高性能机制砂混凝土及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种高性能机制砂混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.混凝土的发展中，砂率是决定混凝土性能的一项重要指标，砂子的使用在混凝土中需要精准的把控。建筑市场的快速发展，机制砂的应用越来越多。可以采用机制砂代替天然砂，在经济方面取得了较好的效果。但是机制砂容易出现工作性能不稳定，和易性较差等情况，产生质量隐患。
3.专利cn111704410a公开了一种高性能机制砂混凝土，高性能机制砂混凝土按重量份数计，包括以下组分：硅酸盐水泥310～380份、粉煤灰80～100份、矿粉110～130份、硅灰40～55份、机制砂600～780份、碎石900～1160份、高效减水剂8～11份、水135～165份。该高性能机制砂混凝土的制备方法包括以下步骤：s1.按配比量取各原料，将水泥、矿粉、煤灰、硅灰、机制砂混合并进行搅拌，得到混合物料；s2.在s1步骤得到的混合物中加入80％的水并继续搅拌，然后边搅拌边加入高效减水剂和剩余20％的水，继续搅拌得到机制砂砂浆；s3.向s2步骤得到的机制砂砂浆中加入碎石，继续搅拌得c80机制砂混凝土。该发明具有克服机制砂高强混凝土粘度高、流动性差、难以泵送的局限性的优点。但是该高性能机制砂混凝土水泥用量较多，成本高，而且制备的混凝土抗压强度性差，易碳化，回弹性不足。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的高性能机制砂混凝土存在水泥用量多、成本高、抗压强度性差、易碳化、回弹性不足的缺点。为解决上述缺点，本发明通过制造高品质机制砂，合理管控原材料，优化混凝土配比，添加改性填料，制备成一种高性能机制砂混凝土，从而达到对混凝土性能和经济性的改善。
5.一种高性能机制砂混凝土，包括如下组分：水泥、矿粉、粉煤灰、大石、小石、机制砂、面砂、外加剂、石粉、水。
6.优选的，所述一种高性能机制砂混凝土，包括如下组分：水泥、矿粉、粉煤灰、大石、小石、机制砂、面砂、外加剂、石粉、改性填料、水。
7.进一步优选的，所述一种高性能机制砂混凝土，包括如下重量份的各组分：210～350份水泥、50～80份矿粉、80～100份粉煤灰、694～752份大石、300～340份小石、605～707份机制砂、0～200份面砂、7.8～11份外加剂、0～30份石粉、0～50份改性填料、150～300份水。
8.最优选的，所述一种高性能机制砂混凝土，包括如下重量份的各组分：210～350份水泥、50～80份矿粉、80～100份粉煤灰、694～752份大石、300～340份小石、605～707份机制砂、100～200份面砂、7.8～11份外加剂、20～30份石粉、10～50份改性填料、150～300份水。
9.优选的，所述外加剂为脂类聚羧酸。
10.本发明还公开了所述高性能机制砂混凝土的制备方法，包括如下步骤：按配方称取原料，将水泥、矿粉、粉煤灰、大石、小石、机制砂、外加剂、改性填料和水投入到混凝土搅拌机搅拌10～30min，制成混合浆料；然后注入模具中，刮平表面后固化10～20h，拆模，得到坯料；将坯料进行养护12～28天，即得高性能机制砂混凝土。
11.优选的，所述养护条件为养护湿度75～85％，养护温度15～25℃。
12.优选的，所述改性填料的制备方法如下，所述份数均为重量份：
13.s1、将1～8份碳化硼粉末分散在30～60份3～8mmol/l的氢氧化钠水溶液中，然后，将其加入80～120份浓度为3～8wt％的3-氨基丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，在70～80℃下反应5～10h；得到改性颗粒分散体；
14.s2、将15～30份1～5mg/ml碳酸锌水分散体在30～40℃搅拌，在搅拌过程中，加入0.5～2份1～3mol/l羧基激活剂水溶液和0.5～2份1～3mol/l酰胺化催化剂水溶液，持续搅拌反应0.5～2h后，加入步骤s1制备的改性颗粒分散体，反应20～30h；然后真空冷冻干燥20～30h，真空冷冻干燥温度为-50～-30℃，真空压强为30～100pa，得到复合颗粒；
15.s3、将步骤s2制备的复合颗粒加水制备成3～8mg/ml的水分散液，加入50～70份0.5～1mmol/l硫代硫酸钠水溶液，在40～60℃搅拌10～50min，然后将40～70份的36～38wt％盐酸加入混合分散液中，加入速度为4～8l/min，持续搅拌1～3h，采用200～500目滤膜进行过滤，收集固体，然后采用水洗涤，冷冻干燥20～30h，冷冻干燥温度为-50～-30℃，得到后处理填料；
16.s4、将步骤s3制备的后处理填料加入到120～200份有效含量50～90wt％的天然胶乳中，通过机械搅拌使后处理填料均匀分散，搅拌时间为10～30min；加入80～120份8～12wt％的氯化钙水溶液，反应1～3h；然后进行干燥，将干燥后的固体置于100～130℃的内混器中，加入10～30份添加剂，在50～70℃下进一步混合；最后，加入1～3份不溶性硫，用硫化机在140～180℃和10～18mpa条件下硫化1～3h，得到改性填料。
17.优选的，所述的添加剂为硬脂酸、n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、n-苯基-1,4-苯二胺、n,n-双(2-氯乙基)-4-甲基苯磺酰胺按照重量比5：1～3：1～3：0.5～2混合而成。
18.优选的，所述的羧基激活剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐。
19.优选的，所述的酰胺化催化剂为n-羟基丁二酰亚胺。
20.本发明中碳酸锌与碳化硼颗粒结合，通过酰胺键形成复合颗粒，为进一步表面改性提供了条件。由于复合颗粒的大比表面积，被硫代硫酸钠还原的硫颗粒物理沉积在复合颗粒表面，硫与复合颗粒没有形成化学键，使硫和填料在天然胶乳基体中的分散均匀，沉积在复合颗粒表面的硫可用于交联天然胶乳分子链，从而在硫化过程中形成更均匀的交联网络。因为天然胶乳主要由非极性聚合物组成，天然胶乳表面表现出较强的疏水性。硫化改性在天然胶乳表面产生大量的亲水基团，天然胶乳表面生成了羟基和磺酸基，使天然胶乳表面由疏水变为亲水。制备而成的改性填料界面有所改善，改性填料与混凝土粘结更加紧密，附着力变强。在混凝土中加入改性填料可以提高混凝土的抗压强度，主要在于增加了改性填料与水泥浆体的粘结面积，提高了混凝土的强度。在混凝土中，骨料多为硅酸盐或碳酸盐矿物，水泥浆体与骨料表面发生化学反应，可以加强骨料与水泥浆体的相互作用，从而增加接触面积。本发明对天然胶乳进行改性，产生新的羟基基团、磺酸基团和氨基在改性填料表面分布。羟基和氨基容易缩合反应形成硅酸盐链，而磺酸基可以与钙离子形成盐。因此，制
备而成的改性填料与水泥浆体之间存在一定的化学反应，当混凝土损坏时，混凝土会出现裂缝，但改性填料与混凝土仍然紧密附着，增强混凝土的抗压强度。
21.混凝土的耐久性会随着时间降低，碳化是严重影响到混凝土结构耐久性下降的原因之一。混凝土碳化主要是通过侵蚀性组分与水泥水化产物发生化学作用来对混凝土结构产生破坏，增强混凝土的抗碳化性能对于提高耐久性是至关重要的。
22.碳酸锌与碳化硼共价结合形成点状表面结构的复合颗粒。由于复合颗粒具有较高的结构度和较强的界面相容性，使得更多天然胶乳分子链在复合颗粒上的运动受到限制。硫颗粒均匀分散在复合颗粒上，与天然胶乳分子链形成更多的交联网络，促进了填料与基体的相互作用。制备而成的改性填料由于其粘弹性特性，载荷作用下会发生能量耗散，耗散的能量主要来自天然胶乳分子链与复合颗粒之间摩擦产生的热量，增强了混凝土的填充性，降低碳化深度。
23.制备的复合颗粒提高了硫的溶解度，使硫均匀分散在天然胶乳基体中，在硫化阶段形成更均匀的交联网络。交联网络中引入了大量的磺酸基和羟基，使改性填料与水的接触角显著降低，从而进一步提高了改性填料与水泥砂浆之间的界面相容性，提高了水泥浆体与改性填料之间的结合力，由于其粘弹性特性，这有利于减缓混凝土的变形损伤，延长混凝土寿命，增大混凝土的回弹值。
24.由于采用了以上的技术方案，与现有技术相比，本发明的高性能机制砂混凝土的制备方法，其优点在于：
25.(1)自制高品质机制砂控制细度模数为2.8～3.2和高质量原材料，在低胶材用量情况下能制备高性能混凝土，降低混凝土综合成本，提高竞争力。
26.(2)采用基于浆骨比的现代混凝土配合比设计方法成功实现了混凝土和易性、工作性能的改善。
27.(3)引入石粉及细砂，能有效改善混凝土状态，进一步优化成本及混凝土稳定性。
28.(4)采用自制机制砂的浆骨比配比设计方案，可有效提高混凝土回弹强度，降低混凝土离散性及碳化值。
29.(5)本发明将碳化硼与硅烷反应制备成改性颗粒分散体、再与碳酸锌复合，通过硫代硫酸钠的作用，得到后处理填料，与天然胶乳分散作用得到改性填料，添加到混凝土中能提高力学性能，减少碳化，增强回弹性。
具体实施方式
30.实施例中主要原料的来源：
31.机制砂：含水率≤5.0％，细度模数≥0.9，含石量(4.75mm以上)≤10％，泥粉含量：≤5％，含泥量≤1.0％，泥块含量≤1.0％。
32.小石：粒径：5～10mm，针片状含量≤15％，泥粉含量≤3.0％，泥块含量≤0.5％，含水率≤0.5％，超粒径(大于10mm)≤10％。
33.大石：粒径：10～20mm，针片状含量≤15％，泥粉含量≤3.0％，泥块含量≤0.5％，含水率≤0.5％，超粒径(小于10mm)≤10％。
34.水泥：普通硅酸盐水泥，胶砂强度3d≥25mpa，28d≥48mpa，抗折强度3d≥3.5mpa，28d≥6.5mpa，标准稠度用水量同比偏差
±
5，比表面积≤350m2/kg，凝结时间初凝≥45min，
终凝≤600min。
35.粉煤灰：烧失量≤8.0％，细度≤27％，需水量比≤105％，含水量≤1.0％，显微镜下形态：球型。
36.矿粉：比表面积≥400，抗压强度比7d≥75％，28d≥95％，流动度比≤95％，含水量≤1.0％。
37.脂类聚羧酸：型号为pce-11，含水率≤3.0，山东优索化工科技有限公司。
38.面砂：含水率≤7.0％，细度模数0.7～0.9，泥粉含量≤10％，含泥量≤7.0％，泥块含量≤1.0％。
39.石粉：莫氏硬度：4.5，密度：2.82g/cm3。
40.天然胶乳：货号：2110，黏稠的乳白色液体，有效含量：60％，山东畅荣化工科技有限公司。
41.不溶性硫：类型：硫化剂，货号：8010，有效物质含量：81％，cas：9035-99-8，河南省开仑化工有限责任公司。
42.碳化硼粉末，货号：41654654，粒度：300目，牌号：b4c，型号：b4c，南宫市鑫盾合金焊材喷涂有限公司
43.三元乙丙橡胶，牌号：3092pm，型号：3092pm，货号：epdm3092pm-1，博瑞达(东莞)新材料有限公司。
44.实施例1
45.一种高性能机制砂混凝土的制备方法，包括如下步骤：
46.将210kg水泥、50kg矿粉、100kg粉煤灰、694kg大石、340kg小石、635kg机制砂、200kg面砂、8.5kg脂类聚羧酸、30kg石粉和200kg水投入到混凝土搅拌机搅拌20min，制成混合浆料；然后注入模具中，刮平表面后固化15h，拆模，得到坯料；将坯料进行养护，养护湿度80％，养护温度20
±
2℃，养护28天，即得高性能机制砂混凝土。
47.实施例2
48.一种高性能机制砂混凝土的制备方法，包括如下步骤：
49.将230kg水泥、55kg矿粉、95kg粉煤灰、704kg大石、325kg小石、605kg机制砂、200kg面砂、9kg脂类聚羧酸、30kg石粉和200kg水投入到混凝土搅拌机搅拌20min，制成混合浆料；然后注入模具中，刮平表面后固化15h，拆模，得到坯料；将坯料进行养护，养护湿度80％，养护温度20
±
2℃，养护28天，即得高性能机制砂混凝土。
50.实施例3
51.一种高性能机制砂混凝土的制备方法，包括如下步骤：
52.将270kg水泥、60kg矿粉、80kg粉煤灰、708kg大石、334kg小石、624kg机制砂、130kg面砂、9.5kg脂类聚羧酸、20kg石粉和200kg水投入到混凝土搅拌机搅拌20min，制成混合浆料；然后注入模具中，刮平表面后固化15h，拆模，得到坯料；将坯料进行养护，养护湿度80％，养护温度20
±
2℃，养护28天，即得高性能机制砂混凝土。
53.实施例4
54.一种高性能机制砂混凝土的制备方法，包括如下步骤：
55.将320kg水泥、60kg矿粉、90kg粉煤灰、716kg大石、308kg小石、654kg机制砂、110kg面砂、10.2kg脂类聚羧酸和200kg水投入到混凝土搅拌机搅拌20min，制成混合浆料；然后注
入模具中，刮平表面后固化15h，拆模，得到坯料；将坯料进行养护，养护湿度80％，养护温度20
±
2℃，养护28天，即得高性能机制砂混凝土。
56.实施例5
57.一种高性能机制砂混凝土的制备方法，包括如下步骤：
58.将350kg水泥、80kg矿粉、90kg粉煤灰、752kg大石、300kg小石、707kg机制砂、11kg脂类聚羧酸和200kg水投入到混凝土搅拌机搅拌20min，制成混合浆料；然后注入模具中，刮平表面后固化15h，拆模，得到坯料；将坯料进行养护，养护湿度80％，养护温度20
±
2℃，养护28天，即得高性能机制砂混凝土。
59.实施例6
60.一种高性能机制砂混凝土的制备方法，包括如下步骤：
61.将210kg水泥、50kg矿粉、100kg粉煤灰、694kg大石、340kg小石、645kg机制砂、175kg面砂、7.8kg脂类聚羧酸、30石粉和200kg水投入到混凝土搅拌机搅拌20min，制成混合浆料；然后注入模具中，刮平表面后固化15h，拆模，得到坯料；将坯料进行养护，养护湿度80％，养护温度20
±
2℃，养护28天，即得高性能机制砂混凝土。
62.实施例7
63.一种高性能机制砂混凝土的制备方法，包括如下步骤：
64.将240kg水泥、50kg矿粉、90kg粉煤灰、715kg大石、310kg小石、656kg机制砂、160kg面砂、8kg脂类聚羧酸、30kg石粉和200kg水投入到混凝土搅拌机搅拌20min，制成混合浆料；然后注入模具中，刮平表面后固化15h，拆模，得到坯料；将坯料进行养护，养护湿度80％，养护温度20
±
2℃，养护28天，即得高性能机制砂混凝土。
65.实施例8
66.一种高性能机制砂混凝土的制备方法，包括如下步骤：
67.将350kg水泥、80kg矿粉、90kg粉煤灰、752kg大石、300kg小石、707kg机制砂、11kg脂类聚羧酸、40kg改性填料和200kg水投入到混凝土搅拌机搅拌20min，制成混合浆料；然后注入模具中，刮平表面后固化15h，拆模，得到坯料；将坯料进行养护，养护湿度80％，养护温度20
±
2℃，养护28天，即得高性能机制砂混凝土。
68.所述改性填料的制备方法如下：
69.s1、将5kg碳化硼粉末分散在50kg 5mmol/l的氢氧化钠水溶液中，然后，将其加入100kg浓度为5wt％的3-氨基丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，在75℃下反应8h；得到改性颗粒分散体；
70.s2、将20kg 3mg/ml碳酸锌水分散体在38℃搅拌，在搅拌过程中，加入1kg 2mol/l 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐水溶液和1kg 2mol/l n-羟基丁二酰亚胺水溶液，持续搅拌反应1h后，加入步骤s1制备的改性颗粒分散体，反应24h；然后真空冷冻干燥24h，真空冷冻干燥温度为-40℃，真空压强为40pa，得到复合颗粒；
71.s3、将步骤s2制备的复合颗粒加水制备成5mg/ml的水分散液，加入60kg 0.625mmolm/l硫代硫酸钠水溶液，在50℃搅拌30min，然后将50kg的37wt％盐酸加入混合分散液中，加入速度为5l/min，持续搅拌2h，采用300目滤膜进行过滤，收集固体，然后采用水洗涤，冷冻干燥24h，冷冻干燥温度为-40℃，得到后处理填料；
72.s4、将步骤s3制备的后处理填料加入到150kg有效含量60wt％的天然胶乳中，通过
机械搅拌使后处理填料均匀分散，搅拌时间为20min；加入100kg 10wt％的氯化钙水溶液，反应2h；然后进行干燥，将干燥后的固体置于110℃的内混器中，加入20kg添加剂，在60℃下进一步混合；最后，加入2kg不溶性硫，用硫化机在150℃和15mpa条件下硫化2h，得到改性填料。
73.所述的添加剂为硬脂酸、n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、n-苯基-1,4-苯二胺、n,n-双(2-氯乙基)-4-甲基苯磺酰胺按照重量比5：2：2：1混合而成。
74.实施例9
75.一种高性能机制砂混凝土的制备方法与实施例8基本相同，唯一区别仅仅在于：所述改性填料的制备方法不同。
76.所述改性填料的制备方法如下：
77.s1、将50kg 5mmol/l的氢氧化钠水溶液加入100kg浓度为5wt％的3-氨基丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，在75℃下反应8h；得到溶液a；
78.s2、将20kg 3mg/ml碳酸锌水分散体在38℃搅拌，在搅拌过程中，加入1kg 2mol/l 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐水溶液和1kg 2mol/l n-羟基丁二酰亚胺水溶液，持续搅拌反应1h后，在混合溶液中加入步骤s1制备的溶液a，反应24h；然后真空冷冻干燥24h，真空冷冻干燥温度为-40℃，真空压强为40pa，得到复合颗粒；
79.s3、将步骤s2制备的复合颗粒加水制备成5mg/ml的水分散液，加入60kg 0.625mmolm/l硫代硫酸钠水溶液，在50℃搅拌30min，然后将50kg的37wt％盐酸加入混合分散液中，加入速度为5l/min，持续搅拌2h，采用300目滤膜进行过滤，收集固体，然后采用水洗涤，冷冻干燥24h，冷冻干燥温度为-40℃，得到后处理填料；
80.s4、将步骤s3制备的后处理填料加入到150kg有效含量60wt％的天然胶乳中，通过机械搅拌使后处理填料均匀分散，搅拌时间为20min；加入100kg 10wt％的氯化钙水溶液，反应2h；然后进行干燥，将干燥后的固体置于110℃的内混器中，加入20kg添加剂，在60℃下进一步混合；最后，加入2kg不溶性硫，用硫化机在150℃和15mpa条件下硫化2h，得到改性填料。
81.所述的添加剂与实施例8相同。
82.实施例10
83.一种高性能机制砂混凝土的制备方法与实施例8基本相同，唯一区别仅仅在于：所述改性填料的制备方法不同。
84.所述改性填料的制备方法如下：
85.s1、将5kg碳化硼粉末分散在50kg 5mmol/l的氢氧化钠水溶液中，然后，将其加入100kg浓度为5wt％的3-氨基丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，在75℃下反应8h；得到改性颗粒分散体；
86.s2、将1kg 2mol/l 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐水溶液和1kg 2mol/l n-羟基丁二酰亚胺水溶液混合，制备成混合溶液，在混合溶液中加入步骤s1制备的改性颗粒分散体，反应24h；然后真空冷冻干燥24h，真空冷冻干燥温度为-40℃，真空压强为40pa，得到复合颗粒；
87.s3、将步骤s2制备的复合颗粒加水制备成5mg/ml的水分散液，加入60kg 0.625mmolm/l硫代硫酸钠水溶液，在50℃搅拌30min，然后将50kg的37wt％盐酸加入混合分
散液中，加入速度为5l/min，持续搅拌2h，采用300目滤膜进行过滤，收集固体，然后采用水洗涤，冷冻干燥24h，冷冻干燥温度为-40℃，得到后处理填料；
88.s4、将步骤s3制备的后处理填料加入到150kg 60wt％的天然胶乳中，通过机械搅拌使后处理填料均匀分散，搅拌时间为20min；加入100kg 10wt％的氯化钙水溶液，反应2h；然后进行干燥，将干燥后的固体置于110℃的内混器中，加入20kg添加剂，在60℃下进一步混合；最后，加入2kg不溶性硫，用硫化机在150℃和15mpa条件下硫化2h，得到改性填料。
89.所述的添加剂与实施例8相同。
90.实施例11
91.一种高性能机制砂混凝土的制备方法与实施例8基本相同，唯一区别仅仅在于：所述改性填料的制备方法不同。
92.所述改性填料的制备方法如下：
93.s1、将5kg碳化硼粉末分散在50kg 5mmol/l的氢氧化钠水溶液中，然后，将其加入100kg浓度为5wt％的3-氨基丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，在75℃下反应8h；得到改性颗粒分散体；
94.s2、将20kg 3mg/ml碳酸锌水分散体在38℃搅拌，在搅拌过程中，加入1kg 2mol/l 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐水溶液和1kg 2mol/l n-羟基丁二酰亚胺水溶液，持续搅拌反应1h后，在混合溶液中加入步骤s1制备的改性颗粒分散体，反应24h；然后真空冷冻干燥24h，真空冷冻干燥温度为-40℃，真空压强为40pa，得到复合颗粒；
95.s3、将步骤s2制备的复合颗粒加水制备成5mg/ml的水分散液，在50℃搅拌30min，然后将50kg的37wt％盐酸加入混合分散液中，加入速度为5l/min，持续搅拌2h，采用300目滤膜进行过滤，收集固体，然后采用水洗涤，冷冻干燥24h，冷冻干燥温度为-40℃，得到后处理填料；
96.s4、将步骤s3制备的后处理填料加入到150kg 60wt％的天然胶乳中，通过机械搅拌使后处理填料均匀分散，搅拌时间为20min；加入100kg 10wt％的氯化钙水溶液，反应2h；然后进行干燥，将干燥后的固体置于110℃的内混器中，加入20kg添加剂，在60℃下进一步混合；最后，加入2kg不溶性硫，用硫化机在150℃和15mpa条件下硫化2h，得到改性填料。
97.所述的添加剂与实施例8相同。
98.对比例1
99.一种高性能机制砂混凝土的制备方法与实施例8基本相同，唯一区别仅仅在于：所述改性填料替换为相同重量和大小的三元乙丙橡胶。
100.测试例1
101.强度测试
102.根据gb/t50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》对实施例和对比例的混凝土强度进行测试，测试抗压强度，每组测试三次，取平均值，测试结果如表1。
103.表1：强度测试结果
[0104][0105][0106]
从表1中可以看出实施例8的抗压强度最好，高性能机制砂混凝土力学性能变化的主要原因可能是碳酸锌与碳化硼颗粒结合，通过酰胺键形成复合颗粒，为进一步表面改性提供了条件。由于复合颗粒的大比表面积，被硫代硫酸钠还原的硫颗粒物理沉积在复合颗粒表面，硫与复合颗粒没有形成化学键，使硫和填料在天然胶乳基体中的分散均匀，沉积在复合颗粒表面的硫可用于交联天然胶乳分子链，从而在硫化过程中形成更均匀的交联网络。因为天然胶乳主要由非极性聚合物组成，天然胶乳表面表现出较强的疏水性。硫化改性在天然胶乳表面产生大量的亲水基团，天然胶乳表面生成了羟基和磺酸基，使天然胶乳表面由疏水变为亲水。制备而成的改性填料界面有所改善，改性填料与混凝土粘结更加紧密，附着力变强。在混凝土中加入改性填料可以提高混凝土的抗压强度，主要在于增加了改性填料与水泥浆体的粘结面积，提高了混凝土的强度，在混凝土中，骨料多为硅酸盐或碳酸盐矿物，水泥浆体与骨料表面发生化学反应，可以加强骨料与水泥浆体的相互作用，从而增加接触面积。本发明对天然胶乳进行改性，产生新的羟基基团、磺酸基团和氨基在改性填料表面分布。羟基和氨基容易缩合反应形成硅酸盐链，而磺酸基可以与钙离子形成盐。因此，制备而成的改性填料与水泥浆体之间存在一定的化学反应，当混凝土损坏时，混凝土会出现裂缝，但改性填料与混凝土仍然紧密附着，增强混凝土的抗压强度。
[0107]
测试例2
[0108]
碳化测试
[0109]
混凝土碳化测试按照gb/t 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》中要求进行。测试样品尺寸采用100mm
×
100mm
×
100mm的立方体混凝土试样，每组样品测试3个混凝土试件，使用ccb-70b型碳化箱进行。在进行碳化之前，将混凝土试件放入60℃烘箱连续烘干48小时，烘干后的试件放入碳化箱中，各试件之间的距离不小于50mm，试件放入碳化箱后，将碳化箱密封。通入二氧化碳，使箱内的二氧化碳浓度保持在20
±
3％，相对湿度控制在70
±
5％，温度控制在20
±
2％范围内。碳化28天后，取出在压力机上劈裂破型，刷去试件切下部分断面上的粉末，随即用浓度为1％的酚酞酒精溶液喷洒在混凝土的劈裂面上，劈裂面未变色部分表明已碳化，变色部分表示未碳化，30秒后，按原先标画的每隔10mm为一个测点，用游标卡尺测出各点碳化深度，精确至0.01mm按下式计算：
[0110][0111]
式中：d—试件碳化后的平均碳化深度，精确到0.1mm；
[0112]
di—各测点的碳化深度(mm)；
[0113]
n—测点总数；
[0114]
测试结果见表2。
[0115]
表2混凝土碳化测试结果
[0116][0117][0118]
混凝土的耐久性会随着时间降低，碳化是严重影响到混凝土结构耐久性下降的原因之一。混凝土碳化主要是通过侵蚀性组分与水泥水化产物发生化学作用来对混凝土结构产生破坏，增强混凝土的抗碳化性能对于提高耐久性是至关重要的。
[0119]
从表2中可以看出实施例8的混凝土碳化深度最小，可能原因在于本发明将碳酸锌与碳化硼共价结合，形成点状表面结构的复合颗粒。由于复合颗粒具有较高的结构度和较强的界面相容性，使得更多天然胶乳分子链在复合颗粒上的运动受到限制。硫颗粒均匀分散在复合颗粒上，与天然胶乳分子链形成更多的交联网络，促进了填料与基体的相互作用。
制备而成的改性填料由于其粘弹性特性，载荷作用下会发生能量耗散，耗散的能量主要来自天然胶乳分子链与复合颗粒之间摩擦产生的热量，增强了混凝土的填充性，所以实施例8碳化深度较低。
[0120]
测试例3
[0121]
回弹性测试
[0122]
保持回弹面清洁、干燥，将标准试块放入压力机承压板之间，以相对的两个浇筑侧面接触承压板，压力机加压至30～80kn，保持荷载不变。回弹值测定时保持回弹仪轴线与回弹侧面相互垂直，并缓慢施压，回弹过后快速、准确读取数据。记取16个回弹值，去掉三个最大值，去掉三个最小值，中间部分的十个回弹值取平均值为平均回弹
[0123][0124]
值，按照下式进行计算：
[0125]
式中：rm—平均回弹值，精确至0.1；
[0126]
ri——第i个测点的回弹值。
[0127]
测试结果见表3
[0128]
表3回弹性测试结果
[0129]
实验方案回弹值实施例539.6实施例739.8实施例846.2实施例941.5实施例1041.2实施例1140.7对比例140.1
[0130]
从表3中可以看出，实施例8的回弹值最高，可能原因在于制备的复合颗粒提高了硫的溶解度，使硫均匀分散在天然胶乳基体中，在硫化阶段形成更均匀的交联网络。交联网络中引入了大量的磺酸基和羟基，使改性填料与水的接触角显著降低，从而进一步提高了改性填料与水泥砂浆之间的界面相容性，提高了水泥浆体与改性填料之间的结合力，由于其粘弹性特性，这有利于减缓混凝土的变形损伤，延长混凝土寿命，增大混凝土的回弹值。