一种弹性混凝土的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种弹性混凝土，解决现有弹性混凝土由于添加橡胶材料后，其抗压强度降低的问题。技术方案为一种弹性混凝土，包括以下重量份的组分：聚氨基甲酸酯150~180份；水泥20~40份；砂石2~8份；粉末填充剂5~10份；聚四氟乙烯10~20份；防氧化剂3~8份；MgF2 2~12份，本发明的弹性混凝土具有优良的弹性、抗压性能、耐磨擦性能和抗氧化性能，除此之外，使用本发明的弹性混凝土填入在建筑的伸缩缝内时，建筑在伸缩缝具有优异的自由形变能力和抗撞击能力。
【专利说明】
一种弹性混凝土
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种建筑缝细的填充料，特别涉及一种弹性混凝土。
【背景技术】
[0002] 随着我们物流经济迅速发展，运输事业突飞猛进，公路、桥梁和轨道等交通枢纽日 益完善和健全。其中伸缩缝是交通结构中非常重要的组成部分，例如在桥梁建筑中，桥梁的 伸缩缝保证桥梁能够自由变形，而且要使车辆在设置伸缩缝处能够平顺通过。但长期实践 表明，使用现有技术中的混凝土添加至伸缩缝中，公知，混凝土具有抗压强度大的特点，但 是其缺乏韧性，抗折强度低。因此桥梁伸缩缝处在频繁承载重物或者频繁受到重压下，表面 容易出现龟裂而破损，导致建筑工人需要频繁地对伸缩缝进行补修处理。
[0003] 因此专利公开号为CN1699256的专利公开了一种高强弹性混凝土的复合添加剂， 将其与混凝土混合填入至桥梁等建筑伸缩缝中，增加韧性，但是当添加剂中的橡胶粉末掺 量较大时，严重影响了建筑在伸缩缝处的抗压强度，而其橡胶颗粒掺量不超过6%，建筑在 伸缩缝处的弹力小，受到重压形变产生凹陷后难以恢复到原先的平整度。
[0004] 基于现代人们对交通枢纽高质量的需求，需要提出一种伸缩缝的新型填充料。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种弹性混凝土，通过采 用聚氨酯制备使其具有良好的弹性性能下，再利用砂石、聚四氟乙烯和MgF 2以及其他组分 使得本发明的弹性混凝土具有优异的抗压性能。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:一种弹性混凝土，包括以下重量份 的组分： 聚氨基甲酸酯 150~180份； 水泥 2:0~40份； 砂石 8~20份； 粉末填充剂 5~10份； 聚四氟乙烯 34份； 防氧化剂 0.2-1.2份； MgF2 0.6-1.5 份。
[0007] 本发明进一步的：所述聚氨基甲酸酯由芳香族多异氰酸酯和聚酯多元醇聚合而 成，且其通过丙酮作为溶剂。
[0008] 本发明进一步的：所述砂石包括细石和细砂，以重量百分比计，所述细石20%~ 40 % ;所述细砂60 %~80 %。
[0009] 本发明进一步的:所述细石选用圆角细石。
[0010]本发明进一步的:所述粉末填充剂包括滑石粉和碳纤维，以重量份计:所述滑石粉 2~5份;所述碳纤维1~3份。
[0011 ]本发明进一步的:所述防氧化剂为B4C与金属镁的混合物。
[0012] 通过上述技术方案:芳香族多异氰酸酯和聚酯多元醇能够发生聚合反应生成聚氨 酯作为弹性混凝土的原料，代替橡胶颗粒作为原料，聚氨酯是一种高分子材料，首先，具有 比橡胶更为优良的复原性，能够保证制备的弹性混凝土填充在伸缩缝后，建筑位于伸缩缝 处具有较好的形变能力，车辆能够平顺地通过伸缩缝处;再者，聚氨酯较好的耐磨性和较佳 的耐候性，使得弹性混凝土具有较长的使用寿命;丙酮作为溶剂，能够提高芳香族多异氰酸 酯和聚酯多元醇的溶解度，在丙酮溶剂两者分子间接触多且广，使得反应更加彻底完全，提 高聚氨酯反应原料的利用率;同时，丙酮又是一种容易挥发的气体，当芳香族多异氰酸酯和 聚酯多元醇反应完全后，多余丙酮挥发出反应溶剂中而不会作为杂质存在于合成的聚氨酯 溶液中，因而不会干扰后续聚氨酯与其他原料混合。
[0013] 砂石有利于形成的弹性混凝土具有一定的耐压强度和硬度，使用细砂并且使用多 量，有利于工作人员施加较小的搅拌力度就能将其和水泥或者其他原料搅拌均匀，不需要 强有力的振捣，达到弹性混凝土便于制备的效果，并且含有细砂的弹性混凝土具有良好的 密实性，作为填入料填入进伸缩缝后在外力重压下不会龟裂。
[0014] 圆角细石相对于普通的细石表面比较光滑，降低了在与水泥等原料进行搅拌混合 时相互间产生的摩擦，有利于各组分间的流动，达到各组分间混合均匀的效果，同时不会破 坏聚氨酯或粉末填充剂的内在结构和外在形貌，使得各组分具有原有的特性。
[0015] 滑石粉和碳纤维作为填充剂，在能够代替水泥，降低水泥用量的情况下，相比水泥 具有硬度大的特点，代替一定的水泥原料后，加大了弹性混凝土的硬度，能够抵挡尖锐物体 的碰撞；同时还具有粒径小的特点，其比表面积大，在与水泥同等的用量下，与各组分之间 的接触面积大，表面自由能高，能够附着于各组分上之间，提高弹性混凝土的密实性。
[0016] B4C和金属镁作为防氧化剂存在于弹性混凝土中，B4C能够与氧气发生反应生成 B2〇3,同时在一定的高温条件下镁能够与B2〇3生成硼酸三镁形成致密的氧化膜保护层，从而 阻断了空气氧化弹性混凝土中的聚氨酯，本发明使用喷火枪对填充后的弹性混凝土进行喷 火，使其表面形成保护层。
[0017] MgF2作为一种耐磨性单晶体，与水泥等原料混合并搅拌加工成混凝土，在搅拌过 程中不会溶解，更不会与其他原料发生反应，以颗粒状分散在弹性混凝土中。伸缩缝中弹性 混凝土形变时，MgF 2不会阻碍其自由形变，保证弹性混凝土作为伸缩缝的填充料的特性，反 而由于MgF2存在于砂石或者水泥之间使得砂石或者水泥相互间存在间隙，减小了接触面 积，因此即使形变时砂石或者水泥产生挤压，相互之间的摩擦力也比较小。
[0018] 本发明进一步的:还包括有耐磨剂4~8份，所述耐磨剂为聚甲醛。
[0019] 通过上述技术方案:聚甲醛的综合性能优良，尤其表现在耐磨性能方面，因其与聚 氨酯具有一定的相容性，并且两者相互溶解形成一体后分子间能够发生反应，由于聚氨酯 上的酯基能够与聚甲醛的氢原子相互吸引，从而增强了分子层界面间的相互作用力，加强 界面的粘结，有利于即使弹性混凝土频繁受到摩擦，界面间也不会因张力过大而导致弹性 混凝土磨损；本方案的聚氨酯与聚四氟乙烯的共同作用进一步提高了弹性混凝土的耐磨 性，弹性混凝土的使用寿命得到延长。
[0020] 本发明进一步的:还包括有增容剂2~5份，所述增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
[0021] 通过上述技术方案:通过马来酸酐接枝聚丙烯是一种反应型增容剂，在加工过程 中能够与聚氨酯反应，在不同相的分子层界面间形成化学交联点，增容剂相容于聚氨酯之 间存在于弹性混凝土体系中，使得弹性混凝土在发生形变后容易恢复，提高形态的稳定性， 提高弹性混凝土的力学性能。
[0022]本发明进一步的：所述芳香族多异氰酸酯和聚酯多元醇采用计量搅拌，反应期间 加入丙酮溶剂，反应完全后，静置24~36小时即得聚氨酯。
[0023]通过上述技术方案:可以通过电气控制实现对芳香族多异氰酸酯和聚酯多元醇的 自动计量，从而提高配料精度，提升合成的聚氨酯的性能，减少材料的浪费，使得配制弹性 混凝土的工艺更加高效环保。
[0024]本发明进一步的：使用纯碱调节所述丙酮溶剂的pH至3.5~6.0范围内。
[0025] 通过上述技术方案：由于合成芳香族多异氰酸酯和聚酯多元醇是可逆反应，将溶 剂丙酮的pH值调节在酸性范围内，能够促进芳香族多异氰酸酯和聚酯多元醇正向进行，反 应物趋近于完全反应。
[0026] 本发明的弹性混凝土，具有优良的弹性、抗压性能、耐磨擦性能和抗氧化性能，同 时使用本发明的弹性混凝土填入在建筑的伸缩缝内时，建筑在伸缩缝具有优异的自由形变 能力和抗撞击能力。除此之外，合成本发明的弹性混凝土的各原料组分之间能够发挥协同 作用，其组合增效为： (1) 通过水泥、细石、圆角细石和聚氨基甲酸酯使得弹性混凝土形成稳定均匀体系，使 得在填充在建筑伸缩缝处时的稳定均一； (2) 通过滑石粉、碳纤维、聚甲醛和聚四氟乙烯使得弹性混凝土不容易被磨损，因此建 筑在伸缩缝处长期受到重物摩擦时厚度不会减小； (3) B4C与金属镁和桐油马来酸酐接枝聚丙烯分别提高了弹性混凝土的抗氧化性和形 态稳定性，通过两者与上述的协同作用使得弹性混凝土的力学性能达到最佳。
[0027]
【具体实施方式】
[0028] 实施例1~9以及对比例1和2中的水泥均采用强度为42.5R的硅酸盐水泥。实施例1 ~6采用芳香族多异氰酸酯和聚酯多元醇作为反应原料，丙酮作为溶剂并使用氢氧化钠溶 液调节溶剂pH至4.8，使用粉料混合干粉搅拌机进行计量搅拌反应制得聚氨酯。
[0029] 实施例1 表格1实施例1的一种弹性混凝土的各组分及其重量份数
实施例2 表格2实施例2的一种弹性混凝土的各组分及其重量份数
实施例3 表格3实施例3的一种弹性混凝土的各组分及其重量份数
实施例4 表格4实施例4的一种弹性混凝土的各组分及其重量份数
实施例5 表格5实施例5的一种弹性混凝土的各组分及其重量份数
实施例6 表格6实施例6的一种弹性混凝土的各组分及其重量份数
实施例6中，弹性混凝土制备后采用喷火枪对其进行1200摄氏度喷火处理。
[0030] 实施例7:取与实施例6相同的组分及其重量份数制备弹性混凝土，采用芳香族多 异氰酸酯和聚酯多元醇作为反应原料，丙酮作为溶剂并使用氢氧化钠溶液调节溶剂pH至9， 使用粉料混合干粉搅拌机进行计量搅拌反应制得聚氨酯。
[0031] 实施例8:取与实施例6相同的组分及其重量份数制备弹性混凝土，采用芳香族多 异氰酸酯和聚酯多元醇作为反应原料，丙酮作为溶剂并使用氢氧化钠溶液调节溶剂pH至 3.5，使用粉料混合干粉搅拌机进行计量搅拌反应制得聚氨酯。
[0032]实施例9:取与实施例6相同的组分及其重量份数制备弹性混凝土，采用芳香族多 异氰酸酯和聚酯多元醇作为反应原料，丙酮作为溶剂并使用氢氧化钠溶液调节溶剂pH至6， 使用粉料混合干粉搅拌机进行计量搅拌反应制得聚氨酯。
[0033] 对比例1 表格7对比例:一种弹性混凝土的各组分及其重量份数
对比例2 表格8对比例:一种弹性混凝土的各组分及其重量份数
产物性能表征:通过上述实施例以及对比例制备配方以及方法得到的弹性混凝土分别 取20块混凝土试样，测量其弹性模量、抗压强度和耐磨擦强度，记录其平均值以及其标准 差。结果如表9所不， 表格9:弹性混凝土的性能参数
通过上述数据可以得出，通过本发明制备的弹性混凝土，具有较好的弹性性能、抗压性 能和耐磨性能，同时其性能的均匀性较好。
[0034]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施 例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种弹性混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分： 聚氨基甲酸酯 150~180份； 水泥 20~40份； 砂石 8~20份； 粉末填充剂 5~10份； 聚四氟乙烯 3~8份； 防氧化剂 0.2~1.2份； MgF2 0.6~1.5份。2. 根据权利要求1所述的一种弹性混凝土，其特征在于，所述聚氨基甲酸酯由芳香族多 异氰酸酯和聚酯多元醇聚合而成，且其通过丙酮作为溶剂。3. 根据权利要求2所述的一种弹性混凝土，其特征在于，所述砂石包括细石和细砂，以 重量百分比计，所述细石20%~40%;所述细砂60%~80%。4. 根据权利要求3所述的一种弹性混凝土，其特征在于，所述细石选用圆角细石。5. 根据权利要求4所述的一种弹性混凝土，其特征在于，所述粉末填充剂包括滑石粉和 碳纤维，以重量份计:所述滑石粉2~5份;所述碳纤维1~3份。6. 根据权利要求5所述的一种弹性混凝土，其特征在于，所述防氧化剂为B4C与金属镁的 混合物。7. 根据权利要求1所述的一种弹性混凝土，其特征在于，还包括有耐磨剂4~8份，所述耐 磨剂为聚甲醛。8. 根据权利要求1所述的一种弹性混凝土，其特征在于，还包括有增容剂2~5份，所述增 容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。9. 根据权利要求2所述的一种弹性混凝土，其特征在于，所述芳香族多异氰酸酯和聚酯 多元醇采用计量搅拌，反应期间加入丙酮溶剂，反应完全后，静置24~36小时即得聚氨酯。10. 根据权利要求9所述的一种弹性混凝土，其特征在于，使用纯碱调节所述丙酮溶剂 的pH至3.5~6.0范围内。
【文档编号】C04B111/50GK106045419SQ201610378029
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】魏登利, 莫建兰, 李立超
【申请人】杭州盈润建筑技术有限公司