高樁碼頭面板水性聚氨酯碳纖維聚合物混凝土及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及的是一種改性混凝±，本發(fā)明也設及一種改性混凝±的制備方法。具 體地說是一種適用于高粧碼頭面板的水性聚氨醋碳纖維聚合物混凝±及制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著沿海城市經濟的飛速發(fā)展，海上貨運已經成為一種必不可少的交通運輸方 式。從而，碼頭的興建也越來越多，其中高粧碼頭被廣泛應用。碼頭面板是高粧碼頭結構的 一個重要組成部分，碼頭面板的耐久性直接影響整個高粧碼頭的耐久性。同時，碼頭面板受 損維修耽誤碼頭的使用，會影響實際的使用效益，因此碼頭面板材料的選擇是十分重要的。 普通混凝±碼頭面板往往因氯離子侵蝕，冰凍和碳化而受損傷。運些損傷雖然最初是淺表 面的，隨著時間的推移，他們會延伸至內層結構材料，引起鋼筋腐蝕，威脅整座碼頭的壽命。 因此要求人們開發(fā)出耐久性更長的碼頭面板材料。
[0003] 目前國內外已經有許多關于碼頭梁板碳纖維聚合物改性混凝±的研究，并有對于 該技術研究和分析的文獻報道:如"聚合物鋼纖維混凝±的增強機理分析"（羅立峰，周建 春，黃培彥.《復合材料學報》2002，19:46-50.)中，采用的聚合物鋼纖維改性混凝±是添加 下苯乳膠制備而成的；"聚丙締纖維復合膠粉改性混凝±的抗凍性能"（伏利鵬.《混凝±與 水泥制品》，2014，11:49-51.)中，提到的聚合物纖維改性混凝±是滲入聚丙締纖維和醋酸 乙締醋-乙締共聚物乳膠粉進行改性處理的；"鋼纖維聚合物水泥混凝±物理力學性能研 究"（趙翔.重慶交通大學，2013 .)，通過在混凝±中滲加鋼纖維與下苯乳液的方法獲取高性 能的水泥混凝±，運種鋼纖維聚合物高性能混凝±具有抗拉強度高、變形能力好、耐久性與 抗侵蝕能力好、具有良好的粘結性能等特點。運種混凝±是通過添加鋼纖維和下苯乳液進 行改性處理的；"纖維增初聚合物水泥混凝±的性能研究"（姚樹義.哈爾濱工業(yè)大學， 2011.)，通過添加聚乙締醇纖維和鋼纖維來提高混凝±的強度、初性和耐久性;通過添加下 苯膠乳來改善纖維與混凝±基體界面的粘聚性;公開號為CN103011730A(2013-04-03)的專 利文件中公開的"一種纖維和聚合物復合增初混凝±及其制備方法"中，混凝±基本原材料 為粗集料、細集料、娃酸鹽水泥、粉煤灰、聚簇酸減水劑、聚乙締醇纖維、苯乙締-丙締酸醋共 聚物。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種能有效地解決碼頭面板在復雜環(huán)境下容易受到腐蝕 破壞的問題，大大減少在運營過程中的修復費用的高粧碼頭面板水性聚氨醋碳纖維聚合物 混凝±。本發(fā)明的目的還在于提供一種高粧碼頭面板水性聚氨醋碳纖維聚合物混凝±的制 備方法。
[0005] 本發(fā)明的高粧碼頭面板水性聚氨醋碳纖維聚合物混凝±由石子、中砂、粉煤灰、娃 灰、糞系高效減水劑、水性聚氨醋、硅烷偶聯(lián)劑W及碳纖維制成，其中石子、中砂、粉煤灰、娃 灰、糞系高效減水劑、水性聚氨醋W及硅烷偶聯(lián)劑的重量份數(shù)比依次為:41.1%~45.4%、 30.9 % ~32.1 %'12.6% ~13.5%、3%~3.4%'0.2%~0.25 %'7.4%~9.3 %'0.1%~ 0.15 %，碳纖維體積滲量為0.1 %~0.3 %。
[0006] 本發(fā)明的高粧碼頭面板水性聚氨醋碳纖維聚合物混凝±的制備方法為：
[0007] (1)將甲基纖維素加到80°c的水中，分散劑震蕩3min，靜置20min，再加入碳纖維， 繼續(xù)震蕩至碳纖維完全分散；
[0008] (2)將步驟(1)得到的產物過濾，將濾出的碳纖維烘干；
[0009] (3)在常溫下，將干燥的石子、中砂、粉煤灰、娃灰W及碳纖維投入到攬拌機中，攬 拌3min，隨后加入水性聚氨醋，再攬拌3min，接著加入硅烷偶聯(lián)劑，攬拌Imin,最后加入糞系 高效減水劑，使拌合物達到均勻狀態(tài)。
[0010] 本發(fā)明針對高粧碼頭普通面板容易受到腐蝕破壞，強度低的問題，提供了一種添 加水性聚氨醋和碳纖維的聚合物混凝±。運種聚合物混凝±可^有效地解決碼頭面板在復 雜環(huán)境下容易受到腐蝕破壞的問題，大大減少了在運營過程中的修復費用。運種添加水性 聚氨醋和碳纖維的聚合物混凝±，具有耐磨損，高強，耐久，抗氯離子滲透的優(yōu)點，從而防止 混凝±的凍融破壞和鋼筋誘蝕破壞，使結構的壽命得W延長，從而取得更好的經濟效益。
[0011] 本發(fā)明提供了高粧碼頭面板水性聚氨醋碳纖維聚合物混凝±，它可W運用在對耐 久性要求較高，承受疲勞荷載或是修復比較困難的高粧碼頭結構中。還可根據其特征運用 在海工結構，高速公路，隧道，飛機跑道等混凝±工程。
[0012] 本發(fā)明提供的水性聚氨醋碳纖維聚合物混凝±，與傳統(tǒng)的水泥混凝±相比具有W 下主要優(yōu)點：
[0013] 第一、強度高，水性聚氨醋薄膜形成于漿體和集料的界面上，可W增強骨料和漿體 之間的粘結力。同時碳纖維滲入后可W優(yōu)化聚合物混凝±內部結構，提高材料整體性。又由 于加入的碳纖維相對強度和抗拉初度較高，因此可W大大改善聚合物混凝±的抗彎，抗拉 強度。其壓縮強度為83~88MPa，彎曲強度為18~20MPa，拉伸強度為14~16MPa。
[0014] 第二、耐久性好，由于水性聚氨醋形成的薄膜的毛細孔能阻止水的吸收和滲透，從 而可W有效的防止腐蝕介質的進入;其次由于碳纖維的拉結作用使抗裂能力得到提高，減 少了微裂紋網格的形成，阻止了水分的傳輸;最后添加的娃灰使混凝±中產生高PH介質對 鋼筋防誘蝕有保護作用。
[0015] 第=、硬化后聚合物混凝±具有優(yōu)良的抗?jié)B和抗凍性能。
[0016] 第四、制備工藝簡單，施工方便，耐磨性與抗沖擊性能優(yōu)良。
[0017] 第五、加入的粉煤灰W及娃灰屬于工業(yè)廢料，水性聚氨醋具有不污染，運輸安全等 特點。因此使材料具有節(jié)能環(huán)保的特點。
[0018] 第六、運用廣泛:本材料主要用于承受疲勞荷載，耐久性要求高或者修復比較困難 的高粧碼頭面板結構。另外還可W廣泛運用于海工結構，高速公路，隧道，機場跑道等混凝 ±工程。
【具體實施方式】
[0019]下面舉例對本發(fā)明做更詳細的描述。
[0020]本發(fā)明提供了高粧碼頭面板水性聚氨醋碳纖維聚合物混凝±。它由最大粒徑不超 過20mm的石子、中砂、粉煤灰、娃灰、糞系高效減水劑、水性聚氨醋、硅烷偶聯(lián)劑W及碳纖維 制備而成，其中最大粒徑不超過20mm的石子、中砂、粉煤灰、娃灰、糞系高效減水劑、水性聚 氨醋W及硅烷偶聯(lián)劑運幾種原料的配比，按照重量份數(shù)計依次為:41.1%~45.4%、30.9% ~32.1%、12.6%~13.5%、3% ~3.4%、0.2%~0.25%、7.4%~9.3%、0.1%~0.15%。 碳纖維體積滲量為0.1 %~0.3 %。
[0021] 本發(fā)明的水性聚氨醋碳纖維聚合物混凝±按照W下方法制備：
[0022] 1配比：最大粒徑不超過20mm的石子、中砂、粉煤灰、娃灰、糞系高效減水劑、水性聚 氨醋W及硅烷偶聯(lián)劑運幾種原料，按照重量配比依次為：41.1 %~45.4%、30.9%~ 32.1 %'12.6%~13.5%、3%~3.4%'0.2%~0.25%'7.4%~9.3%'0.1%~0.15%。碳 纖維體積滲量為0.1 %~0.3 %。
[0023] 2制備工藝：
[0024] 1)在盆中倒入水溫為8(TC的水，接著放入甲基纖維素分散劑震蕩3min，靜置 20min，使甲基纖維素均勻溶解在水中。再將碳纖維加入，繼續(xù)震蕩至碳纖維完全分散。
[0025] 2)使用過濾網將碳纖維過濾出來，放在烘干箱中烘干。
[0026] 3)在常溫下，將干燥的石子、中砂、粉煤灰、娃灰W及碳纖維投入到強制式攬拌機 中，攬拌3min。隨后加入水性聚氨醋，再攬拌3min。接著加入硅烷偶聯(lián)劑，攬拌Imin。最后加 入糞系高效減水劑，使拌合物達到均勻狀態(tài)，即可進行施工。
[0027] 按照下列實驗配比做實驗，測試其力學性能。
[0028] 實施例1:最大粒徑不超過20mm的石子、中砂、粉煤灰、娃灰、We-糞橫酸甲醒縮合 物為主要成分的混凝±高效減水劑、含固量為35%的水性聚氨醋、W 丫-氨丙基=乙氧基為 主要成分的硅烷偶聯(lián)劑，運幾種原料按照重量配比依次為:41.4%、32.1%、13.5%、3.4%、 0.2%、9.3%、0.1%。長度7mm的碳纖維體積滲量為0.3%。
[0029] 實施例2:最大粒徑不超過20mm的石子、中砂、粉煤灰、娃灰、We-糞橫酸甲醒縮合 物為主要成分的混凝±高效減水劑、含固量為35%的水性聚氨醋W及W 丫-氨丙基=乙氧 基為主要成分的硅烷偶聯(lián)劑，運幾種原料按照重量配比依次為：45.4%、31.2%、12.6%、 3.0%、0.25%、7.4%、0.15%。長度7mm的碳纖維體積滲量為0.1 %。
[0030] 上述實施例是對本發(fā)明的進一步說明，但不限制本發(fā)明。
[0031] 按照上述實例中的配方配制的高粧碼頭面板水性聚氨醋碳纖維聚合物混凝±材 料，經測試，其主要力學性能見表1
[0032] 表1高粧碼頭面板水性聚氨醋碳纖維聚合物混凝±材料的主要力學性能
[0033]
【主權項】
1. 一種高粧碼頭面板水性聚氨酯碳纖維聚合物混凝土，其特征是由石子、中砂、粉煤 灰、硅灰、萘系高效減水劑、水性聚氨酯、硅烷偶聯(lián)劑以及碳纖維制成，其中石子、中砂、粉煤 灰、硅灰、萘系高效減水劑、水性聚氨酯以及硅烷偶聯(lián)劑的重量份數(shù)比依次為：41.1 %~ 45·4%、30·9%~32·1%、12·6%~13.5%、3%~3·4%、0·2%~0·25%、7·4%~9.3%、 0.1 %~0.15 %，碳纖維體積摻量為0.1 %~0.3 %。2. -種權利要求1所述的高粧碼頭面板水性聚氨酯碳纖維聚合物混凝土的制備方法， 其特征是： (1) 將甲基纖維素加到80°C的水中，分散劑震蕩3min，靜置20min，再加入碳纖維，繼續(xù) 震蕩至碳纖維完全分散； (2) 將步驟(1)得到的產物過濾，將濾出的碳纖維烘干； (3) 在常溫下，將干燥的石子、中砂、粉煤灰、硅灰以及碳纖維投入到攪拌機中，攪拌 3min，隨后加入水性聚氨酯，再攪拌3min，接著加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌lmin，最后加入萘系高 效減水劑，使拌合物達到均勻狀態(tài)。3. 根據權利要求2所述的高粧碼頭面板水性聚氨酯碳纖維聚合物混凝土的制備方法， 其特征是:所述萘系高效減水劑是以β-萘磺酸甲醛縮合物為主要成分的混凝土高效減水 劑。4. 根據權利要求2或3所述的高粧碼頭面板水性聚氨酯碳纖維聚合物混凝土的制備方 法，其特征是:所述硅烷偶聯(lián)劑是以γ -氨丙基三乙氧基為主要成分的硅烷偶聯(lián)劑。
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種高樁碼頭面板水性聚氨酯碳纖維聚合物混凝土及制備方法。由石子、中砂、粉煤灰、硅灰、萘系高效減水劑、水性聚氨酯、硅烷偶聯(lián)劑以及碳纖維制成，其中石子、中砂、粉煤灰、硅灰、萘系高效減水劑、水性聚氨酯以及硅烷偶聯(lián)劑的重量份數(shù)比依次為：41.1％～45.4％、30.9％～32.1％、12.6％～13.5％、3％～3.4％、0.2％～0.25％、7.4％～9.3％、0.1％～0.15％，碳纖維體積摻量為0.1％～0.3％。這種添加水性聚氨酯和碳纖維的聚合物混凝土，具有耐磨損，高強，耐久，抗氯離子滲透的優(yōu)點，從而防止混凝土的凍融破壞和鋼筋銹蝕破壞，使結構的壽命得以延長?？蛇\用在對耐久性要求較高，承受疲勞荷載或是修復比較困難的高樁碼頭結構中。
【IPC分類】C04B26/16, C04B14/04, C04B18/08, C04B14/06, C04B24/12, C04B24/22
【公開號】CN105669086
【申請?zhí)枴緾N201610003571
【發(fā)明人】劉宗民, 江潤東, 毛繼澤, 趙昆璞, 張健
【申請人】哈爾濱工程大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月4日