CN105541201B - 一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105541201B
CN105541201B CN201511011158.XA CN201511011158A CN105541201B CN 105541201 B CN105541201 B CN 105541201B CN 201511011158 A CN201511011158 A CN 201511011158A CN 105541201 B CN105541201 B CN 105541201B
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
water
gained
powder
added
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201511011158.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105541201A (zh
Inventor
蒋国平
肖三霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shangyou Wanqing New Material Co ltd
Original Assignee
Fujian Jiangxia University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Jiangxia University filed Critical Fujian Jiangxia University
Priority to CN201511011158.XA priority Critical patent/CN105541201B/zh
Publication of CN105541201A publication Critical patent/CN105541201A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105541201B publication Critical patent/CN105541201B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039—Premixtures of ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/30—Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers
    • C04B2103/302—Water reducers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法，其所用原料按重量份计包括：水泥320‑360份、锂渣粉40‑80份、硅灰20‑40份、再生粗骨料700‑900份、陶粒500‑800份、减水剂3‑4份、水100‑120份，聚丙烯酸酯10‑20份、增韧添加剂20‑30份、葡萄糖酸钠0.05‑0.1份、三乙醇胺10‑15份。本发明将改性复合炭素纳米材料、活化处理的木粉和等规聚丙烯相结合，通过偶联剂和相容剂的表面改性作用，制备出一种独特的增韧添加剂，其能够在混凝土中充分分散，有效发挥材料协同增韧的效果，从而使所制备的混凝土具有良好的韧性、抗疲劳性、各向同性、抗冲击，抗震与抗裂性能。

Description

一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法。
背景技术
国务院办公厅《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见的通知》规定：沿海城市与其他土地资源稀缺的城市从2000年6月开始禁止使用实心粘土砖，以保护我国有限的土地资源。发展不用土或少用土的页岩陶粒、粉煤灰陶粒等有利于保护土地资源、促进生态文明，在国外，陶粒混凝土已经广泛运用于建筑砌块和大型墙板中，甚至用于承重结构中，其经济效益十分明显。相对于代替粘土砖作为外墙材料的加气砌块，加气陶粒混凝土砌块在密度相当的前提下，由于有陶粒作为骨料，强度有所提高。除了较一般混凝土密度低的优点之外，陶粒混凝土由于采用页岩、城市建筑垃圾或者淤泥生产的陶粒代替石子作为骨料，还具有保温效果好、耐侵蚀、隔音效果好、环保等优点。随着中国近年来快速的城市化进程，陶粒混凝土的使用范围越来越广。然而，目前再生骨料混凝土承重结构的抗震与抗冲击性能试验研究很少，与之对应的是适合承重结构用的陶粒混凝土研究很少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法，其将改性复合炭素纳米材料、活化处理的木粉和等规聚丙烯相结合，通过偶联剂和相容剂的表面改性作用，形成独特的增韧添加剂，将其用于混凝土制备，可使所得混凝土具有良好的韧性、抗疲劳性、各向同性、抗冲击，抗震与抗裂性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高韧性陶粒混凝土，其所用原料按重量份计包括：水泥320-360份、锂渣粉40-80份、硅灰20-40份、再生粗骨料700-900份、陶粒500-800份、减水剂3-4份、水100-120份，聚丙烯酸酯10-20份、增韧添加剂20-30份、葡萄糖酸钠0.05-0.1份、三乙醇胺10-15份。
所述锂渣粉的平均粒径为4.0-6.6μm；
所述硅灰的比表面积≥1600m2/kg；
所述减水剂为市售的萘系高效减水剂，其减水率为18-24%。
所述增韧添加剂的制备方法包括以下步骤：
1)在室温下将偶联剂加入水中搅拌至其完全溶解；然后加入改性复合炭素纳米材料和活化处理的木粉，室温超声分散2 h后搅拌3 h，再升温至55-57℃搅拌24 h，过滤，所得粉末置于工业离心机中，以450 r/min离心20 min，再于50-52℃下真空干燥20h；
2)将等规聚丙烯、填料与步骤1)制得的粉末装入高速混合机中，在320-350 r/min转速下分散2-3 h后升温至113-115℃，再加入相容剂，在500-550 r/min转速下分散16-20min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到48-50℃时放料，得到初混料；
3)将所得初混料置于172-180℃、转速为65-75 r/min的双螺杆挤出机中混炼0.5-1 h后挤出，得到混炼料；
4)将所得混炼料粉碎处理，得到粒度为80-160目的混凝土添加剂；
所用各原料按重量份计为：改性复合炭素纳米材料1-2份、活化处理的木粉35-40份、等规聚丙烯18-23份、水100-150份、偶联剂2.5-3.5份、填料3-5份、相容剂2.2-3.2份。
所述改性复合炭素纳米材料的制备方法包括如下步骤：
1）在两个相同的6 L尼龙球磨罐中分别装入62颗直径为5 mm的不锈钢球和46颗直径为10 mm的不锈钢球，然后分别加入1.4 kg由石墨粉和纳米碳管按质量比1.5:1组成的复合炭素材料，再分别滴加120 mL无水乙醇，用尼龙盖密封，将两个球磨罐对称放入球磨机中，在转速为500 rpm、且每30 min自动转换旋转方向的条件下球磨处理60 h；
2）将步骤1）处理后的复合炭素材料加入到pH值为8、质量浓度为16%的Tween 40水溶液中，超声15 h，过滤，所得滤渣用水洗净后于60-62℃下真空干燥20 h；
3）将步骤2）处理后的复合炭素材料加入到浓度为2 M的HCl溶液中，超声36 h，过滤，所得滤渣用纯水洗净后于70-72℃下真空干燥24 h；
4）将步骤3）处理后的复合炭素材料加入到40 L由浓硫酸和浓硝酸按体积比9.5:0.5组成的混酸中，在5-6℃下超声处理10 h后，加入2.8 kg高锰酸钾和0.9 kg硝酸钠，在4-5℃下搅拌24 h；然后升温至38-40℃，搅拌12 h，然后在搅拌条件下、在1.5 h内缓慢加入60L水，再升温至90-92℃继续搅拌15 h；然后在搅拌条件下、在1.5 h内缓慢加入85 L水，最后在搅拌下、在3 h内缓慢加入4.5 L双氧水，继续搅拌16 h后过滤，所得滤渣用水洗净，在75℃下真空干燥24 h，得到2.32-2.55 kg灰褐色复合炭素纳米材料；
5）取步骤4）所得复合炭素纳米材料2.2 kg，加入到20 L亚硫酰氯中，在78-80 ℃、搅拌条件下反应24-36 h，然后以4500-5000 rpm离心处理10-15 min，分离亚硫酰氯，所得粉末经无水四氢呋喃洗净，并在室温下真空干燥6 h；再将粉末加入到12 L有机溶剂A中，室温超声2 h、搅拌3 h后，在48-50℃、搅拌条件下，在15-18 h内缓慢滴加3 L溶解有0.7 kg二元醇化合物的有机溶剂B，滴加完毕后于55-57℃继续搅拌10 h；然后升温至103-105℃搅拌20 h，再升温至150-152℃搅拌18-22 h后，减压蒸馏回收有机溶剂，所得粉末经乙醇洗净后，在53-55℃下真空干燥60-65 h，得到2.43-2.66 kg含羟基功能团的复合炭素纳米材料；
6）取步骤5）所得含羟基功能团的复合炭素纳米材料2.4 kg，加入到35 L三氯甲烷中，在氮气保护下室温超声处理2 h后，然后加入100 mL三氟化硼-乙醚络合物并室温搅拌2h；再在-7~-8℃、搅拌条件下，在5 h内缓慢滴加550 mL 3-甲基-3-氧杂环丁烷甲醇，滴加完毕后于-7~-8℃继续搅拌30 h；最后加入500 mL无水乙醇，以4600-5000 rpm离心处理15-18min，分离回收溶剂，所得粉末经无水乙醇洗净，并在室温下真空干燥12 h，得到2.74-2.83kg所述改性复合炭素纳米材料；
其中，所述石墨粉为市售的高纯超细石墨粉或天然单晶石墨粉；
所述纳米碳管为市售的多壁纳米碳管；
所述双氧水为市售浓度为35%的过氧化氢水溶液；
所述有机溶剂A为经干燥处理的无水N-甲基吡咯烷酮或N,N’-二甲基乙酰胺；
所述有机溶剂B是将经干燥处理的无水丙酮与N,N’-二甲基乙酰胺按体积比1:9组成的混合溶剂；
所述二元醇化合物为1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇或l,5-戊二醇。
所述活化处理的木粉是将75 kg、粒径为90-200目的木粉在180 L、质量浓度为15%的氢氧化钠水溶液中搅拌12h后过滤，所得木粉用水洗至中性；然后将所得木粉在120 L、质量浓度为12%的过氧化氢水溶液中搅拌18h后过滤，所得木粉用水洗净，再于65-67℃下干燥12h即得。
所述偶联剂为市售的A-151或A-171硅烷偶联剂；所述填料为轻质碳酸钙，其粒径为1-30 μm；所述相容剂为马来酸酐接枝共聚物。
所述高韧性陶粒混凝土的制备方法是将水泥、锂渣粉、硅灰、陶粒、再生粗骨料、聚丙烯酸酯、增韧添加剂按比例混合，搅拌20-30 s使其混合均匀，再投入减水剂，搅拌30-40s后将三乙醇胺、葡萄糖酸钠与水同时加入搅拌机中，搅拌15-20min；然后经振捣、浇注、标准养护制得所述高韧性陶粒混凝土。
与已有技术相比，本发明的技术方案有如下有益效果：
本发明首次采用了一种“改性复合炭素纳米材料”。该材料以石墨粉和纳米碳管这两种炭素材料为基础，通过球磨、超声、混酸氧化等步骤首先制备出复合炭素纳米材料。复合炭素纳米材料中包含大量力学性能优异的二维结构的石墨片和一维结构的纳米碳管，是一种非常理想的混凝土增韧增强材料。但复合炭素纳米材料的比表面积大，且比表面能高，容易团聚形成块状聚集体而丧失其优异的力学性能，本发明进一步对复合炭素纳米材料进行化学改性，在其表面构筑支化高分子结构，以显著增强炭素纳米材料之间的排斥作用，从而制备得到改性复合炭素纳米材料。这种改性复合炭素纳米材料不仅能在混凝土体系中充分分散，更好地发挥材料的协同增韧效果。其次，木粉成本较低、来源广泛、易于加工且环境友好，本发明将天然高分子材料木粉经活化处理，使其分子链中含有大量具有很强的亲水性的羟基活性基团，期能够与混凝土成型过程中的水化产物形成氢键等分子间作用力，从而提高混凝土的微观应力应变性能。
本发明采用改性复合炭素纳米材料、活化处理的木粉、等规聚丙烯、偶联剂、填料和相容剂，制备出一种增韧添加剂。该增韧添加剂制备条件容易满足，原料易于获取，且容易与混凝土中的其它组分材料分散结合，有效发挥材料协同增韧的效果，用其制备的混凝土具有良好的韧性、抗疲劳性及各向同性。同时，本发明中超细矿物粉的使用能很好的填充陶粒混凝土的孔隙，添加聚丙烯酸酯可增加混凝土的密实性、抗裂性能、抗冲击性能和抗渗性能，其制备得到的混凝土28天抗压强度可以达到30-60MPa，即得到一种高强高韧性陶粒混凝土，该陶粒混凝土适合用于建筑承重结构。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
所用锂渣粉的平均粒径为4.0-6.6μm；
所用减水剂为市售萘系高效减水剂，其减水率为18-24%；
所用硅灰是从粉煤灰中分选出来的空心玻璃微珠，经机械研磨形成浅灰色粉末状，其密度约为2.49g/cm3，比表面积≥1600m2/kg；
所用高纯超细石墨粉为900-1000目的灰黑色粉末，其主要物化指标：固定碳含量：99.9 %，密度：2.1 g/cm3，晶体粒径：0.1 mm，鳞片尺寸：1 mm，水分含量：0.02 %；
所用天然单晶石墨粉为100-260目的黑色粉末，其主要物化指标：固定碳含量：90%，密度：1 g/cm3，晶体粒径：0.2 mm，鳞片尺寸：1 mm，莫氏硬度：32，水分含量：0.01 %；
所用多壁纳米碳管的主要规格指标：纯度：>95%；管径：60-100 nm；长度：8-35 um；堆积密度：0.16-0.21 g/cm3；比表面积：>35 (m2/g)；
所用Tween 40 (CAS No. 9005-66-7)为市售的琥珀色油状液体，其主要物化指标：HLB值：15.5；羟值(KOHmg/g)：85-100；皂化值(KOHmg/g)：40-55；酸值(KOHmg/g)：≤2.0；水份(%)：≤2.5；
所用有机溶剂B是将经干燥处理的无水丙酮与N,N’-二甲基乙酰胺按体积比1:9组成的混合溶剂；
所用偶联剂选用美国联碳公司市售的A-151或A-171硅烷偶联剂；
所用相容剂选用沙特巴素尔牌号为350K的增韧级马来酸酐接枝聚丙烯共聚物，其外观为白色颗粒，其主要指标：马来酸酐接枝物：0.7-0.9%；熔体指数 (190℃，2.16kg) ：>85g/10min；
所用等规聚丙烯的熔体流动速率：6 g/10min（230℃，2.16kg）；密度：1.12 g/cm3；压痕硬度：125MPa；IZOD冲击强度：10 J/m（23℃1/4"厚）；拉伸强度：105 MPa；弯曲强度：145MPa；热变形温度：162℃（0.45MPa，未退火）。
实施例1
1. 改性复合炭素纳米材料的制备：
1）在两个相同的6 L尼龙球磨罐中分别装入62颗直径为5 mm的不锈钢球和46颗直径为10 mm的不锈钢球，然后分别加入1.4 kg由天然单晶石墨粉和多壁纳米碳管按质量比1.5:1组成的复合炭素材料，再分别滴加120 mL无水乙醇，用尼龙盖密封，将两个球磨罐对称放入球磨机中，在转速为500 rpm、且每30 min自动转换旋转方向的条件下球磨处理60h；
2）将步骤1）处理后的复合炭素材料加入到pH值为8、质量浓度为16%的Tween 40水溶液中，超声15 h，过滤，所得滤渣用水洗净后于62℃下真空干燥20 h；
3）将步骤2）处理后的复合炭素材料加入到浓度为2 M的HCl溶液中，超声36 h，过滤，所得滤渣用纯水洗净后于71℃下真空干燥24 h；
4）将步骤3）处理后的复合炭素材料加入到40 L由浓硫酸和浓硝酸按体积比9.5:0.5组成的混酸中，在6℃下超声处理10 h后，加入2.8 kg高锰酸钾和0.9 kg硝酸钠，在4℃下搅拌24 h；然后升温至39℃，搅拌12 h，然后在搅拌条件下、在1.5 h内缓慢加入60 L水，再升温至90℃继续搅拌15 h；然后在搅拌条件下、在1.5 h内缓慢加入85 L水，最后在搅拌下、在3 h内缓慢加入4.5 L、质量浓度为35%的过氧化氢水溶液，继续搅拌16 h后过滤，所得滤渣用水洗净，在75℃下真空干燥24 h，得到2.32 kg灰褐色复合炭素纳米材料；
5）取步骤4）所得复合炭素纳米材料2.2 kg，加入到20 L亚硫酰氯中，在80 ℃、搅拌条件下反应24 h，然后以4600 rpm离心处理10 min，分离亚硫酰氯，所得粉末经无水四氢呋喃洗净，并在室温下真空干燥6 h；再将粉末加入到12 L经干燥处理的无水N,N’-二甲基乙酰胺中，室温超声2 h、搅拌3 h后，在48℃、搅拌条件下，在15 h内缓慢滴加3 L溶解有0.7kg 1,8-辛二醇的有机溶剂B，滴加完毕后于57℃继续搅拌10 h；然后升温至103℃搅拌20h，再升温至150℃搅拌18 h后，减压蒸馏回收有机溶剂，所得粉末经乙醇洗净后，在53℃下真空干燥60 h，得到2.43 kg含羟基功能团的复合炭素纳米材料；
6）取步骤5）所得含羟基功能团的复合炭素纳米材料2.4 kg，加入到35 L三氯甲烷中，在氮气保护下室温超声处理2 h后，然后加入100 mL三氟化硼-乙醚络合物并室温搅拌2h；再在-8℃、搅拌条件下，在5 h内缓慢滴加550 mL 3-甲基-3-氧杂环丁烷甲醇，滴加完毕后于-8℃继续搅拌30 h；最后加入500 mL无水乙醇，以4600 rpm离心处理15 min，分离回收溶剂，所得粉末经无水乙醇洗净，并在室温下真空干燥12 h，得到2.74 kg所述改性复合炭素纳米材料。
2. 活化处理的木粉的制备：将75 kg、粒径为90目的木粉在180 L、质量浓度为15%的氢氧化钠水溶液中搅拌12h后过滤，所得木粉用水洗至中性；然后将所得木粉在120 L、质量浓度为12%的过氧化氢水溶液中搅拌18h后过滤，所得木粉用水洗净，再于67℃下干燥12h即得。
3. 增韧添加剂的制备：
1)在室温下将A-171硅烷偶联剂2.5 kg加入100 kg水中搅拌至其完全溶解；然后加入1 kg改性复合炭素纳米材料和35 kg活化处理的木粉，室温超声分散2 h 后搅拌3 h，再升温至57℃搅拌24 h，过滤，所得粉末置于工业离心机中，以450 r/min离心20 min，再于50℃下真空干燥20h；
2)将18 kg等规聚丙烯、3 kg轻质碳酸钙（粒径1-30 μm）与步骤1)制得的粉末装入高速混合机中，在320 r/min转速下分散2.5 h后升温至113℃，再加入2.2 kg相容剂，在500r/min转速下分散16 min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到48℃时放料，得到初混料；
3)将所得初混料置于172℃、转速为65 r/min的双螺杆挤出机中混炼0.5h后挤出，得到混炼料；
4)将所得混炼料粉碎处理，得到56.8 kg粒度为80目的混凝土添加剂。
4. 高韧性陶粒混凝土的制备：将34 kg水泥、6 kg锂渣粉、3 kg硅灰、60 kg陶粒、80 kg再生粗骨料、1.5 kg聚丙烯酸酯、2.5 kg增韧添加剂按比例混合，搅拌20 s使其混合均匀，再投入0.3 kg减水剂（减水率为18%），搅拌30s后将1.0 kg三乙醇胺、10 g葡萄糖酸钠与10 kg水同时加入搅拌机中，搅拌15min；然后经振捣、浇注、标准养护制得高韧性陶粒混凝土。
本实施例制得的高韧性陶粒混凝土28天抗压强度为62.7MPa，劈裂强度为4.96MPa，弹性模量为35.8Gpa，其具有很好的强度与韧性，能很好的满足建筑承重结构的需求。
实施例2：
1. 改性复合炭素纳米材料的制备：
1）在两个相同的6 L尼龙球磨罐中分别装入62颗直径为5 mm的不锈钢球和46颗直径为10 mm的不锈钢球，然后分别加入1.4 kg由高纯超细石墨粉和多壁纳米碳管按质量比1.5:1组成的复合炭素材料，再分别滴加120 mL无水乙醇，用尼龙盖密封，将两个球磨罐对称放入球磨机中，在转速为500 rpm、且每30 min自动转换旋转方向的条件下球磨处理60h；
2）将步骤1）处理后的复合炭素材料加入到pH值为8、质量浓度为16%的Tween 40水溶液中，超声15 h，过滤，所得滤渣用水洗净后于62℃下真空干燥20 h；
3）将步骤2）处理后的复合炭素材料加入到浓度为2 M的HCl溶液中，超声36 h，过滤，所得滤渣用纯水洗净后于72℃下真空干燥24 h；
4）将步骤3）处理后的复合炭素材料加入到40 L由浓硫酸和浓硝酸按体积比9.5:0.5组成的混酸中，在5℃下超声处理10 h后，加入2.8 kg高锰酸钾和0.9 kg硝酸钠，在5℃下搅拌24 h；然后升温至38℃，搅拌12 h，然后在搅拌条件下、在1.5 h内缓慢加入60 L水，再升温至92℃继续搅拌15 h；然后在搅拌条件下、在1.5 h内缓慢加入85 L水，最后在搅拌下、在3 h内缓慢加入4.5 L、质量浓度为35%的过氧化氢水溶液，继续搅拌16 h后过滤，所得滤渣用水洗净，在75℃下真空干燥24 h，得到2.39 kg灰褐色复合炭素纳米材料；
5）取步骤4）所得复合炭素纳米材料2.2 kg，加入到20 L亚硫酰氯中，在80 ℃、搅拌条件下反应36 h，然后以4800 rpm离心处理13 min，分离亚硫酰氯，所得粉末经无水四氢呋喃洗净，并在室温下真空干燥6 h；再将粉末加入到12 L经干燥处理的无水N,N’-二甲基乙酰胺中，室温超声2 h、搅拌3 h后，在49℃、搅拌条件下，在17 h内缓慢滴加3 L溶解有0.7kg 1,10-癸二醇的有机溶剂B，滴加完毕后于55℃继续搅拌10 h；然后升温至103℃搅拌20h，再升温至151℃搅拌21 h后，减压蒸馏回收有机溶剂，所得粉末经乙醇洗净后，在54℃下真空干燥64 h，得到2.54 kg含羟基功能团的复合炭素纳米材料；
6）取步骤5）所得含羟基功能团的复合炭素纳米材料2.4 kg，加入到35 L三氯甲烷中，在氮气保护下室温超声处理2 h后，然后加入100 mL三氟化硼-乙醚络合物并室温搅拌2h；再在-7℃、搅拌条件下，在5 h内缓慢滴加550 mL 3-甲基-3-氧杂环丁烷甲醇，滴加完毕后于-7℃继续搅拌30 h；最后加入500 mL无水乙醇，以4700 rpm离心处理16 min，分离回收溶剂，所得粉末经无水乙醇洗净，并在室温下真空干燥12 h，得到2.81 kg所述改性复合炭素纳米材料。
2. 活化处理的木粉的制备：将75 kg、粒径为180目的木粉在180 L、质量浓度为15%的氢氧化钠水溶液中搅拌12h后过滤，所得木粉用水洗至中性；然后将所得木粉在120L、质量浓度为12%的过氧化氢水溶液中搅拌18h后过滤，所得木粉用水洗净，再于66℃下干燥12h即得。
3. 增韧添加剂的制备：
1)在室温下将A-151硅烷偶联剂3.2 kg加入140 kg水中搅拌至其完全溶解；然后加入1.7kg改性复合炭素纳米材料和36 kg活化处理的木粉，室温超声分散2 h 后搅拌3 h，再升温至56℃搅拌24 h，过滤，所得粉末置于工业离心机中，以450 r/min离心20 min，再于51℃下真空干燥20h；
2)将21 kg等规聚丙烯、4.3 kg轻质碳酸钙（粒径1-30 μm）与步骤1)制得的粉末装入高速混合机中，在330 r/min转速下分散2 h后升温至114℃，再加入3 kg相容剂，在550r/min转速下分散17 min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到48℃时放料，得到初混料；
3)将所得初混料置于178℃、转速为72 r/min的双螺杆挤出机中混炼0.5 h后挤出，得到混炼料；
4)将所得混炼料粉碎处理，得到65.4 kg粒度为100目的混凝土添加剂。
4. 高韧性陶粒混凝土的制备：将32 kg水泥、4 kg锂渣粉、2 kg硅灰、50 kg陶粒、70 kg再生粗骨料、1 kg聚丙烯酸酯、2 kg增韧添加剂按比例混合，搅拌25 s使其混合均匀，再投入0.3 kg减水剂（减水率为20%），搅拌35s后将1.2 kg三乙醇胺、8 g葡萄糖酸钠与11kg水同时加入搅拌机中，搅拌18min；然后经振捣、浇注、标准养护制得高韧性陶粒混凝土。
本实施例制得的高韧性陶粒混凝土28天抗压强度为56.7MPa，劈裂强度为4.76MPa，弹性模量为31.8Gpa，其具有很好的强度与韧性，能很好的满足建筑承重结构的需求。
实施例3
1. 改性复合炭素纳米材料的制备：
1）在两个相同的6 L尼龙球磨罐中分别装入62颗直径为5 mm的不锈钢球和46颗直径为10 mm的不锈钢球，然后分别加入1.4 kg由高纯超细石墨粉和多壁纳米碳管按质量比1.5:1组成的复合炭素材料，再分别滴加120 mL无水乙醇，用尼龙盖密封，将两个球磨罐对称放入球磨机中，在转速为500 rpm、且每30 min自动转换旋转方向的条件下球磨处理60h；
2）将步骤1）处理后的复合炭素材料加入到pH值为8、质量浓度为16%的Tween 40水溶液中，超声15 h，过滤，所得滤渣用水洗净后于60℃下真空干燥20 h；
3）将步骤2）处理后的复合炭素材料加入到浓度为2 M的HCl溶液中，超声36 h，过滤，所得滤渣用纯水洗净后于72℃下真空干燥24 h；
4）将步骤3）处理后的复合炭素材料加入到40 L由浓硫酸和浓硝酸按体积比9.5:0.5组成的混酸中，在5℃下超声处理10 h后，加入2.8 kg高锰酸钾和0.9 kg硝酸钠，在5℃下搅拌24 h；然后升温至38℃，搅拌12 h，然后在搅拌条件下、在1.5 h内缓慢加入60 L水，再升温至92℃继续搅拌15 h；然后在搅拌条件下、在1.5 h内缓慢加入85 L水，最后在搅拌下、在3 h内缓慢加入4.5 L、质量浓度为35%的过氧化氢水溶液，继续搅拌16 h后过滤，所得滤渣用水洗净，在75℃下真空干燥24 h，得到2.55 kg灰褐色复合炭素纳米材料；
5）取步骤4）所得复合炭素纳米材料2.2 kg，加入到20 L亚硫酰氯中，在78 ℃、搅拌条件下反应30 h，然后以4500 rpm离心处理12 min，分离亚硫酰氯，所得粉末经无水四氢呋喃洗净，并在室温下真空干燥6 h；再将粉末加入到12 L经干燥处理的无水N-甲基吡咯烷酮中，室温超声2 h、搅拌3 h后，在50℃、搅拌条件下，在16 h内缓慢滴加3 L溶解有0.7 kg1,6-己二醇的有机溶剂B，滴加完毕后于55℃继续搅拌10 h；然后升温至104℃搅拌20 h，再升温至152℃搅拌20 h后，减压蒸馏回收有机溶剂，所得粉末经乙醇洗净后，在55℃下真空干燥63 h，得到2.49 kg含羟基功能团的复合炭素纳米材料；
6）取步骤5）所得含羟基功能团的复合炭素纳米材料2.4 kg，加入到35 L三氯甲烷中，在氮气保护下室温超声处理2 h后，然后加入100 mL三氟化硼-乙醚络合物并室温搅拌2h；再在-7℃、搅拌条件下，在5 h内缓慢滴加550 mL 3-甲基-3-氧杂环丁烷甲醇，滴加完毕后于-7℃继续搅拌30 h；最后加入500 mL无水乙醇，以4800 rpm离心处理17 min，分离回收溶剂，所得粉末经无水乙醇洗净，并在室温下真空干燥12 h，得到2.76 kg所述改性复合炭素纳米材料。
2. 活化处理的木粉的制备：将75 kg、粒径为120目的木粉在180 L、质量浓度为15%的氢氧化钠水溶液中搅拌12h后过滤，所得木粉用水洗至中性；然后将所得木粉在120L、质量浓度为12%的过氧化氢水溶液中搅拌18h后过滤，所得木粉用水洗净，再于65℃下干燥12h即得。
3. 增韧添加剂的制备：
1)在室温下将A-151硅烷偶联剂2.9 kg加入120 kg水中搅拌至其完全溶解；然后加入1.4 kg改性复合炭素纳米材料和37 kg活化处理的木粉，室温超声分散2 h 后搅拌3h，再升温至55℃搅拌24 h，过滤，所得粉末置于工业离心机中，以450 r/min离心20 min，再于52℃下真空干燥20h；
2)将20 kg等规聚丙烯、4 kg轻质碳酸钙（粒径1-30 μm）与步骤1)制得的粉末装入高速混合机中，在340 r/min转速下分散2.5 h后升温至115℃，再加入2.8 kg相容剂，在530r/min转速下分散18 min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到50℃时放料，得到初混料；
3)将所得初混料置于175℃、转速为70 r/min的双螺杆挤出机中混炼1 h后挤出，得到混炼料；
4)将所得混炼料粉碎处理，得到64.9 kg粒度为120目的混凝土添加剂。
4. 高韧性陶粒混凝土的制备：将36 kg水泥、8 kg锂渣粉、4 kg硅灰、80 kg陶粒、90 kg再生粗骨料、2 kg聚丙烯酸酯、3 kg增韧添加剂按比例混合，搅拌30 s使其混合均匀，再投入0.4 kg减水剂（减水率为24%），搅拌40s后将1.5 kg三乙醇胺、5 g葡萄糖酸钠与12kg水同时加入搅拌机中，搅拌20min；然后经振捣、浇注、标准养护制得高韧性陶粒混凝土。
本实施例制得的高韧性陶粒混凝土28天抗压强度为63.1MPa，劈裂强度为4.82MPa，弹性模量为32.9Gpa，其具有很好的强度与韧性，能很好的满足建筑承重结构的需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种高韧性陶粒混凝土，其特征在于：所用原料按重量份计包括：水泥320-360份、锂渣粉40-80份、硅灰20-40份、再生粗骨料700-900份、陶粒500-800份、减水剂3-4份、水100-120份、聚丙烯酸酯10-20份、增韧添加剂20-30份、葡萄糖酸钠0.05-0.1份、三乙醇胺10-15份；
所述增韧添加剂的制备方法包括以下步骤：
1)在室温下将偶联剂加入水中搅拌至其完全溶解；然后加入改性复合炭素纳米材料和活化处理的木粉，室温超声分散2 h后搅拌3 h，再升温至55-57℃搅拌24 h，过滤，所得粉末以450 r/min离心20 min，再于50-52℃下真空干燥20h；
2)将等规聚丙烯、填料与步骤1)制得的粉末装入高速混合机中，在320-350 r/min转速下分散2-3 h后升温至113-115℃，再加入相容剂，在500-550 r/min转速下分散16-20 min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到48-50℃时放料，得到初混料；
3)将所得初混料置于172-180℃、转速为65-75 r/min的双螺杆挤出机中混炼0.5-1 h后挤出，得到混炼料；
4)将所得混炼料粉碎处理，得到粒度为80-160目的增韧添加剂；
所用各原料按重量份计为：改性复合炭素纳米材料1-2份、活化处理的木粉35-40份、等规聚丙烯18-23份、水100-150份、偶联剂2.5-3.5份、填料3-5份、相容剂2.2-3.2份；
所述改性复合炭素纳米材料的制备方法包括如下步骤：
1）在两个相同的6 L尼龙球磨罐中分别装入62颗直径为5 mm的不锈钢球和46颗直径为10 mm的不锈钢球，然后分别加入1.4 kg由石墨粉和纳米碳管按质量比1.5:1组成的复合炭素材料，再分别滴加120 mL无水乙醇，用尼龙盖密封，将两个球磨罐对称放入球磨机中，在转速为500 r/min、且每30 min自动转换旋转方向的条件下球磨处理60 h；
2）将步骤1）处理后的复合炭素材料加入到pH值为8、质量浓度为16%的Tween 40水溶液中，超声15 h，过滤，所得滤渣用水洗净后于60-62℃下真空干燥20 h；
3）将步骤2）处理后的复合炭素材料加入到浓度为2 M的HCl溶液中，超声36 h，过滤，所得滤渣用纯水洗净后于70-72℃下真空干燥24 h；
4）将步骤3）处理后的复合炭素材料加入到40 L由浓硫酸和浓硝酸按体积比9.5:0.5组成的混酸中，在5-6℃下超声处理10 h后，加入2.8 kg高锰酸钾和0.9 kg硝酸钠，在4-5℃下搅拌24 h；然后升温至38-40℃，搅拌12 h，然后在搅拌条件下、在1.5 h内缓慢加入60 L水，再升温至90-92℃继续搅拌15 h；然后在搅拌条件下、在1.5 h内缓慢加入85 L水，最后在搅拌下、在3 h内缓慢加入4.5 L双氧水，继续搅拌16 h后过滤，所得滤渣用水洗净，在75℃下真空干燥24 h，得到2.32-2.55 kg灰褐色复合炭素纳米材料；
5）取步骤4）所得复合炭素纳米材料2.2 kg，加入到20 L亚硫酰氯中，在78-80 ℃、搅拌条件下反应24-36 h，然后以4500-5000 r/min离心处理10-15 min，所得粉末经无水四氢呋喃洗净，并在室温下真空干燥6 h；再将粉末加入到12 L有机溶剂A中，室温超声2 h、搅拌3h后，在48-50℃、搅拌条件下，在15-18 h内缓慢滴加3 L溶解有0.7 kg二元醇化合物的有机溶剂B，滴加完毕后于55-57℃继续搅拌10 h；然后升温至103-105℃搅拌20 h，再升温至150-152℃搅拌18-22 h后，减压蒸馏回收有机溶剂，所得粉末经乙醇洗净后，在53-55℃下真空干燥60-65 h，得到2.43-2.66 kg含羟基功能团的复合炭素纳米材料；
6）取步骤5）所得含羟基功能团的复合炭素纳米材料2.4 kg，加入到35 L三氯甲烷中，在氮气保护下室温超声处理2 h后，然后加入100 mL三氟化硼-乙醚络合物并室温搅拌2 h；再在-7~-8℃、搅拌条件下，在5 h内缓慢滴加550 mL 3-甲基-3-氧杂环丁烷甲醇，滴加完毕后于-7~-8℃继续搅拌30 h；最后加入500 mL无水乙醇，以4600-5000 r/min离心处理15-18min，分离回收溶剂，所得粉末经无水乙醇洗净，并在室温下真空干燥12 h，得到2.74-2.83kg所述改性复合炭素纳米材料；
其中，所述石墨粉为市售的高纯超细石墨粉或天然单晶石墨粉；
所述纳米碳管为市售的多壁纳米碳管；
所述双氧水为市售浓度为35%的过氧化氢水溶液；
所述有机溶剂A为经干燥处理的无水N-甲基吡咯烷酮或N,N’-二甲基乙酰胺；
所述有机溶剂B是将经干燥处理的无水丙酮与N,N’-二甲基乙酰胺按体积比1:9组成的混合溶剂；
所述二元醇化合物为1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇或l,5-戊二醇；
所述活化处理的木粉是将75 kg、粒径为90-200目的木粉在180 L、质量浓度为15%的氢氧化钠水溶液中搅拌12h后过滤，所得木粉用水洗至中性；然后将所得木粉在120 L、质量浓度为12%的过氧化氢水溶液中搅拌18h后过滤，所得木粉用水洗净，再于65-67℃下干燥12h即得。
2.根据权利要求1所述高韧性陶粒混凝土，其特征在于：所述锂渣粉的平均粒径为4.0-6.6μm；
所述硅灰的比表面积≥1600m2/kg；
所述减水剂为市售的萘系高效减水剂，其减水率为18-24%。
3.根据权利要求1所述高韧性陶粒混凝土，其特征在于：所述偶联剂为市售的A-151或A-171硅烷偶联剂；
所述填料为轻质碳酸钙，其粒径为1-30 μm；
所述相容剂为马来酸酐接枝共聚物。
4. 一种如权利要求1所述高韧性陶粒混凝土的制备方法，其特征在于：将水泥、锂渣粉、硅灰、陶粒、再生粗骨料、聚丙烯酸酯、增韧添加剂按比例混合，搅拌20-30 s使其混合均匀，再投入减水剂，搅拌30-40s后将三乙醇胺、葡萄糖酸钠与水同时加入搅拌机中，搅拌15-20min；然后经振捣、浇注、标准养护制得所述高韧性陶粒混凝土。
CN201511011158.XA 2015-12-30 2015-12-30 一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法 Active CN105541201B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511011158.XA CN105541201B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511011158.XA CN105541201B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105541201A CN105541201A (zh) 2016-05-04
CN105541201B true CN105541201B (zh) 2017-07-18

Family

ID=55820827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201511011158.XA Active CN105541201B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105541201B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106082799B (zh) * 2016-06-08 2018-01-12 福建江夏学院 一种具有防电磁辐射的抗裂混凝土及其制备方法
CN106045403B (zh) * 2016-06-08 2018-04-20 福建江夏学院 一种具有吸波功能的再生骨料透水混凝土及其制备方法
CN106082800B (zh) * 2016-06-08 2018-01-02 福建江夏学院 一种具有吸波功能的抗裂混凝土及其制备方法
CN106045404B (zh) * 2016-06-08 2018-04-20 福建江夏学院 一种环保型再生骨料透水混凝土及其制备方法
CN106145478B (zh) * 2016-07-21 2019-07-02 中城投集团第八工程局有限公司 城市建筑污水处理系统及施工方法及滤芯材料制备工艺
CN107129209A (zh) * 2017-05-31 2017-09-05 福建江夏学院 一种复合增韧抗裂陶粒混凝土
CN107176817A (zh) * 2017-05-31 2017-09-19 福建江夏学院 一种高韧性蒸压加气混凝土及其制备方法
CN107032682A (zh) * 2017-05-31 2017-08-11 福建江夏学院 一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法
CN107488010A (zh) * 2017-08-15 2017-12-19 新疆大学 锂渣再生混凝土及其制备方法
CN109053055B (zh) * 2018-09-29 2021-04-06 福建江夏学院 一种高韧性混凝土及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1254457C (zh) * 2003-02-27 2006-05-03 穆桢子 一种高强度轻质混凝土及用该混凝土制作的产品
CN101239801B (zh) * 2008-03-14 2010-04-07 哈尔滨工业大学 碳纳米管/水泥自增强阻尼复合材料的制备及阻尼比测试方法
CN101274831B (zh) * 2008-05-16 2012-06-27 哈尔滨工业大学 碳纳米管纤维水泥基材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105541201A (zh) 2016-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105541201B (zh) 一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法
CN105622132B (zh) 一种海绵城市环保再生骨料透水混凝土及其制备方法
CN105541212B (zh) 一种复合材料增韧陶粒混凝土及其制备方法
CN107382205B (zh) 一种c160强度等级的超高强高性能纤维混凝土及其制备方法
CN105272001B (zh) 一种陶粒混凝土及其制备方法
CN107285707A (zh) 一种含粗骨料的c220强度等级的超高性能纤维混凝土及其制备方法
CN107285708A (zh) 一种含粗骨料的c240强度等级超高性能纤维混凝土及其制备方法
CN107352913B (zh) 一种c180强度等级的超高强高性能纤维混凝土及其制备方法
CN107512887B (zh) 一种含粗骨料的c230强度等级超高性能纤维混凝土及其制备方法
CN107352914B (zh) 一种c150强度等级的高性能纤维混凝土及其制备方法
CN107285709B (zh) 一种c120强度等级的高性能纤维混凝土及其制备方法
CN107352915B (zh) 一种c110强度等级的高性能纤维混凝土及其制备方法
CN107512888B (zh) 一种c140强度等级的高性能纤维混凝土及其制备方法
CN105541202B (zh) 一种复合增韧的灌浆水泥砂浆及其制备方法
CN107352912B (zh) 一种c170强度等级的超高强高性能纤维混凝土及其制备方法
CN107352916B (zh) 一种含粗骨料的c210强度等级的超高性能纤维混凝土及其制备方法
CN105400120B (zh) 一种用于混凝土增韧的复合材料
CN107512890B (zh) 一种c190强度等级的超高强高性能纤维混凝土及其制备方法
CN107324728B (zh) 一种c80强度等级的高性能纤维混凝土及其制备方法
CN105645834B (zh) 一种用于混凝土增韧的添加剂及其制备方法
CN108275943A (zh) 一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩及其制备方法
CN107512886B (zh) 一种c200强度等级的超高强高性能纤维混凝土及其制备方法
CN107512889B (zh) 一种c130强度等级的高性能纤维混凝土及其制备方法
CN106927751B (zh) 一种绿色高性能混凝土
CN114477885A (zh) 一种抗裂超高性能混凝土电杆及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200630

Address after: 341200 Jiangxi city of Ganzhou province Shangyou Industrial Park

Patentee after: Shangyou Wanqing New Material Co.,Ltd.

Address before: 350108, Fujian province Fuzhou Minhou county university city stream source Palace Road 2

Patentee before: FUJIAN JIANGXIA University

TR01 Transfer of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: A High Toughness Ceramsite Concrete and Its Preparation Method

Effective date of registration: 20230612

Granted publication date: 20170718

Pledgee: Ganzhou Branch of Bank of Communications Co.,Ltd.

Pledgor: Shangyou Wanqing New Material Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980043646

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right