一種復合改性機制砂的制備方法，包括以下步驟：首先對機制砂的表面進行羥基化處理得到羥基化機制砂，隨后通過偶聯劑改性羥基化機制砂得到偶聯劑改性機制砂，再通過接枝聚合反應使偶聯劑改性機制砂與丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯接枝聚合得到非離子型表面活性劑改性機制砂，最后經季銨化反應得到復合改性機制砂。本發明改性機制砂的原料來源廣泛，使用成本低，具有經濟性的優點；本發明制備方法反應溫度低，條件溫和，后處理簡單，工業化成本??；本發明兩親性機制砂在機制砂表面接枝上兩親性活性劑，提高機制砂流動性，減少了混凝土的用水量。

技術領域

本發明屬于機制砂技術領域，具體涉及一種復合改性機制砂及其制備方法。

背景技術

機制砂是由巖石經爆破破碎、機械破碎、篩分制成粒徑小于5mm的顆粒。機制砂富有棱角，比較干凈，它既區別于天然砂，又不同于一般石屑，是一種理想的混凝土細骨料。我國配制普通混凝土絕大多數采用黃砂，只有在缺乏合格黃砂時才會采用機制砂。但國外的混凝土除了使用黃砂外，同時也采用機制砂。我國自1994年以來，通過對機制砂的物理性能及礦物組成和用機制砂配制的混凝土抗壓強度、劈裂抗拉強度、彈性模量、抗折強度、收縮徐變等進行了試驗研究和工程應用，實踐表明機制砂替代天然砂配制混凝土在技術上是可行的、經濟上是合理的。

機制砂顆粒粗糙，石粉含量高，這勢必減弱混凝土的流動性，增加需水量，在相同的條件下，配制相同坍落度的混凝土，機制砂比天然砂需水量增加5～10kg/m³，導致新拌混泥土粘聚性，保水性差，易離析，泌水。而在工程上解決這樣的問題，在混凝土里面添加高效減水劑，添加高效減水劑增加了成本，如果在機制砂表面接枝上一些活性基團，機制砂本身就變成減水劑，同時提高混凝土的質量，又降低了成本。目前，國內暫時沒有相關合成工藝方面的研究成果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復合改性機制砂及其制備方法，以提高機制砂的流動性，減少混凝土的用水量，所要解決的技術問題是在機制砂的表面接枝上兩親性基團。

為實現上述目的，一種復合改性機制砂的制備方法，包括以下步驟：

首先對機制砂的表面進行羥基化處理得到羥基化機制砂，隨后通過偶聯劑改性羥基化機制砂得到偶聯劑改性機制砂，再通過接枝聚合反應使偶聯劑改性機制砂與丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯接枝聚合得到非離子型表面活性劑改性機制砂，最后經季銨化反應得到復合改性機制砂，具體按以下步驟操作：

(1)羥基化機制砂的制備：在冰水浴條件下將質量濃度30％的雙氧水溶液加入到質量濃度98％的濃硫酸中得混合液，攪拌15分鐘，待混合液冷卻至室溫后將機制砂加入到混合液中于50℃加熱5分鐘，然后過濾洗滌，在50℃氮氣保護下干燥得羥基化機制砂；

(2)偶聯劑改性機制砂的制備：將步驟(1)所得羥基化機制砂4～9g、偶聯劑4～9g、阻聚劑對苯二酚0.3～0.6g加入燒瓶中，以甲苯為溶劑在60～80℃攪拌反應8～12小時，反應完成后經離心、去離子水超聲洗滌并室溫真空干燥后得到偶聯劑改性機制砂；

(3)非離子型表面活性劑改性機制砂的制備：將步驟(2)所得偶聯劑改性機制砂4～7g、丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯2～3g、引發劑AIBN 0.04～0.06g混合并以甲苯為溶劑，于80～100℃攪拌反應8～10小時，反應完成后經離心、去離子水超聲洗滌和真空干燥后得到非離子型表面活性劑改性機制砂；

(4)復合改性機制砂的制備：向50mL四氫呋喃中加入1-溴己烷2～5mL和非離子型表面活性劑改性機制砂1～2g，于30～40℃下反應13～17小時，反應結束后分離、洗滌并在真空條件下室溫干燥24小時，得到復合改性機制砂。

優選的，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑。

優選的，所述偶聯劑為3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。

優選的，所述步驟(2)中羥基化機制砂6g、偶聯劑6g、阻聚劑對苯二酚0.5g加入燒瓶中。