本發(fā)明屬于混凝土外加劑制備，特別是涉及一種廢棄pet部分解聚與改性再生制備混凝土早強(qiáng)成核劑的方法。

背景技術(shù)：

1、混凝土作為最主要的建筑材料廣泛應(yīng)用于道路、橋梁、國(guó)防建設(shè)等領(lǐng)域。然而，高原氣候條件下，混凝土制品存在鋪設(shè)周期長(zhǎng)、開(kāi)裂現(xiàn)象嚴(yán)重等瓶頸問(wèn)題，嚴(yán)重影響重要工程的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，此外，在雙碳背景下，其高排放、高污染等現(xiàn)狀也制約著相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2、混凝土早強(qiáng)劑是一種具有快速膠凝、適應(yīng)性強(qiáng)、安全性高等特點(diǎn)的混凝土外加劑，它不但能提高混凝土強(qiáng)度發(fā)展速度和早期強(qiáng)度，還能有效改善孔結(jié)構(gòu)和密實(shí)度，廣泛應(yīng)用于道路搶險(xiǎn)、高原施工等實(shí)際場(chǎng)景，對(duì)混凝土的性能起著至關(guān)重要的作用。然而，目前工程中主要應(yīng)用的早強(qiáng)劑為硫酸鹽、氯化物等無(wú)機(jī)鹽類或甲酸鈣、三乙醇胺等有機(jī)物類，這些早強(qiáng)劑在實(shí)際應(yīng)用中摻量大成本高，且面臨耐腐蝕性能下降、早強(qiáng)效果不佳，甚至影響后期強(qiáng)度等瓶頸問(wèn)題，此外部分傳統(tǒng)早強(qiáng)劑在生產(chǎn)和使用過(guò)程中碳排放高，易產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

3、因此，以廢棄材料為來(lái)源開(kāi)發(fā)新型早強(qiáng)劑實(shí)現(xiàn)混凝土早期快速水化，不但有效解決低溫環(huán)境下早期強(qiáng)度發(fā)展緩慢的問(wèn)題，加快混凝土施工進(jìn)度，而且對(duì)混凝土行業(yè)綠色發(fā)展有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題，提供一種廢棄pet部分解聚與改性再生制備混凝土早強(qiáng)成核劑的方法，旨在至少解決上述部分技術(shù)問(wèn)題。其特點(diǎn)是：

2、利用廢棄pet聚酯在二元醇中處理后的部分降解產(chǎn)物與多官能度硅烷化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)高比表面積活性球型結(jié)構(gòu)構(gòu)筑。所制備的早強(qiáng)成核劑表面富含大量活性羥基，易與混凝土中鈣離子絡(luò)合形成水合硅酸鈣膠凝產(chǎn)物，提供更多成核位點(diǎn)，促進(jìn)混凝土水化反應(yīng)的加速，提高混凝土的早期強(qiáng)度，對(duì)后期強(qiáng)度影響不大，解決低溫環(huán)境下早期強(qiáng)度發(fā)展緩慢的問(wèn)題。

3、本發(fā)明首先公開(kāi)了一種廢棄pet部分解聚與改性再生制備混凝土早強(qiáng)成核劑的方法，包括以下步驟：

4、(1)將pet廢料清洗烘干后粉碎放入燒瓶，加入二元醇與催化劑后在190-200℃以一定攪拌速率下攪拌2-4h直至廢料完全溶解得到漿料；

5、(2)將漿料洗滌過(guò)濾烘干后混合多官能度硅烷加至250ml配有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝回流器的三口燒瓶中，在氮?dú)鈿夥障律郎財(cái)嚢?-2h，得到混合物；

6、(3)將冷卻后的混合物通過(guò)透析袋處理進(jìn)一步純化以除去小分子物質(zhì)，得到純化液體；

7、(4)將純化液體在真空烘箱中升溫至60-80℃至完全烘干后，即可得到高比表面積活性球型混凝土早強(qiáng)成核劑。

8、進(jìn)一步地，步驟(1)所述二元醇選自乙二醇、丙二醇或二甘醇中任意一種；所述催化劑選自鈦酸四丁酯、乙酸鋅、乙酸錳中的一種或兩種。

9、進(jìn)一步地，步驟(1)所述二元醇與pet廢料的質(zhì)量比為1-3:1；所述催化劑添加量為pet廢料與二元醇溶劑總質(zhì)量的0.5-1.5％。

10、進(jìn)一步地，步驟(2)所述多官能度硅烷選自正丁基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷或異丁基三乙氧基硅烷中任意一種。

11、進(jìn)一步地，步驟(2)所述多官能度硅烷與pet廢料的質(zhì)量比為0.3-0.6：1；所述升溫?cái)嚢铚囟葹?20-130℃。

12、進(jìn)一步地，步驟(3)所述透析袋的分子截留量為3000，透析時(shí)間為48h。

13、本發(fā)明還公開(kāi)了一種如上述任一方法制得的混凝土早強(qiáng)成核劑，該早強(qiáng)成核劑表面富含大量活性羥基，易與混凝土中鈣離子絡(luò)合形成水合硅酸鈣膠凝產(chǎn)物，提供更多成核位點(diǎn)，促進(jìn)混凝土早期水化進(jìn)程，可滿足不同使用環(huán)境的要求，尤其在面向高原高寒地區(qū)混凝土施工場(chǎng)景有巨大的應(yīng)用潛力。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述廢棄pet部分解聚與改性再生制備混凝土早強(qiáng)成核劑具有如下特點(diǎn)：

15、(1)基于廢棄物來(lái)源的pet聚酯材料制備混凝土早期成核劑，產(chǎn)物表面富含大量活性羥基，易與混凝土中鈣離子絡(luò)合形成水合硅酸鈣膠凝產(chǎn)物，避免了現(xiàn)有早強(qiáng)劑早期強(qiáng)度增加不高，后期強(qiáng)度、耐腐蝕性下降，以及復(fù)雜合成帶來(lái)的成本高昂、碳排放超標(biāo)的問(wèn)題。

16、(2)通過(guò)控制降解時(shí)二元醇種類、反應(yīng)時(shí)間以及反應(yīng)溫度，所得部分降解廢棄物分子量與表面活性基團(tuán)密度可調(diào)，可適用于不同混凝土使用場(chǎng)景。

17、(3)本發(fā)明所述的方法實(shí)現(xiàn)廢舊塑料利用率接近100％，不產(chǎn)生污染物，早強(qiáng)效果明顯，早期強(qiáng)度增加200％，且不影響甚至提高后期強(qiáng)度。

技術(shù)特征：

1.一種廢棄pet部分解聚與改性再生制備混凝土早強(qiáng)成核劑的方法，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中：

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中：

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中：

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中：

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中：

7.一種如權(quán)利要求1～6所述任一方法制得的混凝土早強(qiáng)成核劑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種廢棄PET部分解聚與改性再生制備混凝土早強(qiáng)成核劑的方法，具體涉及混凝土外加劑制備技術(shù)領(lǐng)域。利用廢棄PET聚酯在二元醇中處理后的部分降解產(chǎn)物與多官能度硅烷化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)高比表面積活性球型結(jié)構(gòu)構(gòu)筑。本發(fā)明制備早強(qiáng)成核劑的方法步驟簡(jiǎn)單、綠色溫和、成本較低，早強(qiáng)增強(qiáng)效果明顯，不影響甚至提高后期強(qiáng)度，且廢棄物利用率接近100％，有效減少?gòu)U棄物消納過(guò)程中的碳排放。所制備的早強(qiáng)成核劑表面富含大量活性羥基，易與混凝土中鈣離子絡(luò)合形成水合硅酸鈣膠凝產(chǎn)物，提供更多成核位點(diǎn)，有效提高水化速率和早期強(qiáng)度，在道路搶險(xiǎn)、高原施工等領(lǐng)域有應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：張新星,楊張親,周博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6