CN106904860A - 一种纳米无机增强剂 - Google Patents

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李涛
方爱华
程雲
周琳
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    • 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
    • C04B40/0042—Powdery mixtures

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  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种纳米无机增强剂，其是由下列原料按质量百分比组成：减水剂5‑20％、二氧化硅衍生物30‑70％、纳米活性氧化铝5‑25％、稀土氯化物0‑20％。本发明适用于砂浆、混凝土、透水砖及透水混凝土地坪等无机建筑材料的配制。本发明具有减少水泥用量，增强混凝土流动性，提高混凝土强度，防止开裂变形，提高混凝土的耐久性的有益效果。

Description

一种纳米无机增强剂
技术领域
本发明涉及一种混凝土添加剂，尤其涉及一种纳米无机增强剂，属于混凝土外加剂技术领域。
背景技术
混凝土是使用最为广泛的建筑材料之一，随着建筑工程的不断发展，混凝土的应用领域的不断扩大，各种工程对混凝土性能的要求也在不断提高，为了满足日益发展的应用需求，提高混凝土性能势在必行。添加增强剂是提高混凝土性能的主要技术手段，纳米无机增强剂是混凝土添加剂众多品类之一。纳米材料是指粒径介于1nm-100nm的粒子，随着物质的超细化，表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物质材料不具有的小尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应。因此掺入纳米添加剂后的混凝土更加密实、早期强度更高，韧性更强，耐久性能也有显著提高。国内外学者专家针对混凝土纳米增强剂展开了一系列的研究。
一种新型混凝土增强剂(CN201510695687.X)在配制的聚丙烯酰胺水溶液中加入与配制的硅溶胶混合。混凝土增强剂可以让水泥颗粒充分地分散，防止团聚在一起，进而加速水泥的水化过程，并能使减水剂对水泥颗粒的有效吸附能力增强，从而进一步扩大水泥颗粒的分散性，增强减水剂的使用效果。膨胀抗裂砂浆(CN201110175162.5)在砂浆中加入纳米二氧化硅分散液，使砂浆具有良好的抗裂性能。一种增加混凝土强度的高效减水剂及其制备方(CN201410597900.9)由锆硅渣、纳米氧化铝、丙烯酸羟乙酯、纯丙乳胶粉、碱木素、甲基烯基聚氧乙烯醚、二甲基烯丙基胺、甲基丙烯酸甲酯、DSD酸、山梨糖醇、水、增效剂组成，能够有效地提高了混凝土的早期及后期强度以及耐久性。
以上技术均添加了纳米材料提高混凝土的强度，但是作用效果较为单一。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种在提高混凝土强度的同时，能增强其抗裂能力，防止其自收缩变形的纳米无机增强剂。
为实现上述目的，本发明提供了一种纳米无机增强剂，其是由下列原料按质量百分比组成：减水剂5-20％、二氧化硅衍生物30-70％、纳米活性氧化铝5-25％、稀土氯化物0-20％。
优选地，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
优选地，所述二氧化硅衍生物为硅微粉、硅溶胶、纳米二氧化硅中的任意一种或多种。
硅微粉为高纯度石英与煤在电弧炉内高温熔炼工业硅及硅铁的过程的副产品，二氧化硅含量85-95％，颗粒细度0.01-1微米。硅微粉掺入混凝土中起到填充结构内部孔径的作用，并且硅微粉与水拌合后形成的凝胶能够包裹水泥颗粒与水泥水化时产生的不利于混凝土强度的Ca(OH)2反应生成利于混凝土强度的水化硅钙凝胶(C-S-H)从而有效提高混凝土强度，增强混凝土的抗渗性、抗冻性和耐磨性。
纳米二氧化硅为无定形白色粉末，亲水、粒径小、比表面积大、表面吸附力强、分散性能好，具有小尺寸效应，能够防止混凝土收缩开裂，填充混凝土空隙，提高混凝土强度。
优选地，所述纳米活性氧化铝为γ型氧化铝；此类氧化铝具有多孔性、高分散性、高活性的特征，与混凝土中的水泥浆体反应产生轻微膨胀，从而减少混凝土的自收缩，增强混凝土的流动性。
优选地，所述稀土氯化物选自镧系稀土氯化物(如氯化镧、氯化铈、氯化镨等)中的一种或多种；稀土氯化物能够使混凝土内部结构更密实，进一步提高混凝土强度。
本发明还提供一种纳米无机增强剂的制备方法，包括步骤：
步骤一：二氧化硅衍生物及纳米活性氧化铝与水混合并搅拌均匀形成纳米分散液；
步骤二：将减水剂及稀土氯化物投入步骤一形成的纳米分散液中，搅拌均匀；
步骤三：将上述液体材料喷雾干燥或冷冻干燥制得增强剂粉体材料。
优选地，步骤一中搅拌的时间为30–50秒。
本发明适用于砂浆、混凝土、透水砖及透水混凝土、地坪等无机建筑材料的配制。
本发明具有减少水泥用量，增强混凝土流动性，提高混凝土强度，防止开裂变形，提高混凝土的耐久性的有益效果。
具体实施方式
实施例1至3为水泥胶砂复掺本发明纳米无机增强剂，原材料为强度等级为42.5的水泥与标准砂，其质量比为1 3。
实施例1
本实施例提供一种纳米无机增强剂，由质量比的以下组分组成：聚羧酸减水剂5％，硅微粉70％，纳米活性氧化铝10％，稀土氯化物15％。
经试验验证，添加上述比例制得的纳米无机添加剂的42.5级水泥胶砂试块各项性能指标如下表所示：
试块分组 3d抗压 3d抗折 28d抗压 28d抗折
空白组 18.5 4.0 45.2 7.2
试验组 25.0 6.5 57.5 9.7
实施例2
本实施例提供一种纳米无机增强剂，由质量比的以下组分组成：聚羧酸减水剂15％，硅溶胶65％，纳米活性氧化铝15％，稀土氯化物5％。
经试验验证，添加上述比例制得的纳米无机添加剂的42.5级水泥胶砂试块各项性能指标如下表所示：
试块分组 3d抗压 3d抗折 28d抗压 28d抗折
空白组 18.5 4.0 45.2 7.2
试验组 27.8 6.6 63.2 10.2
实施例3
本发明提供一种纳米无机增强剂，由质量比的一下组分组成：聚羧酸减水剂20％，纳米二氧化硅55％，纳米活性氧化铝25％。
经试验验证，添加上述比例制得的纳米无机添加剂的42.5级水泥胶砂试块各项性能指标如下表所示：
试块分组 3d抗压 3d抗折 28d抗压 28d抗折
空白组 18.5 4.0 45.2 7.2
试验组 30.1 7.4 75.3 >11.7
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种纳米无机增强剂，其特征在于其是由下列原料按质量百分比组成：减水剂5-20％、二氧化硅衍生物30-70％、纳米活性氧化铝5-25％、稀土氯化物0-20％。
2.如权利要求1所述的纳米无机增强剂，其特征在于所述减水剂为聚羧酸减水剂。
3.如权利要求1所述的纳米无机增强剂，其特征在于所述二氧化硅衍生物为硅微粉、硅溶胶、纳米二氧化硅中的任意一种或多种。
4.如权利要求1所述的纳米无机增强剂，其特征在于所述纳米活性氧化铝为γ型氧化铝。
5.如权利要求1所述的纳米无机增强剂，其特征在于所述稀土氯化物选自镧系稀土氯化物中的一种或多种。
6.一种纳米无机增强剂的制备方法，其特征在于包括步骤：
步骤一：二氧化硅衍生物及纳米活性氧化铝与水混合并搅拌均匀形成纳米分散液；
步骤二：将减水剂及稀土氯化物投入步骤一形成的纳米分散液中，搅拌均匀；
步骤三：将上述液体材料喷雾干燥或冷冻干燥制得增强剂粉体材料。
7.如权利要求6所述的纳米无机增强剂的制备方法，其特征在于步骤一中搅拌的时间为30–50秒。
8.如权利要求1-5任一项所述的纳米无机增强剂在砂浆、地坪砂浆、混凝土、透水砖及透水混凝土材料中的应用。
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