一種彈性混凝土的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種彈性混凝土，解決現有彈性混凝土由于添加橡膠材料后，其抗壓強度降低的問題。技術方案為一種彈性混凝土，包括以下重量份的組分：聚氨基甲酸酯150~180份；水泥20~40份；砂石2~8份；粉末填充劑5~10份；聚四氟乙烯10~20份；防氧化劑3~8份；MgF2 2~12份，本發明的彈性混凝土具有優良的彈性、抗壓性能、耐磨擦性能和抗氧化性能，除此之外，使用本發明的彈性混凝土填入在建筑的伸縮縫內時，建筑在伸縮縫具有優異的自由形變能力和抗撞擊能力。
【專利說明】
一種彈性混凝土
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種建筑縫細的填充料，特別涉及一種彈性混凝土。
【背景技術】
[0002] 隨著我們物流經濟迅速發展，運輸事業突飛猛進，公路、橋梁和軌道等交通樞紐日 益完善和健全。其中伸縮縫是交通結構中非常重要的組成部分，例如在橋梁建筑中，橋梁的 伸縮縫保證橋梁能夠自由變形，而且要使車輛在設置伸縮縫處能夠平順通過。但長期實踐 表明，使用現有技術中的混凝土添加至伸縮縫中，公知，混凝土具有抗壓強度大的特點，但 是其缺乏韌性，抗折強度低。因此橋梁伸縮縫處在頻繁承載重物或者頻繁受到重壓下，表面 容易出現龜裂而破損，導致建筑工人需要頻繁地對伸縮縫進行補修處理。
[0003] 因此專利公開號為CN1699256的專利公開了一種高強彈性混凝土的復合添加劑， 將其與混凝土混合填入至橋梁等建筑伸縮縫中，增加韌性，但是當添加劑中的橡膠粉末摻 量較大時，嚴重影響了建筑在伸縮縫處的抗壓強度，而其橡膠顆粒摻量不超過6%，建筑在 伸縮縫處的彈力小，受到重壓形變產生凹陷后難以恢復到原先的平整度。
[0004] 基于現代人們對交通樞紐高質量的需求，需要提出一種伸縮縫的新型填充料。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術存在的不足，本發明的第一目的在于提供一種彈性混凝土，通過采 用聚氨酯制備使其具有良好的彈性性能下，再利用砂石、聚四氟乙烯和MgF 2以及其他組分 使得本發明的彈性混凝土具有優異的抗壓性能。
[0006] 為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案:一種彈性混凝土，包括以下重量份 的組分： 聚氨基甲酸酯 150~180份； 水泥 2:0~40份； 砂石 8~20份； 粉末填充劑 5~10份； 聚四氟乙烯 34份； 防氧化劑 0.2-1.2份； MgF2 0.6-1.5 份。
[0007] 本發明進一步的：所述聚氨基甲酸酯由芳香族多異氰酸酯和聚酯多元醇聚合而 成，且其通過丙酮作為溶劑。
[0008] 本發明進一步的：所述砂石包括細石和細砂，以重量百分比計，所述細石20%~ 40 % ;所述細砂60 %~80 %。
[0009] 本發明進一步的:所述細石選用圓角細石。
[0010]本發明進一步的:所述粉末填充劑包括滑石粉和碳纖維，以重量份計:所述滑石粉 2~5份;所述碳纖維1~3份。
[0011 ]本發明進一步的:所述防氧化劑為B4C與金屬鎂的混合物。
[0012] 通過上述技術方案:芳香族多異氰酸酯和聚酯多元醇能夠發生聚合反應生成聚氨 酯作為彈性混凝土的原料，代替橡膠顆粒作為原料，聚氨酯是一種高分子材料，首先，具有 比橡膠更為優良的復原性，能夠保證制備的彈性混凝土填充在伸縮縫后，建筑位于伸縮縫 處具有較好的形變能力，車輛能夠平順地通過伸縮縫處;再者，聚氨酯較好的耐磨性和較佳 的耐候性，使得彈性混凝土具有較長的使用壽命;丙酮作為溶劑，能夠提高芳香族多異氰酸 酯和聚酯多元醇的溶解度，在丙酮溶劑兩者分子間接觸多且廣，使得反應更加徹底完全，提 高聚氨酯反應原料的利用率;同時，丙酮又是一種容易揮發的氣體，當芳香族多異氰酸酯和 聚酯多元醇反應完全后，多余丙酮揮發出反應溶劑中而不會作為雜質存在于合成的聚氨酯 溶液中，因而不會干擾后續聚氨酯與其他原料混合。
[0013] 砂石有利于形成的彈性混凝土具有一定的耐壓強度和硬度，使用細砂并且使用多 量，有利于工作人員施加較小的攪拌力度就能將其和水泥或者其他原料攪拌均勻，不需要 強有力的振搗，達到彈性混凝土便于制備的效果，并且含有細砂的彈性混凝土具有良好的 密實性，作為填入料填入進伸縮縫后在外力重壓下不會龜裂。
[0014] 圓角細石相對于普通的細石表面比較光滑，降低了在與水泥等原料進行攪拌混合 時相互間產生的摩擦，有利于各組分間的流動，達到各組分間混合均勻的效果，同時不會破 壞聚氨酯或粉末填充劑的內在結構和外在形貌，使得各組分具有原有的特性。
[0015] 滑石粉和碳纖維作為填充劑，在能夠代替水泥，降低水泥用量的情況下，相比水泥 具有硬度大的特點，代替一定的水泥原料后，加大了彈性混凝土的硬度，能夠抵擋尖銳物體 的碰撞；同時還具有粒徑小的特點，其比表面積大，在與水泥同等的用量下，與各組分之間 的接觸面積大，表面自由能高，能夠附著于各組分上之間，提高彈性混凝土的密實性。
[0016] B4C和金屬鎂作為防氧化劑存在于彈性混凝土中，B4C能夠與氧氣發生反應生成 B2〇3,同時在一定的高溫條件下鎂能夠與B2〇3生成硼酸三鎂形成致密的氧化膜保護層，從而 阻斷了空氣氧化彈性混凝土中的聚氨酯，本發明使用噴火槍對填充后的彈性混凝土進行噴 火，使其表面形成保護層。
[0017] MgF2作為一種耐磨性單晶體，與水泥等原料混合并攪拌加工成混凝土，在攪拌過 程中不會溶解，更不會與其他原料發生反應，以顆粒狀分散在彈性混凝土中。伸縮縫中彈性 混凝土形變時，MgF 2不會阻礙其自由形變，保證彈性混凝土作為伸縮縫的填充料的特性，反 而由于MgF2存在于砂石或者水泥之間使得砂石或者水泥相互間存在間隙，減小了接觸面 積，因此即使形變時砂石或者水泥產生擠壓，相互之間的摩擦力也比較小。
[0018] 本發明進一步的:還包括有耐磨劑4~8份，所述耐磨劑為聚甲醛。
[0019] 通過上述技術方案:聚甲醛的綜合性能優良，尤其表現在耐磨性能方面，因其與聚 氨酯具有一定的相容性，并且兩者相互溶解形成一體后分子間能夠發生反應，由于聚氨酯 上的酯基能夠與聚甲醛的氫原子相互吸引，從而增強了分子層界面間的相互作用力，加強 界面的粘結，有利于即使彈性混凝土頻繁受到摩擦，界面間也不會因張力過大而導致彈性 混凝土磨損；本方案的聚氨酯與聚四氟乙烯的共同作用進一步提高了彈性混凝土的耐磨 性，彈性混凝土的使用壽命得到延長。
[0020] 本發明進一步的:還包括有增容劑2~5份，所述增容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯。
[0021] 通過上述技術方案:通過馬來酸酐接枝聚丙烯是一種反應型增容劑，在加工過程 中能夠與聚氨酯反應，在不同相的分子層界面間形成化學交聯點，增容劑相容于聚氨酯之 間存在于彈性混凝土體系中，使得彈性混凝土在發生形變后容易恢復，提高形態的穩定性， 提高彈性混凝土的力學性能。
[0022]本發明進一步的：所述芳香族多異氰酸酯和聚酯多元醇采用計量攪拌，反應期間 加入丙酮溶劑，反應完全后，靜置24~36小時即得聚氨酯。
[0023]通過上述技術方案:可以通過電氣控制實現對芳香族多異氰酸酯和聚酯多元醇的 自動計量，從而提高配料精度，提升合成的聚氨酯的性能，減少材料的浪費，使得配制彈性 混凝土的工藝更加高效環保。
[0024]本發明進一步的：使用純堿調節所述丙酮溶劑的pH至3.5~6.0范圍內。
[0025] 通過上述技術方案：由于合成芳香族多異氰酸酯和聚酯多元醇是可逆反應，將溶 劑丙酮的pH值調節在酸性范圍內，能夠促進芳香族多異氰酸酯和聚酯多元醇正向進行，反 應物趨近于完全反應。
[0026] 本發明的彈性混凝土，具有優良的彈性、抗壓性能、耐磨擦性能和抗氧化性能，同 時使用本發明的彈性混凝土填入在建筑的伸縮縫內時，建筑在伸縮縫具有優異的自由形變 能力和抗撞擊能力。除此之外，合成本發明的彈性混凝土的各原料組分之間能夠發揮協同 作用，其組合增效為： (1) 通過水泥、細石、圓角細石和聚氨基甲酸酯使得彈性混凝土形成穩定均勻體系，使 得在填充在建筑伸縮縫處時的穩定均一； (2) 通過滑石粉、碳纖維、聚甲醛和聚四氟乙烯使得彈性混凝土不容易被磨損，因此建 筑在伸縮縫處長期受到重物摩擦時厚度不會減小； (3) B4C與金屬鎂和桐油馬來酸酐接枝聚丙烯分別提高了彈性混凝土的抗氧化性和形 態穩定性，通過兩者與上述的協同作用使得彈性混凝土的力學性能達到最佳。
[0027]
【具體實施方式】
[0028] 實施例1~9以及對比例1和2中的水泥均采用強度為42.5R的硅酸鹽水泥。實施例1 ~6采用芳香族多異氰酸酯和聚酯多元醇作為反應原料，丙酮作為溶劑并使用氫氧化鈉溶 液調節溶劑pH至4.8，使用粉料混合干粉攪拌機進行計量攪拌反應制得聚氨酯。
[0029] 實施例1 表格1實施例1的一種彈性混凝土的各組分及其重量份數
實施例2 表格2實施例2的一種彈性混凝土的各組分及其重量份數
實施例3 表格3實施例3的一種彈性混凝土的各組分及其重量份數
實施例4 表格4實施例4的一種彈性混凝土的各組分及其重量份數
實施例5 表格5實施例5的一種彈性混凝土的各組分及其重量份數
實施例6 表格6實施例6的一種彈性混凝土的各組分及其重量份數
實施例6中，彈性混凝土制備后采用噴火槍對其進行1200攝氏度噴火處理。
[0030] 實施例7:取與實施例6相同的組分及其重量份數制備彈性混凝土，采用芳香族多 異氰酸酯和聚酯多元醇作為反應原料，丙酮作為溶劑并使用氫氧化鈉溶液調節溶劑pH至9， 使用粉料混合干粉攪拌機進行計量攪拌反應制得聚氨酯。
[0031] 實施例8:取與實施例6相同的組分及其重量份數制備彈性混凝土，采用芳香族多 異氰酸酯和聚酯多元醇作為反應原料，丙酮作為溶劑并使用氫氧化鈉溶液調節溶劑pH至 3.5，使用粉料混合干粉攪拌機進行計量攪拌反應制得聚氨酯。
[0032]實施例9:取與實施例6相同的組分及其重量份數制備彈性混凝土，采用芳香族多 異氰酸酯和聚酯多元醇作為反應原料，丙酮作為溶劑并使用氫氧化鈉溶液調節溶劑pH至6， 使用粉料混合干粉攪拌機進行計量攪拌反應制得聚氨酯。
[0033] 對比例1 表格7對比例:一種彈性混凝土的各組分及其重量份數
對比例2 表格8對比例:一種彈性混凝土的各組分及其重量份數
產物性能表征:通過上述實施例以及對比例制備配方以及方法得到的彈性混凝土分別 取20塊混凝土試樣，測量其彈性模量、抗壓強度和耐磨擦強度，記錄其平均值以及其標準 差。結果如表9所不， 表格9:彈性混凝土的性能參數
通過上述數據可以得出，通過本發明制備的彈性混凝土，具有較好的彈性性能、抗壓性 能和耐磨性能，同時其性能的均勻性較好。
[0034]以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施 例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域 的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也 應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種彈性混凝土，其特征在于，包括以下重量份的組分： 聚氨基甲酸酯 150~180份； 水泥 20~40份； 砂石 8~20份； 粉末填充劑 5~10份； 聚四氟乙烯 3~8份； 防氧化劑 0.2~1.2份； MgF2 0.6~1.5份。2. 根據權利要求1所述的一種彈性混凝土，其特征在于，所述聚氨基甲酸酯由芳香族多 異氰酸酯和聚酯多元醇聚合而成，且其通過丙酮作為溶劑。3. 根據權利要求2所述的一種彈性混凝土，其特征在于，所述砂石包括細石和細砂，以 重量百分比計，所述細石20%~40%;所述細砂60%~80%。4. 根據權利要求3所述的一種彈性混凝土，其特征在于，所述細石選用圓角細石。5. 根據權利要求4所述的一種彈性混凝土，其特征在于，所述粉末填充劑包括滑石粉和 碳纖維，以重量份計:所述滑石粉2~5份;所述碳纖維1~3份。6. 根據權利要求5所述的一種彈性混凝土，其特征在于，所述防氧化劑為B4C與金屬鎂的 混合物。7. 根據權利要求1所述的一種彈性混凝土，其特征在于，還包括有耐磨劑4~8份，所述耐 磨劑為聚甲醛。8. 根據權利要求1所述的一種彈性混凝土，其特征在于，還包括有增容劑2~5份，所述增 容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯。9. 根據權利要求2所述的一種彈性混凝土，其特征在于，所述芳香族多異氰酸酯和聚酯 多元醇采用計量攪拌，反應期間加入丙酮溶劑，反應完全后，靜置24~36小時即得聚氨酯。10. 根據權利要求9所述的一種彈性混凝土，其特征在于，使用純堿調節所述丙酮溶劑 的pH至3.5~6.0范圍內。
【文檔編號】C04B111/50GK106045419SQ201610378029
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】魏登利, 莫建蘭, 李立超
【申請人】杭州盈潤建筑技術有限公司