高桩码头面板水性聚氨酯碳纤维聚合物混凝土及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及的是一种改性混凝±，本发明也设及一种改性混凝±的制备方法。具 体地说是一种适用于高粧码头面板的水性聚氨醋碳纤维聚合物混凝±及制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着沿海城市经济的飞速发展，海上货运已经成为一种必不可少的交通运输方 式。从而，码头的兴建也越来越多，其中高粧码头被广泛应用。码头面板是高粧码头结构的 一个重要组成部分，码头面板的耐久性直接影响整个高粧码头的耐久性。同时，码头面板受 损维修耽误码头的使用，会影响实际的使用效益，因此码头面板材料的选择是十分重要的。 普通混凝±码头面板往往因氯离子侵蚀，冰冻和碳化而受损伤。运些损伤虽然最初是浅表 面的，随着时间的推移，他们会延伸至内层结构材料，引起钢筋腐蚀，威胁整座码头的寿命。 因此要求人们开发出耐久性更长的码头面板材料。
[0003] 目前国内外已经有许多关于码头梁板碳纤维聚合物改性混凝±的研究，并有对于 该技术研究和分析的文献报道:如"聚合物钢纤维混凝±的增强机理分析"（罗立峰，周建 春，黄培彦.《复合材料学报》2002，19:46-50.)中，采用的聚合物钢纤维改性混凝±是添加 下苯乳胶制备而成的；"聚丙締纤维复合胶粉改性混凝±的抗冻性能"（伏利鹏.《混凝±与 水泥制品》，2014，11:49-51.)中，提到的聚合物纤维改性混凝±是渗入聚丙締纤维和醋酸 乙締醋-乙締共聚物乳胶粉进行改性处理的；"钢纤维聚合物水泥混凝±物理力学性能研 究"（赵翔.重庆交通大学，2013 .)，通过在混凝±中渗加钢纤维与下苯乳液的方法获取高性 能的水泥混凝±，运种钢纤维聚合物高性能混凝±具有抗拉强度高、变形能力好、耐久性与 抗侵蚀能力好、具有良好的粘结性能等特点。运种混凝±是通过添加钢纤维和下苯乳液进 行改性处理的；"纤维增初聚合物水泥混凝±的性能研究"（姚树义.哈尔滨工业大学， 2011.)，通过添加聚乙締醇纤维和钢纤维来提高混凝±的强度、初性和耐久性;通过添加下 苯胶乳来改善纤维与混凝±基体界面的粘聚性;公开号为CN103011730A(2013-04-03)的专 利文件中公开的"一种纤维和聚合物复合增初混凝±及其制备方法"中，混凝±基本原材料 为粗集料、细集料、娃酸盐水泥、粉煤灰、聚簇酸减水剂、聚乙締醇纤维、苯乙締-丙締酸醋共 聚物。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种能有效地解决码头面板在复杂环境下容易受到腐蚀 破坏的问题，大大减少在运营过程中的修复费用的高粧码头面板水性聚氨醋碳纤维聚合物 混凝±。本发明的目的还在于提供一种高粧码头面板水性聚氨醋碳纤维聚合物混凝±的制 备方法。
[0005] 本发明的高粧码头面板水性聚氨醋碳纤维聚合物混凝±由石子、中砂、粉煤灰、娃 灰、糞系高效减水剂、水性聚氨醋、硅烷偶联剂W及碳纤维制成，其中石子、中砂、粉煤灰、娃 灰、糞系高效减水剂、水性聚氨醋W及硅烷偶联剂的重量份数比依次为:41.1%~45.4%、 30.9 % ~32.1 %'12.6% ~13.5%、3%~3.4%'0.2%~0.25 %'7.4%~9.3 %'0.1%~ 0.15 %，碳纤维体积渗量为0.1 %~0.3 %。
[0006] 本发明的高粧码头面板水性聚氨醋碳纤维聚合物混凝±的制备方法为：
[0007] (1)将甲基纤维素加到80°c的水中，分散剂震荡3min，静置20min，再加入碳纤维， 继续震荡至碳纤维完全分散；
[0008] (2)将步骤(1)得到的产物过滤，将滤出的碳纤维烘干；
[0009] (3)在常溫下，将干燥的石子、中砂、粉煤灰、娃灰W及碳纤维投入到揽拌机中，揽 拌3min，随后加入水性聚氨醋，再揽拌3min，接着加入硅烷偶联剂，揽拌Imin,最后加入糞系 高效减水剂，使拌合物达到均匀状态。
[0010] 本发明针对高粧码头普通面板容易受到腐蚀破坏，强度低的问题，提供了一种添 加水性聚氨醋和碳纤维的聚合物混凝±。运种聚合物混凝±可^有效地解决码头面板在复 杂环境下容易受到腐蚀破坏的问题，大大减少了在运营过程中的修复费用。运种添加水性 聚氨醋和碳纤维的聚合物混凝±，具有耐磨损，高强，耐久，抗氯离子渗透的优点，从而防止 混凝±的冻融破坏和钢筋诱蚀破坏，使结构的寿命得W延长，从而取得更好的经济效益。
[0011] 本发明提供了高粧码头面板水性聚氨醋碳纤维聚合物混凝±，它可W运用在对耐 久性要求较高，承受疲劳荷载或是修复比较困难的高粧码头结构中。还可根据其特征运用 在海工结构，高速公路，隧道，飞机跑道等混凝±工程。
[0012] 本发明提供的水性聚氨醋碳纤维聚合物混凝±，与传统的水泥混凝±相比具有W 下主要优点：
[0013] 第一、强度高，水性聚氨醋薄膜形成于浆体和集料的界面上，可W增强骨料和浆体 之间的粘结力。同时碳纤维渗入后可W优化聚合物混凝±内部结构，提高材料整体性。又由 于加入的碳纤维相对强度和抗拉初度较高，因此可W大大改善聚合物混凝±的抗弯，抗拉 强度。其压缩强度为83~88MPa，弯曲强度为18~20MPa，拉伸强度为14~16MPa。
[0014] 第二、耐久性好，由于水性聚氨醋形成的薄膜的毛细孔能阻止水的吸收和渗透，从 而可W有效的防止腐蚀介质的进入;其次由于碳纤维的拉结作用使抗裂能力得到提高，减 少了微裂纹网格的形成，阻止了水分的传输;最后添加的娃灰使混凝±中产生高PH介质对 钢筋防诱蚀有保护作用。
[0015] 第=、硬化后聚合物混凝±具有优良的抗渗和抗冻性能。
[0016] 第四、制备工艺简单，施工方便，耐磨性与抗冲击性能优良。
[0017] 第五、加入的粉煤灰W及娃灰属于工业废料，水性聚氨醋具有不污染，运输安全等 特点。因此使材料具有节能环保的特点。
[0018] 第六、运用广泛:本材料主要用于承受疲劳荷载，耐久性要求高或者修复比较困难 的高粧码头面板结构。另外还可W广泛运用于海工结构，高速公路，隧道，机场跑道等混凝 ±工程。
【具体实施方式】
[0019]下面举例对本发明做更详细的描述。
[0020]本发明提供了高粧码头面板水性聚氨醋碳纤维聚合物混凝±。它由最大粒径不超 过20mm的石子、中砂、粉煤灰、娃灰、糞系高效减水剂、水性聚氨醋、硅烷偶联剂W及碳纤维 制备而成，其中最大粒径不超过20mm的石子、中砂、粉煤灰、娃灰、糞系高效减水剂、水性聚 氨醋W及硅烷偶联剂运几种原料的配比，按照重量份数计依次为:41.1%~45.4%、30.9% ~32.1%、12.6%~13.5%、3% ~3.4%、0.2%~0.25%、7.4%~9.3%、0.1%~0.15%。 碳纤维体积渗量为0.1 %~0.3 %。
[0021] 本发明的水性聚氨醋碳纤维聚合物混凝±按照W下方法制备：
[0022] 1配比：最大粒径不超过20mm的石子、中砂、粉煤灰、娃灰、糞系高效减水剂、水性聚 氨醋W及硅烷偶联剂运几种原料，按照重量配比依次为：41.1 %~45.4%、30.9%~ 32.1 %'12.6%~13.5%、3%~3.4%'0.2%~0.25%'7.4%~9.3%'0.1%~0.15%。碳 纤维体积渗量为0.1 %~0.3 %。
[0023] 2制备工艺：
[0024] 1)在盆中倒入水溫为8(TC的水，接着放入甲基纤维素分散剂震荡3min，静置 20min，使甲基纤维素均匀溶解在水中。再将碳纤维加入，继续震荡至碳纤维完全分散。
[0025] 2)使用过滤网将碳纤维过滤出来，放在烘干箱中烘干。
[0026] 3)在常溫下，将干燥的石子、中砂、粉煤灰、娃灰W及碳纤维投入到强制式揽拌机 中，揽拌3min。随后加入水性聚氨醋，再揽拌3min。接着加入硅烷偶联剂，揽拌Imin。最后加 入糞系高效减水剂，使拌合物达到均匀状态，即可进行施工。
[0027] 按照下列实验配比做实验，测试其力学性能。
[0028] 实施例1:最大粒径不超过20mm的石子、中砂、粉煤灰、娃灰、We-糞横酸甲醒缩合 物为主要成分的混凝±高效减水剂、含固量为35%的水性聚氨醋、W 丫-氨丙基=乙氧基为 主要成分的硅烷偶联剂，运几种原料按照重量配比依次为:41.4%、32.1%、13.5%、3.4%、 0.2%、9.3%、0.1%。长度7mm的碳纤维体积渗量为0.3%。
[0029] 实施例2:最大粒径不超过20mm的石子、中砂、粉煤灰、娃灰、We-糞横酸甲醒缩合 物为主要成分的混凝±高效减水剂、含固量为35%的水性聚氨醋W及W 丫-氨丙基=乙氧 基为主要成分的硅烷偶联剂，运几种原料按照重量配比依次为：45.4%、31.2%、12.6%、 3.0%、0.25%、7.4%、0.15%。长度7mm的碳纤维体积渗量为0.1 %。
[0030] 上述实施例是对本发明的进一步说明，但不限制本发明。
[0031] 按照上述实例中的配方配制的高粧码头面板水性聚氨醋碳纤维聚合物混凝±材 料，经测试，其主要力学性能见表1
[0032] 表1高粧码头面板水性聚氨醋碳纤维聚合物混凝±材料的主要力学性能
[0033]
【主权项】
1. 一种高粧码头面板水性聚氨酯碳纤维聚合物混凝土，其特征是由石子、中砂、粉煤 灰、硅灰、萘系高效减水剂、水性聚氨酯、硅烷偶联剂以及碳纤维制成，其中石子、中砂、粉煤 灰、硅灰、萘系高效减水剂、水性聚氨酯以及硅烷偶联剂的重量份数比依次为：41.1 %~ 45·4%、30·9%~32·1%、12·6%~13.5%、3%~3·4%、0·2%~0·25%、7·4%~9.3%、 0.1 %~0.15 %，碳纤维体积掺量为0.1 %~0.3 %。2. -种权利要求1所述的高粧码头面板水性聚氨酯碳纤维聚合物混凝土的制备方法， 其特征是： (1) 将甲基纤维素加到80°C的水中，分散剂震荡3min，静置20min，再加入碳纤维，继续 震荡至碳纤维完全分散； (2) 将步骤(1)得到的产物过滤，将滤出的碳纤维烘干； (3) 在常温下，将干燥的石子、中砂、粉煤灰、硅灰以及碳纤维投入到搅拌机中，搅拌 3min，随后加入水性聚氨酯，再搅拌3min，接着加入硅烷偶联剂，搅拌lmin，最后加入萘系高 效减水剂，使拌合物达到均匀状态。3. 根据权利要求2所述的高粧码头面板水性聚氨酯碳纤维聚合物混凝土的制备方法， 其特征是:所述萘系高效减水剂是以β-萘磺酸甲醛缩合物为主要成分的混凝土高效减水 剂。4. 根据权利要求2或3所述的高粧码头面板水性聚氨酯碳纤维聚合物混凝土的制备方 法，其特征是:所述硅烷偶联剂是以γ -氨丙基三乙氧基为主要成分的硅烷偶联剂。
【专利摘要】本发明提供的是一种高桩码头面板水性聚氨酯碳纤维聚合物混凝土及制备方法。由石子、中砂、粉煤灰、硅灰、萘系高效减水剂、水性聚氨酯、硅烷偶联剂以及碳纤维制成，其中石子、中砂、粉煤灰、硅灰、萘系高效减水剂、水性聚氨酯以及硅烷偶联剂的重量份数比依次为：41.1％～45.4％、30.9％～32.1％、12.6％～13.5％、3％～3.4％、0.2％～0.25％、7.4％～9.3％、0.1％～0.15％，碳纤维体积掺量为0.1％～0.3％。这种添加水性聚氨酯和碳纤维的聚合物混凝土，具有耐磨损，高强，耐久，抗氯离子渗透的优点，从而防止混凝土的冻融破坏和钢筋锈蚀破坏，使结构的寿命得以延长。可运用在对耐久性要求较高，承受疲劳荷载或是修复比较困难的高桩码头结构中。
【IPC分类】C04B26/16, C04B14/04, C04B18/08, C04B14/06, C04B24/12, C04B24/22
【公开号】CN105669086
【申请号】CN201610003571
【发明人】刘宗民, 江润东, 毛继泽, 赵昆璞, 张健
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月4日