一种复合改性水泥胶黏剂及其制备方法和应用与流程

专利2022-05-09  114



1.本发明涉及混凝土材料技术领域,尤其涉及一种复合改性水泥胶黏剂及其制备方法和应用。


背景技术:

2.当前海绵城市建设中,透水混凝土的新型路面铺装材料得到广泛应用,这种透水混凝土材料突破了传统混凝土材料的使用性能,具有良好的渗水性,可铺筑得到能“呼吸”的新型生态环保混凝土路面,有效减少路面积水,解决“城市热岛现象”和水资源的循环利用率低的问题。但是目前使用的透水混凝土的孔隙大,存在强度低、脱粒和掉渣等问题。目前为了解决透水混凝土存在的上述问题,常在混凝土中增加水泥用量,而增加水泥用量又会降低混凝土孔隙率和渗水性,更易引起路面开裂和并提高混凝土的制作成本。因此,提高透水混凝土的胶黏性、强度、保水性和耐久性,并解决透水混凝土脱粒和掉渣的问题,成为目前透水混凝土研究的热点。


技术实现要素:

3.针对现有透水混凝土存在的上述一系列问题,本发明提供一种复合改性水泥胶黏剂及其制备方法和应用,该复合改性水泥胶黏剂的加入可有效提高透水混凝土的胶黏性、强度、保水性和耐久性,并解决了透水混凝土易脱粒和掉渣的问题。
4.为达到上述发明目的,本发明实施例采用了如下的技术方案:
5.一种复合改性水泥胶黏剂,包括以下质量百分比的组分:
6.有机聚合物5%~15%,增稠剂0.01%~0.09%,稳定剂0.05%~0.2%,抗水剂0.06%~1.5%,偶联剂0.02%~0.10%,减水剂0.5%~6%和余量的水;
7.所述有机聚合物为纤维素、聚丙烯酸类乳液、丁苯乳液、乙烯

醋酸乙烯共聚乳液和环氧树脂中的至少一种;
8.所述稳定剂为脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、乙烯基磺酸钠和三聚磷酸钠中的至少一种;
9.所述抗水剂为聚酰胺聚胺和甲基硅醇钠中的至少一种。
10.相对于现有技术,本发明提供的复合改性水泥胶黏剂通过上述聚合物、偶联剂、增稠剂、稳定剂和抗水剂与减水剂的协同作用,用于混凝土中可增加混凝土的胶接性、界面坚固性、耐久性和稳定性,并可以增加混凝土的保水性、延长凝结时间,提高施工性能。同时,还可以减少水泥掺量,降低灰水比。其中,上述稳定剂与有机聚合物的共同加入,一方面可以增加胶凝剂体系的稳定性,另一方面还可以减少有机聚合物在胶黏剂体系中出现因不均匀聚集而产生胶凝颗粒物沉淀,有效防止因有机聚合物的存在而在贮藏、运输中发生沉降,达到很好的胶体保护作用,用于混凝土中,可有效避免出现离析现象。所述稳定剂与增稠剂按上述比例加入可使得胶黏剂在储存过程中状态更加稳定。在所述复合改性水泥胶黏剂中选择聚酰胺聚胺或甲基硅醇钠作为抗水剂与上述有机聚合物作用,可以提高胶黏剂的湿润
摩擦和湿润粘附性能,阻止水分子和有害物离子渗透到基材内部,达到防水保护目的,提高混凝土防水性和抗冻性,同时,上述抗水剂结合偶联剂与所述有机聚合物相交联后,可显著提高水泥胶浆的柔韧性,改善多孔混凝土浆体与石料表面抗剥离性能,提高混凝土的强度。在灰水比较低的情况下,可显著改善混凝土的抗裂性能和掉渣情况。
11.优选的,所述有机聚合物为纤维素和乙烯

醋酸乙烯共聚乳液中的至少一种。
12.上述优选的有机聚合物的选择可以进一步提高胶黏剂的稳定性,用于混凝土中可进一步提高混凝土的耐久性和使用强度。
13.优选的,所述增稠剂为黄原胶、硅藻土、聚乙烯醇和聚丙烯酸中的至少一种。
14.上述优选的增稠剂的成分,可进一步提高其对混凝土的增稠效果,提高施工性能和防流挂性能,防止胶体液因重力作用而沉降以及发生分层离析现象。
15.优选的,所述抗水剂为聚酰胺聚胺。上述抗水剂的使用可进一步改善多孔混凝土浆体与石料表面抗剥离性能,提高混凝土的使用强度。
16.优选的,所述稳定剂由质量比为1:0.2

0.5:0.8

1.2的脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、乙烯基磺酸钠和三聚磷酸钠组成。
17.上述优选的稳定剂的组成可以使其与胶黏剂体系中的自由基以特定的速度缓慢反应,进一步降低有机聚合物中的颗粒聚集,在所述胶黏剂体系中达到了较佳的悬浮稳定性的作用,使胶黏剂的储存状态更加稳定。
18.优选的,所述偶联剂为乙烯基三(β

甲氧乙氧基)硅烷和乙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
19.乙烯基三(β

甲氧乙氧基)硅烷和乙基三甲氧基硅烷在胶黏剂体系中均可以特定的“分子桥”形式存在,可有效改善胶黏剂体系中的无机物与有机物之间的界面作用,改善材料胶接性能,使胶黏界面更加坚固。
20.优选的,所述减水剂为聚羧酸类减水剂、萘系减水剂和氨基系减水剂中的至少一种。
21.上述减水剂的使用,可以进一步减少混凝土的用水量、降低灰水比、提高混凝土的物理力学性能。
22.本发明还提供所述复合改性水泥胶黏剂的制备方法。该制备方法为:按照所述组分的配比,将所述聚合物、增稠剂、稳定剂、抗水剂、偶联剂和水混合并搅拌均匀,再加入所述减水剂,按100

1000r/min搅拌至形成均相混合液,得到所述复合改性水泥胶黏剂。
23.相对于现有技术,本发明提供的复合改性水泥胶黏剂的制备方法具有工艺简单、操作方便、节约资源和投资成本低的优势。
24.本发明提供了所述的复合改性水泥胶黏剂在作为透水混凝土原料中的应用。
25.通过加入本发明的复合改性水泥胶黏剂,可以使聚合物均匀地分散在水泥浆中,并使水泥水化物颗粒与聚合物分子紧密结合,水泥水化物颗粒之间也相互吸引和粘结,进而在混合体系中形成特定的立体空间网状结构。同时在水泥水化凝结过程中聚合物分子在上述稳定剂、偶联剂和抗水剂等助剂的作用下产生化学变化,有机聚合物分子与ca
2
、及二氧化硅反应,并以离子键、共价键、极性键或分子引力的形式生成较稳定的物质。同时在上述有机聚合物的较强流动性和渗透性作用下渗透到水泥浆中的孔隙中,增加混凝土的密实度。同时,水泥水化物颗粒和胶黏剂中的聚合物颗粒各自形成的空间立体网状结构,相互粘
结穿插和交织,又形成了一个更紧密、更牢固的复合空间立体网状结构,用于透水混凝土中,在不影响混凝土的透水性的条件下,还进一步增加了浆体的粘结强度。因此,该复合改性水泥胶黏剂在混凝土领域具有极高的应用价值。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
27.为了更好的说明本发明实施例提供的,下面通过实施例做进一步的举例说明。
28.实施例1
29.一种复合改性水泥胶黏剂,包括以下质量百分比的组分:
30.纤维素10%,黄原胶0.05%,稳定剂0.1%,聚酰胺聚胺1%,乙烯基三(β

甲氧乙氧基)硅烷0.05%,聚羧酸减水剂1%和余量的水;
31.其中,纤维素为羟丙基甲基纤维素。
32.稳定剂由质量比为1:0.3:1的脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、乙烯基磺酸钠和三聚磷酸钠组成;
33.脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠为无色透明液体,ph=8,活性物含量28%;
34.乙烯基磺酸钠为淡黄色透明液体,密度1.2g/cm3;
35.三聚磷酸钠为白色粉末状结晶;
36.聚酰胺聚胺为淡黄色半透明液体;固含量:20%,比重1.03;
37.聚羧酸减水剂为微黄色液体,固含量20%,减水率35%,ph值7.5的聚羧酸高效减水剂。
38.上述复合改性水泥胶黏剂的制备方法为:按照所述组分的配比,将纤维素、黄原胶、稳定剂、聚酰胺聚胺、乙烯基三(β

甲氧乙氧基)硅烷和水混合,在1000r/min的条件下搅拌3min,再加入上述聚羧酸减水剂,搅拌至形成均相混合液,得到复合改性水泥胶黏剂。
39.实施例2
40.一种复合改性水泥胶黏剂,包括以下质量百分比的组分:
41.乙烯

醋酸乙烯共聚乳液5%,硅藻土0.01%,稳定剂0.05%,聚酰胺聚胺0.06%,乙基三甲氧基硅烷0.02%,萘系减水剂3%和余量的水;
42.其中,稳定剂由质量比为1:0.2:0.8的脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、乙烯基磺酸钠和三聚磷酸钠组成;
43.脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠为无色透明液体,ph=8,活性物含量28%;
44.乙烯基磺酸钠为淡黄色透明液体,密度1.2g/cm3;
45.三聚磷酸钠为白色粉末状结晶;
46.聚酰胺聚胺为淡黄色半透明液体;固含量:20%,比重1.03;
47.萘系减水剂为棕褐色粘稠液体,固含量45%,减水率20%,ph值8。
48.上述复合改性水泥胶黏剂的制备方法为:按照所述组分的配比,将乙烯

醋酸乙烯共聚乳液、硅藻土、稳定剂、聚酰胺聚胺、乙基三甲氧基硅烷和水混合,在500r/min的条件下搅拌5min,再加入上述萘系减水剂,搅拌至形成均相混合液,得到复合改性水泥胶黏剂。
49.实施例3
50.一种复合改性水泥胶黏剂,包括以下质量百分比的组分:
51.纤维素15%,聚乙烯醇0.09%,稳定剂0.2%,甲基硅醇钠1.5%,乙烯基三(β

甲氧乙氧基)硅烷0.10%,萘系减水剂6%和余量的水;
52.其中,稳定剂由质量比为1:0.5:1.2的脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、乙烯基磺酸钠和三聚磷酸钠组成;
53.脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠为无色透明液体,ph=8,活性物含量28%;
54.乙烯基磺酸钠为淡黄色透明液体,密度1.2g/cm3;
55.三聚磷酸钠为白色粉末状结晶;
56.甲基硅醇钠为无色透明液体,固含量25%,比重1.24;
57.萘系减水剂为棕褐色粘稠液体,固含量45%,减水率20%,ph值8。
58.上述复合改性水泥胶黏剂的制备方法为:按照所述组分的配比,将纤维素、聚乙烯醇、稳定剂、甲基硅醇钠、乙烯基三(β

甲氧乙氧基)硅烷和水混合,在2000r/min的条件下搅拌2min,再加入上述萘系减水剂,搅拌至形成均相混合液,得到复合改性水泥胶黏剂。
59.实施例4
60.一种复合改性水泥胶黏剂,包括以下质量百分比的组分:
61.聚丙烯酸类乳液10%,聚丙烯酸0.05%,脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠0.1%,甲基硅醇钠1%,乙烯基三(β

甲氧乙氧基)硅烷0.05%,聚羧酸减水剂0.5%和余量的水;
62.其中,脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠为无色透明液体,ph=8,活性物含量28%;
63.甲基硅醇钠为无色透明液体,固含量25%,比重1.24;
64.聚羧酸减水剂为微黄色液体,固含量20%,减水率35%,ph值7.5的高效减水剂。
65.上述复合改性水泥胶黏剂的制备方法为:按照所述组分的配比,将聚丙烯酸类乳液、聚丙烯酸、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、甲基硅醇钠、乙烯基三(β

甲氧乙氧基)硅烷和水混合,在1000r/min的条件下搅拌3min,再加入上述聚羧酸减水剂,搅拌至形成均相混合液,得到复合改性水泥胶黏剂。
66.实施例5
67.一种复合改性水泥胶黏剂,包括以下质量百分比的组分:
68.丁苯乳液10%,聚丙烯酸0.05%,乙烯基磺酸钠0.1%,聚酰胺聚胺1%,乙基三甲氧基硅烷0.05%,聚羧酸减水剂1%和余量的水;
69.其中,聚酰胺聚胺为淡黄色半透明液体,固含量:20%,比重1.03;
70.聚羧酸减水剂为微黄色液体,固含量20%,减水率35%,ph值7.5的高效减水剂。
71.上述复合改性水泥胶黏剂的制备方法为:按照所述组分的配比,将丁苯乳液、聚丙烯酸、乙烯基磺酸钠、聚酰胺聚胺、乙基三甲氧基硅烷和水混合,在1000r/min的条件下搅拌3min,再加入上述聚羧酸减水剂,搅拌至形成均相混合液,得到复合改性水泥胶黏剂。
72.对比例1
73.用等量的聚醋酸乙烯代替实施例1中的乙烯

醋酸乙烯共聚乳液作为有机聚合物,其它组分和制备方法与实施例1相同,得到水泥胶黏剂。
74.对比例2
75.用等量的甘油硬脂酸酯代替实施例1中的稳定剂,其它组分和制备方法与实施例1
相同,得到水泥胶黏剂。
76.对比例3
77.去掉实施例1中的聚酰胺聚胺,其它组分和制备方法与实施例1相同,得到水泥胶黏剂。
78.测试实施例1

5和对比例1

3中得到的水泥胶黏剂用于水泥混凝土中的使用性能,具体测试方法如下:
79.采用p.o42.4水泥、碎石(3

30mm)、胶黏剂(分别为实施例1

5和对比例1

3中得到的水泥胶黏剂)和水配置多孔改性水泥混凝土,每立方混凝土配比设计(按重量计)为:水泥300kg、碎石1600kg、胶黏剂10kg、水800kg。制得8种多孔水泥混凝土试样。利用上述8种多孔混凝土试样和未加入胶黏剂的混凝土试样制作混凝土试件(抗压试块尺寸150mmx150mmx150mm,抗弯拉试块尺寸150mmx150mmx550mm),测定水泥混凝土试件凝结时间,并在24h后拆模置于养护室中标准养护28d。
80.参照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(jtg 3420

2020)《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(gb t50082

2009),对相应试验条件后的混凝土试件的抗压强度和抗弯拉强度进行测定。
81.加入实施例1

5和对比例1

3得到的胶黏剂分别得到的8种混凝土试件与未加入水泥胶黏剂的混凝土试样经标养28d后的性能测试结果如表1所示。
82.表1
[0083][0084]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征:
1.一种复合改性水泥胶黏剂,其特征在于:包括以下质量百分比的组分:有机聚合物5%~15%,增稠剂0.01%~0.09%,稳定剂0.05%~0.2%,抗水剂0.06%~1.5%,偶联剂0.02%~0.10%,减水剂0.5%~6%和余量的水;所述有机聚合物为纤维素、聚丙烯酸类乳液、丁苯乳液、乙烯

醋酸乙烯共聚乳液和环氧树脂中的至少一种;所述稳定剂为脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、乙烯基磺酸钠和三聚磷酸钠中的至少一种;所述抗水剂为聚酰胺聚胺和甲基硅醇钠中的至少一种。2.如权利要求1所述的复合改性水泥胶黏剂,其特征在于:所述有机聚合物为纤维素和乙烯

醋酸乙烯共聚乳液中的至少一种。3.如权利要求1所述的复合改性水泥胶黏剂,其特征在于:所述增稠剂为黄原胶、硅藻土、聚乙烯醇和聚丙烯酸中的至少一种。4.如权利要求1所述的复合改性水泥胶黏剂,其特征在于:所述抗水剂为聚酰胺聚胺。5.如权利要求1所述的复合改性水泥胶黏剂,其特征在于:所述稳定剂由质量比为1:0.2

0.5:0.8

1.2的脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、乙烯基磺酸钠和三聚磷酸钠组成。6.如权利要求1所述的复合改性水泥胶黏剂,其特征在于:所述偶联剂为乙烯基三(β

甲氧乙氧基)硅烷和乙基三甲氧基硅烷中的至少一种。7.如权利要求1所述的复合改性水泥胶黏剂,其特征在于:所述减水剂为聚羧酸类减水剂、萘系减水剂和氨基系减水剂中的至少一种。8.权利要求1~7任一项所述的复合改性水泥胶黏剂的制备方法,其特征在于:按照所述组分的配比,将所述聚合物、增稠剂、稳定剂、抗水剂、偶联剂和水混合并搅拌均匀,再加入所述减水剂,搅拌至形成均相混合液,得到所述复合改性水泥胶黏剂。9.权利要求1~7任一项所述的复合改性水泥胶黏剂在作为透水混凝土原料中的应用。
技术总结
本发明涉及混凝土材料技术领域,具体公开一种复合改性水泥胶黏剂及其制备方法和应用。所述复合改性水泥胶黏剂,包括以下质量百分比的组分:有机聚合物5%~15%,增稠剂0.01%~0.09%,稳定剂0.05%~0.2%,抗水剂0.06%~1.5%,偶联剂0.02%~0.10%,减水剂0.5%~6%和余量的水。本发明提供的复合改性水泥胶黏剂通过上述组分的协同作用,用于混凝土中可增加混凝土的胶接性、界面坚固性、耐久性和稳定性,并可以增加混凝土的保水性、延长凝结时间,有效提高混凝土的施工性能。有效提高混凝土的施工性能。


技术研发人员:马骅 赵东尧 曹正川 王中合 吕立宁 宋效江 王立权 曲江锋 刘建军 马明 张帆 关志杰 马伟敬 张俊志 尚林菁 周力宁 王晓晶 陈朋
受保护的技术使用者:邢台路桥建设总公司
技术研发日:2021.03.26
技术公布日:2021/6/29

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