0.15％，微界面強化劑占聚合單體質量的20％～100％；

所述聚合單體選自丙烯酰胺、丙烯酸鹽和甲基丙烯酸酯中的任意一種以上混合；

所述微界面強化劑選自納米硅灰石、碳酸鈣晶須、硫酸鈣晶須中的任意一種以上混合。

本發明所述引發劑為無機過氧化物，具體選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉中的任意一種以上混合。

所述交聯劑選自N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺、2,5-二甲基-2,5二叔丁基過氧化己烷、二乙烯基苯、二異氰酸酯中的任意一種以上混合。

本發明提供上述有機-無機復合增韌材料在混凝土中的應用，可應用于各種強度等級的混凝土，用于保證混凝土增韌效果的同時不影響抗壓強度，所述有機-無機復合增韌材料中的聚合單體在引發劑和交聯劑的作用下在水泥混凝土中原位聚合形成高分子聚合物，其中聚合單體占水泥質量的1％～5％。

本發明所述混凝土優選為C30混凝土。

本發明還提供了一種包含上述有機-無機復合增韌材料的混凝土的制備方法，包括以下步驟：