一種利用廢棄聚丙烯塑料製備混凝土增效劑的方法與流程
2023-09-20 12:10:35 1
本發明公開了一種利用廢棄聚丙烯塑料製備混凝土增效劑的方法，屬於混凝土外加劑製備技術領域。
背景技術：
混凝土是由水泥膠凝材料、顆粒狀集料(也稱為骨料)和水按一定比例配製，經均勻攪拌，密實成型，養護硬化而成的一種人工石材。其具有原料豐富，價格低廉，生產工藝簡單的特點，是當代最主要的土木工程材料之一。同時混凝土還具有抗壓強度高，耐久性好，強度等級範圍寬等特點。這些特點使其使用範圍十分廣泛，不僅在各種土木工程中使用，就是造船業、機械工業、海洋的開發、地熱工程等，混凝土也是重要的材料。
在未來的幾十年內，混凝土仍將會是最重要的工程結構材料之一，尤其對於處於轉型期的當代中國而言，由於基建規模高於世界平均水平，混凝土的重要性不言而喻。在建設資源節約型、環境友好型社會的背景下，混凝土產業勢必向低碳、綠色環保方向發展。在常規的環境下混凝土中有將近20%的水泥沒有完全水化，只是起到填充的作用，不能被有效分散，發生化學反應，實際屬於未充分反應的水泥，無法有效發揮水泥的效用。另外一方面，由於不同的減水劑對水泥的吸附影響機理不同，減水劑在加入到一定程度後對混凝土就很難再起作用，其經濟性和施工性能難以保障。混凝土增效劑屬於混凝土外加劑，可以使未充分反應的水泥充分反應，在保障混凝土的基本性能及強度的同時減少水泥用量，改善新拌混凝土工作性能。
現有的混凝土增效劑在應用過程中會出現混凝土包裹性不好、強度低、混凝土抗滲性差且現有的混凝土增效劑貯藏穩定性差，產品儲存周期短，影響增效劑的使用範圍。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題：針對目前現有的混凝土增效劑在應用過程中會出現混凝土包裹性不好、強度低、混凝土抗滲性差的問題，提供一種利用廢棄聚丙烯塑料製備混凝土增效劑的方法，該方法首先將粉碎過篩後的廢棄聚丙烯塑料顆粒與硝酸溶液攪拌加熱，過濾將濾渣與焦磷酸鈉混合後保溫反應，再將得到的混合物經冷凍處理後與鋼球球磨並過篩，得到改性廢棄聚丙烯塑料顆粒，將其與己烷、乳酸、鈀碳催化劑攪拌反應，再將出料物經離心處理，將得到的上清液與三乙醇胺、胺基酸螯合鈣攪拌並調節pH，即可得混凝土增效劑，本發明製備工藝簡便，使用本發明混凝土增效劑後的混凝土包裹性好，強度高，混凝土抗滲性好，且該混凝土增效劑的貯藏穩定性較好，易於長期儲存，具有廣闊的應用市場。
為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：
（1）取廢棄聚丙烯塑料放入粉碎機中進行粉碎，過200目篩，收集過篩顆粒，將過篩顆粒與質量分數為10%硝酸溶液放入容器內，攪拌均勻，對容器加熱至115～125℃，保溫40～50min，再趁熱過濾，將濾渣與其質量2～4%的焦磷酸鈉混合均勻，放入馬弗爐中，使用氮氣保護，設定溫度為176～185℃，保溫1～2h；
（2）在上述保溫結束後，自然冷卻至室溫，將馬弗爐中的混合物取出，放入液氮冷凍機中，設定溫度-40～-30℃，冷凍處理2～4min，隨後將冷凍物放入球磨機中，按球料比10:1，加入鋼球，球磨19～27min，將球磨混合物過200目篩，得改性廢棄聚丙烯塑料顆粒；
（3）按重量份數計，取40～43份上述改性廢棄聚丙烯塑料顆粒、24～34份己烷、9～13份乳酸、4～8份矽酸鈉、1～2份十二烷基磺酸鈉及0.6～0.9份鈀碳催化劑，放入高壓反應釜中，使用氮氣將反應釜中空氣排出，並升壓至0.7～0.9MPa，設定溫度為105～115℃，以160r/min攪拌反應3～6h；
（4）待上述反應結束後，自然冷卻至室溫，再進行出料，將出料物放入離心機中，以2000r/min離心10～15min，取上清液，按重量份數計，取39～43份上清液、11～13份三乙醇胺及4～6份胺基酸螯合鈣，攪拌均勻，使用質量分數為30%氫氧化鈉溶液調節pH至8.0～8.5，即可得混凝土增效劑。
本發明的應用方法是：將本發明製得的混凝土增效劑按膠凝材料質量的0.3～0.5%摻入到拌好的混凝土中，隨後攪拌均勻並澆築成形，再靜置養護1～3天即可。經檢測，使用本發明混凝土增效劑後，有效節約原料水泥用量的15～20%，同時混凝土的強度提高了8～12MPa，混凝土抗滲性較原先提高2～3倍，且混凝土增效劑儲藏穩定性好，儲藏周期較原先延長了2～4年。
本發明的有益效果是：
（1）本發明的混凝土增效劑能夠提高混凝土的強度等級，減少了水泥的用量，提高了混凝土的抗滲性，且增效劑本身貯藏穩定性好，產品易於長期儲存；
（2）本發明利用廢棄原料製備混凝土增效劑，有效利用了資源同時節約了成本，且充分利用了廢棄聚丙烯塑實現了廢棄物的充分利用。
具體實施方式
首先取廢棄聚丙烯塑料放入粉碎機中進行粉碎，過200目篩，收集過篩顆粒，將過篩顆粒與質量分數為10%硝酸溶液放入容器內，攪拌均勻，對容器加熱至115～125℃，保溫40～50min，再趁熱過濾，將濾渣與其質量2～4%的焦磷酸鈉混合均勻，放入馬弗爐中，使用氮氣保護，設定溫度為176～185℃，保溫1～2h；隨後在上述保溫結束後，自然冷卻至室溫，將馬弗爐中的混合物取出，放入液氮冷凍機中，設定溫度-40～-30℃，冷凍處理2～4min，隨後將冷凍物放入球磨機中，按球料比10:1，加入鋼球，球磨19～27min，將球磨混合物過200目篩，得改性廢棄聚丙烯塑料顆粒；再按重量份數計，取40～43份上述改性廢棄聚丙烯塑料顆粒、24～34份己烷、9～13份乳酸、4～8份矽酸鈉、1～2份十二烷基磺酸鈉及0.6～0.9份鈀碳催化劑，放入高壓反應釜中，使用氮氣將反應釜中空氣排出，並升壓至0.7～0.9MPa，設定溫度為105～115℃，以160r/min攪拌反應3～6h；待上述反應結束後，自然冷卻至室溫，再進行出料，將出料物放入離心機中，以2000r/min離心10～15min，取上清液，按重量份數計，取39～43份上清液、11～13份三乙醇胺及4～6份胺基酸螯合鈣，攪拌均勻，使用質量分數為30%氫氧化鈉溶液調節pH至8.0～8.5，即可得混凝土增效劑。
實例1
首先取廢棄聚丙烯塑料放入粉碎機中進行粉碎，過200目篩，收集過篩顆粒，將過篩顆粒與質量分數為10%硝酸溶液放入容器內，攪拌均勻，對容器加熱至115℃，保溫40min，再趁熱過濾，將濾渣與其質量2%的焦磷酸鈉混合均勻，放入馬弗爐中，使用氮氣保護，設定溫度為176℃，保溫1h；隨後在上述保溫結束後，自然冷卻至室溫，將馬弗爐中的混合物取出，放入液氮冷凍機中，設定溫度-40℃，冷凍處理2min，隨後將冷凍物放入球磨機中，按球料比10:1，加入鋼球，球磨19min，將球磨混合物過200目篩，得改性廢棄聚丙烯塑料顆粒；再按重量份數計，取40份上述改性廢棄聚丙烯塑料顆粒、24份己烷、9份乳酸、4份矽酸鈉、1份十二烷基磺酸鈉及0.6份鈀碳催化劑，放入高壓反應釜中，使用氮氣將反應釜中空氣排出，並升壓至0.7MPa，設定溫度為105℃，以160r/min攪拌反應3h；待上述反應結束後，自然冷卻至室溫，再進行出料，將出料物放入離心機中，以2000r/min離心10min，取上清液，按重量份數計，取39份上清液、11份三乙醇胺及4份胺基酸螯合鈣，攪拌均勻，使用質量分數為30%氫氧化鈉溶液調節pH至8.0，即可得混凝土增效劑。
本實例操作簡便，使用時，將本發明製得的混凝土增效劑按膠凝材料質量的0.3%摻入到拌好的混凝土中，隨後攪拌均勻並澆築成形，再靜置養護1天即可。經檢測，使用本發明混凝土增效劑後，有效節約原料水泥用量的15%，同時混凝土的強度提高了8MPa，混凝土抗滲性較原先提高2倍，且混凝土增效劑儲藏穩定性好，儲藏周期較原先延長了2年。
實例2
首先取廢棄聚丙烯塑料放入粉碎機中進行粉碎，過200目篩，收集過篩顆粒，將過篩顆粒與質量分數為10%硝酸溶液放入容器內，攪拌均勻，對容器加熱至120℃，保溫45min，再趁熱過濾，將濾渣與其質量3%的焦磷酸鈉混合均勻，放入馬弗爐中，使用氮氣保護，設定溫度為181℃，保溫1.5h；隨後在上述保溫結束後，自然冷卻至室溫，將馬弗爐中的混合物取出，放入液氮冷凍機中，設定溫度-35℃，冷凍處理3min，隨後將冷凍物放入球磨機中，按球料比10:1，加入鋼球，球磨23min，將球磨混合物過200目篩，得改性廢棄聚丙烯塑料顆粒；再按重量份數計，取41份上述改性廢棄聚丙烯塑料顆粒、29份己烷、11份乳酸、6份矽酸鈉、1.5份十二烷基磺酸鈉及0.8份鈀碳催化劑，放入高壓反應釜中，使用氮氣將反應釜中空氣排出，並升壓至0.8MPa，設定溫度為110℃，以160r/min攪拌反應5h；待上述反應結束後，自然冷卻至室溫，再進行出料，將出料物放入離心機中，以2000r/min離心13min，取上清液，按重量份數計，取41份上清液、12份三乙醇胺及5份胺基酸螯合鈣，攪拌均勻，使用質量分數為30%氫氧化鈉溶液調節pH至8.3，即可得混凝土增效劑。
本實例操作簡便，使用時，將本發明製得的混凝土增效劑按膠凝材料質量的0.4%摻入到拌好的混凝土中，隨後攪拌均勻並澆築成形，再靜置養護2天即可。經檢測，使用本發明混凝土增效劑後，有效節約原料水泥用量的18%，同時混凝土的強度提高了10MPa，混凝土抗滲性較原先提高2.5倍，且混凝土增效劑儲藏穩定性好，儲藏周期較原先延長了3年。
實例3
首先取廢棄聚丙烯塑料放入粉碎機中進行粉碎，過200目篩，收集過篩顆粒，將過篩顆粒與質量分數為10%硝酸溶液放入容器內，攪拌均勻，對容器加熱至125℃，保溫50min，再趁熱過濾，將濾渣與其質量4%的焦磷酸鈉混合均勻，放入馬弗爐中，使用氮氣保護，設定溫度為185℃，保溫2h；隨後在上述保溫結束後，自然冷卻至室溫，將馬弗爐中的混合物取出，放入液氮冷凍機中，設定溫度-30℃，冷凍處理4min，隨後將冷凍物放入球磨機中，按球料比10:1，加入鋼球，球磨27min，將球磨混合物過200目篩，得改性廢棄聚丙烯塑料顆粒；再按重量份數計，取43份上述改性廢棄聚丙烯塑料顆粒、34份己烷、13份乳酸、8份矽酸鈉、2份十二烷基磺酸鈉及0.9份鈀碳催化劑，放入高壓反應釜中，使用氮氣將反應釜中空氣排出，並升壓至0.9MPa，設定溫度為115℃，以160r/min攪拌反應6h；待上述反應結束後，自然冷卻至室溫，再進行出料，將出料物放入離心機中，以2000r/min離心15min，取上清液，按重量份數計，取43份上清液、13份三乙醇胺及6份胺基酸螯合鈣，攪拌均勻，使用質量分數為30%氫氧化鈉溶液調節pH至8.5，即可得混凝土增效劑。
本實例操作簡便，使用時，將本發明製得的混凝土增效劑按膠凝材料質量的0.5%摻入到拌好的混凝土中，隨後攪拌均勻並澆築成形，再靜置養護3天即可。經檢測，使用本發明混凝土增效劑後，有效節約原料水泥用量的20%，同時混凝土的強度提高了12MPa，混凝土抗滲性較原先提高3倍，且混凝土增效劑儲藏穩定性好，儲藏周期較原先延長了4年。