一种建筑用环氧树脂基混凝土及其制备工艺的制作方法

本发明属于建筑领域，涉及一种建筑用环氧树脂基混凝土及其制备工艺。
背景技术：
混凝土被广泛应用于建筑领域，建筑建设中通过混凝土实现对钢筋的粘结固定，通过钢筋对建筑进行支撑，但是现有的混凝土防水能力较低，对于长期浸泡在水中的桥墩等建筑经过长时间浸泡，水从混凝土缝隙中进入与钢筋接触，容易造成钢筋的腐蚀，进而使得建筑的支撑能力降低，造成建筑的塌陷，同时混凝土用于支撑作用，现有的混凝土在较高温度和较低温度下容易造成性能的降低，容易开裂，耐候性差。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种建筑用环氧树脂基混凝土及其制备工艺，该混凝土经过改性后的耐老化接枝橡胶粉与氟硅烷化沸石粉通过环氧树脂交联成网状骨架结构，整个网状骨架结构穿插在混凝土间隙中，并且网状骨架结构上均布有大量的硅氧烷键和氟功能基团，硅氧烷键和氟功能基团填充在混凝土的缝隙中，使得混凝土具有较高的疏水性能和耐候性，解决了现有的混凝土疏水性差，水从混凝土缝隙中进入与钢筋接触，容易造成钢筋的腐蚀，进而使得建筑的支撑能力降低，造成建筑的塌陷，并且在较高温度和较低温度下容易造成性能的降低，容易开裂，耐候性差的问题。本发明的混凝土经过改性后的耐老化接枝橡胶粉与氟硅烷化沸石粉通过环氧树脂交联成网状骨架结构，整个网状骨架结构穿插在混凝土间隙中，耐老化接枝橡胶粉具有较高的弹性和延展性，并且氟硅烷化沸石粉具有较高的强度，使得耐老化接枝橡胶粉与氟硅烷化沸石粉填充在混凝土间隙中之后，混凝土的抗压抗折能力增强，具有较高的抗压强度，解决了现有混凝土抗压能力较弱的问题。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种建筑用环氧树脂基混凝土，包括如下重量份的各组分：氟硅烷化沸石粉8-12份、双酚a环氧树脂32-33份、耐老化接枝橡胶粉26-27份、膨润土21-28份、水泥23-26份、碎石132-145份、沙子183-192份、小苏打0.6-0.8份、减水剂5-7份、水160-180份；其中氟硅烷化沸石粉的具体制备工艺如下：步骤1：将一定量的丙烯酰胺溶于水中得到丙烯酰胺溶液；步骤2：向反应容器加入三氟乙酸酐和二甲基亚砜，搅拌混合均匀后向其中缓慢滴加丙烯酰胺溶液，并且边滴加边升温，升温时间速度控制在每分钟1℃，直到温度升至100℃停止升温，然后恒温反应8h，得到氟烷化丙烯酰胺，其中丙烯酰胺溶液中的丙烯酰胺与三氟乙酸酐的物质的量制备为1：1.1，反应结构式如下，制备的氟烷化丙烯酰胺中含有二酰亚胺功能基团，其中酮基具有吸电子作用，亚氨基在两个酮基的吸电子作用下具有较高的活性，很容易发生发生化学反应；步骤3：将一定量的甲基丙烯酸甲酯加入乙醇溶液中，然后将混合后的溶液倒烧瓶中，同时向其中加入沸石粉，搅拌混合均匀，将烧瓶放入冰水浴中，抽真空1h，边抽真空边搅拌，然后停止抽真空，取出烧瓶放入室温环境中，烧瓶中的溶液慢慢升至室温，然后进行过滤洗涤烘干，得到填充沸石粉，此时甲基丙烯酸甲酯在真空压力作用下填充在沸石粉中；其中每克沸石粉中加入甲基丙烯酸甲酯0.48-0.49g；步骤4：将填充沸石粉和丙酮加入四口烧瓶中，同时向其中加入偶氮二异丁腈，升温至90℃后向其中滴加乙烯基三甲氧基硅烷和氟烷化丙烯酰胺，边滴加边搅拌，滴加完全后恒温反应4h，然后升温至110℃后向其中加入偶氮二异丁腈，搅拌反应2h后得到氟硅烷化沸石粉；由于填充沸石粉中填充有甲基丙烯酸甲酯，在于乙烯基三甲氧基硅烷和氟烷化丙烯酰胺发生缩合反应过程中，乙烯基三甲氧基硅烷和氟烷化丙烯酰胺分别接枝在沸石粉上，使得沸石粉的周侧均布有若干硅氧烷基和氟功能基团，使得氟硅烷化沸石粉具有较高的疏水性和耐候性，同时沸石粉本身具有较高的强度；其中每克填充沸石粉中加入偶氮二异丁腈0.65-0.71g，加入乙烯基三甲氧基硅烷0.31-0.32g，加入氟烷化丙烯酰胺0.34-0.35g；其中第一次加入偶氮二异丁腈的量与第二次加入偶氮二异丁腈的量之比为2：1；耐老化接枝橡胶粉的具体制备过程如下：①将橡胶粉加入浓度为15％的氢氧化钠溶液中，升温至50℃后搅拌反应1h，然后进行过滤，并将过滤后的橡胶粉加入浓度为5％的硝酸溶液中，升温至60℃后搅拌反应30min，过滤后用碳酸钠溶液洗涤至中性，烘干得到预处理橡胶粉；②将预处理橡胶粉加入丙酮中，然后向其中加入偶氮二异丁腈，升温至90℃后向其中滴加氟烷化丙烯酰胺，滴加完全后反应5h，然后升温至120℃，继续加入偶氮二异丁腈，反应2h后得到耐老化接枝淀粉胶，每克预处理橡胶粉中加入偶氮二异丁腈0.71-0.73g，加入氟烷化丙烯酰胺0.68-0.71g；其中两次将加入偶氮二异丁腈的质量相同；具体反应结构式如下，通过接枝反应在橡胶中引入氨基和氟功能基团，由于含氟功能基团可以提高橡胶的耐候性，进而使得橡胶不易受环境因素的影响，同时通过引入氨基功能基团为后期反应提供反应基点；该建筑用环氧树脂基混凝土的具体制备工艺如下：第一步，将碎石、沙子、膨润土和耐老化接枝橡胶粉加入水中，同时向其中加入双酚a环氧树脂，高速搅拌混合10-15min；第二步，向第一步中混合后的物料中加入小苏打，搅拌混合后加入氟硅烷化沸石粉，恒温搅拌反应1h，具体反应结构式如下，其中氟硅烷化沸石粉和耐老化接枝橡胶粉中均含有二酰亚胺功能基团，其中酮基具有吸电子作用，亚氨基在两个酮基的吸电子作用下具有较高的活性，在常温碱性条件下即可与环氧树脂的环氧基团发生开环反应，通过环氧树脂两端的环氧基团将氟硅烷化沸石粉和耐老化接枝橡胶粉连接，由于耐老化接枝橡胶粉均匀分散在混凝土中，使得氟硅烷化沸石粉填充在耐老化接枝橡胶粉与填充料之间，并且环氧树脂具有一定的粘结性能，能够实现对耐老化接枝橡胶粉的固定；第三步，向第二步制备的物料中加入水泥和减水剂，高速搅拌混合5-10min，得到混凝土，加入水泥后将碎石、沙子、膨润土和耐老化接枝橡胶粉进行粘结硬化固定，由于耐老化接枝橡胶粉质量相比碎石和沙子体积较小，均匀的分散在碎石和沙子之前，通过环氧树脂实现对耐老化接枝橡胶粉与碎石和沙子初步固定后，同事由于耐老化接枝橡胶粉中含有硅氧烷键，在水中发生水解，形成硅羟基-si-oh，相邻的硅羟基之间通过氢键作用进行连接，形成网状结构，使得耐老化接枝橡胶粉周侧形成硅氧键网状结构包裹分布在碎石和沙子之间的间隙中，同时网状结构骨架上含有氟功能基团，使得混凝土用于墙体时，具有强烈的疏水性能，并且具有耐高温和低温性能，能够有效的防止混凝土在高温或低温下开裂，同时通过加入耐老化接枝橡胶粉，由于橡胶粉具有较低的导热系数，能够提高混凝土墙体的耐温性能，同时橡胶粉具有较高的弹性和延展性，使得橡胶粉加入混凝土中之后，混凝土的抗压抗折能力增强。本发明的有益效果：本发明的混凝土经过改性后的耐老化接枝橡胶粉与氟硅烷化沸石粉通过环氧树脂交联成网状骨架结构，整个网状骨架结构穿插在混凝土间隙中，并且网状骨架结构上均布有大量的硅氧烷键和氟功能基团，硅氧烷键和氟功能基团填充在混凝土的缝隙中，使得混凝土具有较高的疏水性能和耐候性，解决了现有的混凝土疏水性差，水从混凝土缝隙中进入与钢筋接触，容易造成钢筋的腐蚀，进而使得建筑的支撑能力降低，造成建筑的塌陷，并且在较高温度和较低温度下容易造成性能的降低，容易开裂，耐候性差的问题。本发明的混凝土经过改性后的耐老化接枝橡胶粉与氟硅烷化沸石粉通过环氧树脂交联成网状骨架结构，整个网状骨架结构穿插在混凝土间隙中，耐老化接枝橡胶粉具有较高的弹性和延展性，并且氟硅烷化沸石粉具有较高的强度，使得耐老化接枝橡胶粉与氟硅烷化沸石粉填充在混凝土间隙中之后，混凝土的抗压抗折能力增强，具有较高的抗压强度，解决了现有混凝土抗压能力较弱的问题。附图说明为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。图1为本发明氟烷化丙烯酰胺的反应结构式；图2为本发明氟硅烷化沸石粉中的聚合反应结构式；图3为本发明环氧树脂基混凝土反应结构式；图4为本发明环氧树脂交联氟硅烷化沸石粉和耐老化接枝橡胶粉的反应结构式。具体实施方式结合图1、图2、图3和图4通过如下实施例进行详细说明：实施例1：氟硅烷化沸石粉的具体制备工艺如下：步骤1：将71g丙烯酰胺溶于200ml水中得到丙烯酰胺溶液；步骤2：向反应容器加入125g三氟乙酸酐和200ml二甲基亚砜，搅拌混合均匀后向其中缓慢滴加步骤1中制备的丙烯酰胺溶液，并且边滴加边升温，升温时间速度控制在每分钟1℃，直到温度升至100℃停止升温，然后恒温反应8h，得到氟烷化丙烯酰胺；步骤3：将96g甲基丙烯酸甲酯加入乙醇溶液中，然后将混合后的溶液倒烧瓶中，同时向其中加入200g沸石粉，搅拌混合均匀，将烧瓶放入冰水浴中，抽真空1h，边抽真空边搅拌，然后停止抽真空，取出烧瓶放入室温环境中，烧瓶中的溶液慢慢升至室温，然后进行过滤洗涤烘干，得到填充沸石粉，此时甲基丙烯酸甲酯在真空压力作用下填充在沸石粉中；步骤4：将200g填充沸石粉和400ml丙酮加入四口烧瓶中，同时向其中加入86g偶氮二异丁腈，升温至90℃后向其中滴加62g乙烯基三甲氧基硅烷和68g氟烷化丙烯酰胺，边滴加边搅拌，滴加完全后恒温反应4h，然后升温至110℃后向其中加入43g偶氮二异丁腈，搅拌反应2h后得到氟硅烷化沸石粉。实施例2：氟硅烷化沸石粉的具体制备工艺如下：步骤1：将71g丙烯酰胺溶于200ml水中得到丙烯酰胺溶液；步骤2：向反应容器加入125g三氟乙酸酐和200ml二甲基亚砜，搅拌混合均匀后向其中缓慢滴加步骤1中制备的丙烯酰胺溶液，并且边滴加边升温，升温时间速度控制在每分钟1℃，直到温度升至100℃停止升温，然后恒温反应8h，得到氟烷化丙烯酰胺；步骤3：将98g甲基丙烯酸甲酯加入乙醇溶液中，然后将混合后的溶液倒烧瓶中，同时向其中加入200g沸石粉，搅拌混合均匀，将烧瓶放入冰水浴中，抽真空1h，边抽真空边搅拌，然后停止抽真空，取出烧瓶放入室温环境中，烧瓶中的溶液慢慢升至室温，然后进行过滤洗涤烘干，得到填充沸石粉，此时甲基丙烯酸甲酯在真空压力作用下填充在沸石粉中；步骤4：将200g填充沸石粉和400ml丙酮加入四口烧瓶中，同时向其中加入94g偶氮二异丁腈，升温至90℃后向其中滴加64g乙烯基三甲氧基硅烷和70g氟烷化丙烯酰胺，边滴加边搅拌，滴加完全后恒温反应4h，然后升温至110℃后向其中加入47g偶氮二异丁腈，搅拌反应2h后得到氟硅烷化沸石粉。实施例3：耐老化接枝橡胶粉的具体制备过程如下：①将1.1kg橡胶粉加入2l浓度为15％的氢氧化钠溶液中，升温至50℃后搅拌反应1h，然后进行过滤，并将过滤后的橡胶粉加入2l浓度为5％的硝酸溶液中，升温至60℃后搅拌反应30min，过滤后用碳酸钠溶液洗涤至中性，烘干得到预处理橡胶粉；②将1kg预处理橡胶粉加入丙酮中，然后向其中加入355g偶氮二异丁腈，升温至90℃后向其中滴加680g氟烷化丙烯酰胺，滴加完全后反应5h，然后升温至120℃，继续加入355g偶氮二异丁腈，反应2h后得到耐老化接枝淀粉胶。实施例4：耐老化接枝橡胶粉的具体制备过程如下：①将1.1kg橡胶粉加入2l浓度为15％的氢氧化钠溶液中，升温至50℃后搅拌反应1h，然后进行过滤，并将过滤后的橡胶粉加入2l浓度为5％的硝酸溶液中，升温至60℃后搅拌反应30min，过滤后用碳酸钠溶液洗涤至中性，烘干得到预处理橡胶粉；②将1kg预处理橡胶粉加入丙酮中，然后向其中加入365g偶氮二异丁腈，升温至90℃后向其中滴加710g氟烷化丙烯酰胺，滴加完全后反应5h，然后升温至120℃，继续加入365g偶氮二异丁腈，反应2h后得到耐老化接枝淀粉胶。实施例5：一种建筑用环氧树脂基混凝土的具体制备工艺如下：第一步，将13.2kg碎石、18.3kg沙子、2.1kg膨润土和2.6kg实施例1制备的耐老化接枝橡胶粉加入水中，同时向其中加入3.2kg双酚a环氧树脂，高速搅拌混合10-15min；第二步，向第一步中混合后的物料中加入60g小苏打，搅拌混合后加入0.8kg实施例3制备的氟硅烷化沸石粉，恒温搅拌反应1h；第三步，向第二步制备的物料中加入2.3kg水泥和0.5kg减水剂，高速搅拌混合5-10min，得到混凝土。实施例6：一种建筑用环氧树脂基混凝土的具体制备工艺如下：第一步，将14.5kg碎石、19.2kg沙子、2.8kg膨润土和2.7kg实施例2制备的耐老化接枝橡胶粉加入水中，同时向其中加入3.3kg双酚a环氧树脂，高速搅拌混合10-15min；第二步，向第一步中混合后的物料中加入80g小苏打，搅拌混合后加入1.2kg实施例4制备的氟硅烷化沸石粉，恒温搅拌反应1h；第三步，向第二步制备的物料中加入2.6kg水泥和0.7kg减水剂，高速搅拌混合5-10min，得到混凝土。对比例1：一种建筑用环氧树脂基混凝土的具体制备工艺如下：第一步，将14.5kg碎石、19.2kg沙子、2.8kg膨润土和2.7kg实施例1制备的耐老化接枝橡胶粉加入水中，同时向其中加入3.3kg双酚a环氧树脂，高速搅拌混合10-15min；第二步，向第一步制备的物料中加入2.6kg水泥和0.7kg减水剂，高速搅拌混合5-10min，得到混凝土。对比例2：一种建筑用环氧树脂基混凝土的具体制备工艺如下：第一步，将13.2kg碎石、18.3kg沙子、2.1kg膨润土加入水中，同时向其中加入3.2kg双酚a环氧树脂，高速搅拌混合10-15min；第二步，向第一步中加入0.8kg实施例3制备的氟硅烷化沸石粉，恒温搅拌反应1h；第三步，向第二步制备的物料中加入2.3kg水泥和0.5kg减水剂，高速搅拌混合5-10min，得到混凝土。对比例3：一种建筑用环氧树脂基混凝土的具体制备工艺如下：第一步，将14.5kg碎石、19.2kg沙子、2.8kg膨润土和2.7kg橡胶粉加入水中，同时向其中加入3.3kg双酚a环氧树脂，高速搅拌混合10-15min；第二步，向第一步制备的物料中加入2.6kg水泥和0.7kg减水剂，高速搅拌混合5-10min，得到混凝土。对比例4：一种建筑用环氧树脂基混凝土的具体制备工艺如下：第一步，将14.5kg碎石、19.2kg沙子、2.8kg膨润土加入水中，同时向其中加入3.3kg双酚a环氧树脂，高速搅拌混合10-15min；第二步，向第一步制备的物料中加入2.6kg水泥和0.7kg减水剂，高速搅拌混合5-10min，得到混凝土。实施例7：将实施例5、实施例6和对比例1-4中制备的混凝土制成150mm×150mm×150mm的混凝土实验块，然后测定混凝土实验块的抗折强度和抗压强度，结果如表1所示；表1不同混凝土实验块的抗折强度和抗压强度由表1可知，经过改性后的耐老化接枝橡胶粉与直接加入橡胶粉相比，抗压强度和抗折强度明显增强，由于耐老化接枝橡胶粉与氟硅烷化沸石粉通过环氧树脂交联成网状骨架结构，整个网状骨架结构穿插在混凝土间隙中，进而提高了混凝土的强度。实施例8：将实施例5、实施例6和对比例1-4中制备的混凝土制成150mm×150mm×150mm的混凝土实验块，然后测定混凝土实验块在不同温度下施加30mpa的压力放置30天，观察混凝土实验块的形态变化，结果如表2所示；表2：不同混凝土实验快耐温性能测试由表2可知，经过改性后的耐老化接枝橡胶粉与直接加入橡胶粉和不加相比，耐候性明显增强，由于耐老化接枝橡胶粉与氟硅烷化沸石粉通过环氧树脂交联成网状骨架结构，整个网状骨架结构穿插在混凝土间隙中，同时网状骨架上含有大量的硅氧键和氟元素，进而提高了混凝土的耐候性。实施例9：将实施例5、实施例6和对比例1-4中制备的混凝土制成150mm×150mm×150mm的混凝土实验块，并在混凝土实验块的表面挖取直径和深度相同的凹槽，然后向凹槽中加入相同质量的水，放置不同时间后用倒出水，用棉布擦拭干净，测定混凝土实验块质量的变化，结果如表3所示；表3：混凝土实验块放置不同天数后质量的变化量(g)实施例5实施例6对比例1对比例2对比例3对比例410天0.120.111.261.093.024.3120天0.130.115.124.317.318.1330天0.140.137.927.62有水渗出有水渗出40天0.120.14有水渗出有水渗出由表3可知，经过改性后的耐老化接枝橡胶粉与直接加入橡胶粉和不加相比，耐候性明显增强，由于耐老化接枝橡胶粉与氟硅烷化沸石粉通过环氧树脂交联成网状骨架结构，整个网状骨架结构穿插在混凝土间隙中，同时网状骨架上含有大量的硅氧键，具有较高的疏水能力，使得水不能通过混凝土的间隙进入和混凝土中，进而提高了混凝土的防水性能。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属
技术领域：
技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。当前第1页12