一种掺入钢纤维的混凝土

本发明属于混凝土，具体地，涉及一种掺入钢纤维的混凝土。

背景技术：

1、为了提升混凝土的实际利用价值，研究人员将不同类型的纤维掺入混凝土中，纤维的增强、阻裂作用可改善水泥和集料间的黏结性能，减少混凝土因干缩而产生的裂缝，还能提高混凝土的综合性能。但是通过对掺入钢纤维的混凝土进行实验研究，发现经拉拔破坏后的混凝土中，钢纤维被拔出断裂面而不是被拉断，表明钢纤维与基体的粘合力不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供掺入钢纤维的混凝土，进一步提升钢纤维与基体的粘合力，从而提升其抗折强度。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种掺入钢纤维的混凝土，包括以下重量份的原料：

4、

5、所述混凝土中掺入有钢纤维和改性聚合物，其中，钢纤维占掺入后混凝土原料的0.8～1.4wt％，改性聚合物占掺入后混凝土原料的8～14wt％，该所述改性聚合物由马来酸酐接枝聚合物制得，该马来酸酐接枝聚合物由马来酸酐和聚丙烯酸酯制得。

6、作为本发明的一种优选方案，通过以下操作制得马来酸酐接枝聚合物：把马来酸酐、甲基丙烯酸十三氟辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯混合，再加入甲基丙烯酸羟乙酯、过氧化苯甲酰和乙酸丁酯，通入氮气，加热至80～85℃，反应2～2.5h，然后升温至90～95℃，再滴入引发剂，反应1～1.5h后，得到马来酸酐接枝聚合物；

7、所述改性聚合物具体通过以下操作制得：把5wt％的氨水加入到马来酸酐接枝聚合物中，搅拌1～1.2h，再加入粘合剂和促进剂，搅拌1～2h，制得所述改性聚合物。

8、作为本发明的一种优选方案，所述氨水和马来酸酐接枝聚合物的体积比为1.8～2.2:1。

9、作为本发明的一种优选方案，所述粘合剂为含固量50～52％的羧基丁苯胶乳乳液，其添加量为加入后总体系的30～50wt％。

10、作为本发明的一种优选方案，所述促进剂为2-硫醇甲基咪唑啉、2-甲基咪唑啉或2-丙基咪唑啉中的一种。

11、作为本发明的一种优选方案，所述甲基丙烯酸十三氟辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯、过氧化苯甲酰和乙酸丁酯的质量比为4.8～5.2:4～4.5:8～8.3:2.8～3.2:1:0.1～0.12:25～30。

12、作为本发明的一种优选方案，所述马来酸酐占加入后原料总体系的25～30wt％，原料总体系为马来酸酐、甲基丙烯酸十三氟辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯、过氧化苯甲酰和乙酸丁酯。

13、作为本发明的一种优选方案，所述引发剂为过硫酸铵，其添加量为加入后总体系的0.1～0.5wt％。

14、本发明的有益效果：

15、混凝土中掺入有改性聚合物，改性聚合物由马来酸酐接枝聚合物改性制得，该马来酸酐接枝聚合物由马来酸酐和聚丙烯酸酯制得，同时兼备马来酸酐和聚丙烯酸酯的特性。聚丙烯酸酯中的羧酸基团可以与钢纤维中的铁离子形成配位键，提高聚丙烯酸酯与钢纤维表面的粘附力，增强两者的结合强度，提升了钢纤维与基体的粘合力，同时，混凝土原料中水泥存在大量的羟基，而马来酸酐的使用引入了大量的酸酐基团，这些酸酐基团会和羟基结合，形成氢键结合作用，起到界面强化功能，即马来酸酐接枝聚合物的存在在钢纤维和混凝土原料中架起“桥梁”，显著提升了钢纤维与基体的粘合力，从而提升了混凝土的抗拉伸强度和抗折强度。

16、进一步地，所述改性聚合物具体由对马来酸酐接枝聚合物用氨水进行改性处理制得，该马来酸酐接枝聚合物的制备中，甲基丙烯酸十三氟辛酯给聚丙烯酸酯结构中引入了氟，具有氟结构的聚丙烯酸酯与氨水反应生成酰胺基团，各分子的酰胺基团之间形成氢键作用，使混凝土的抗拉伸强度和抗折强度显著提升；改性聚合物中的聚丙烯酸酯中的酸酐基团与羧基丁苯胶乳乳液中的羧基发生反应，而马来酸酐的引入可以在分子间形成交联结构，促进了胶乳的交联固化，进一步增强了钢纤维与基体的粘合力，从而提升了混凝土的抗拉伸强度和抗折强度。

技术特征：

1.一种掺入钢纤维的混凝土，包括以下重量份的原料：

2.根据权利要求1所述的一种掺入钢纤维的混凝土，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种掺入钢纤维的混凝土，其特征在于，所述氨水和马来酸酐接枝聚合物的体积比为1.8～2.2:1。

4.根据权利要求2所述的一种掺入钢纤维的混凝土，其特征在于，所述粘合剂为含固量50～52％的羧基丁苯胶乳乳液，其添加量为加入后总体系的30～50wt％。

5.根据权利要求2所述的一种掺入钢纤维的混凝土，其特征在于，所述促进剂为2-硫醇甲基咪唑啉、2-甲基咪唑啉或2-丙基咪唑啉中的一种。

6.根据权利要求2所述的一种掺入钢纤维的混凝土，其特征在于，所述甲基丙烯酸十三氟辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯、过氧化苯甲酰和乙酸丁酯的质量比为4.8～5.2:4～4.5:8～8.3:2.8～3.2:1:0.1～0.12:25～30。

7.根据权利要求2所述的一种掺入钢纤维的混凝土，其特征在于，所述马来酸酐占加入后原料总体系的25～30wt％，原料总体系为马来酸酐、甲基丙烯酸十三氟辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯、过氧化苯甲酰和乙酸丁酯。

8.根据权利要求2所述的一种掺入钢纤维的混凝土，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵，其添加量为加入后总体系的0.1～0.5wt％。

技术总结
本发明涉及一种掺入钢纤维的混凝土，属于混凝土技术领域。本发明中马来酸酐接枝聚合物的存在在钢纤维和混凝土原料中架起“桥梁”，显著提升了钢纤维与基体的粘合力，从而提升了混凝土的抗拉伸强度和抗折强度；马来酸酐接枝聚合物的制备中，具有氟结构的聚丙烯酸酯与氨水反应生成了酰胺基团，而各分子的酰胺基团之间可形成氢键作用，这种作用使得混凝土的抗拉伸强度和抗折强度显著提升；酸酐基团，与羧基丁苯胶乳乳液中的羧基发生反应，而马来酸酐的引入可以在分子间形成交联结构，提升了混凝土的抗拉伸强度和抗折强度。

技术研发人员：范文博,江守恒
受保护的技术使用者：哈尔滨学院
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6