CN107805019A - 一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料及其制备方法，包括以下原料：超细水泥灌浆料、碳纳米管和分散剂，其中，超细水泥灌浆料包含超细水泥、石膏粉、硅粉、石英砂、减水剂、碳纳米管、分散剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和水。其制备方法为：先将碳纳米管、分散剂和水混合，再进行超声波分散，得碳纳米管水溶液；将超细水泥、石膏粉、硅粉和石英砂混合，得混合粉；将减水剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和水混合，得助剂混合物；将助剂混合物和混合粉混合后加入碳纳米管水溶液中，即得。所得碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的抗压强度、抗折强度和断裂韧性较高，可适用于地震、风雪、大体积混凝土内部复杂温度应力等环境，其制备方法简单。

Description

一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及工程材料领域，具体涉及一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料及其制备方法。
背景技术
自波特兰水泥问世以来，以水泥为主要胶凝材料的混凝土，因其抗压强度高、耐久性好、价格低廉等一系列优点，已发展成为用量最多，适用范围最广的建筑材料。随着大垮度高层及有特殊功能要求的建筑物的设计建造，建筑材料也需朝着更高强度、更高耐久性和更高可靠性等方向发展，在这种背景下，超高性能混凝土应运而生。
灌浆料作为混凝土的一种特殊表现形式，是混凝土的一个特殊种类，它具有普通混凝土不具备的性能，可施工场所广泛。灌浆料是以高强度材料作为骨料，以水泥作为结合剂，辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配制而成。相比之化学灌浆料，超细水泥灌浆料在生产和使用时的所造成的污染小、毒性低。近些年来，随着人们对环保、健康的重视，使得超细水泥灌浆料具有很好的发展，使其被广泛的应用于建筑的修补、加固领域。
灌浆料具有普通混凝土的共性，即具有很高的抗压强度，但是其抗拉抗弯强度比较低，韧性比较差，且灌浆料不能像普通混凝土那样通过添加一些钢丝、聚丙烯纤维等尺寸较大的纤维来提高灌浆料的变形能力，对于灌注比较微小的缝，普通纤维尺寸比较大，会导致灌浆料的流动性和可灌性大大降低，甚至导致其无法使用。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，可明显提高碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的抗压强度、抗折强度和断裂韧性，可适用于如地震、风雪、大体积混凝土内部复杂温度应力等环境，其制备方法简单，便于工业化生产及应用。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
(一)一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，包括以下原料：超细水泥灌浆料、碳纳米管和分散剂，其中，所述超细水泥灌浆料包含超细水泥、石膏粉、硅粉、石英砂、减水剂、碳纳米管、分散剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和水。
优选的，所述碳纳米管占所述超细水泥灌浆料质量的0.0083％-0.1667％；所述分散剂占所述超细水泥灌浆料质量的0.0167％-0.3334％；其中，所述超细水泥灌浆料中，超细水泥30％-40％、石膏粉1.5％-2.5％、硅粉3％-5％、石英砂35％-45％、减水剂0.2％-0.5％、消泡剂0.1-0.3％、膨胀剂0.2％-0.4％、保水剂0.003-0.007％和水10％-20％。
优选的，所述超细水泥为硅酸盐水泥，所述超细水泥的中位径(D50)为5-6μm。
优选的，所述石膏粉中，CaSO4·1/2H2O质量含量为75％-95％。
优选的，所述硅粉为原态微硅粉或增密微硅粉。
优选的，所述石英砂为高纯度石英砂，纯度为95-98％。
进一步优选的，所述石英砂的粒径为100目-200目。
优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂或氨基磺酸盐高效减水剂。
进一步优选的，所述聚羧酸减水剂为脂类聚羧酸减水剂或醚类聚羧酸减水剂。
优选的，所述碳纳米管是直径为10-20nm、20-40nm或40-60nm的多壁碳纳米管。
优选的，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮K30或阿拉伯胶。
优选的，所述消泡剂为B-346消泡剂或B-348消泡剂。
优选的，所述膨胀剂UEA型膨胀剂或硫铝酸钙型膨胀剂。
优选的，所述保水剂为羟甲基丙基纤维素醚或羟乙基丙基纤维素醚。
(二)一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤1，将碳纳米管、分散剂和水混合，搅拌，再进行超声波分散，得碳纳米管水溶液；
步骤2，将超细水泥、石膏粉、硅粉和石英砂混合，得混合粉，备用；
步骤3，将减水剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和水混合，得助剂混合物，备用；
步骤4，将所述助剂混合物加入所述混合粉中，得超细水泥灌浆料；
步骤5，将所述碳纳米管水溶液和所述超细水泥灌浆料以及水混合，搅拌，得碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料。
优选的，步骤1中，所述搅拌的速度为800-1200rpm，搅拌的时间为10min。
优选的，步骤1中，所述超声波分散的超声波功率为975-1125w，超声波分散的时间间隔为2-3s，超声波分散的时间为50-90min。
优选的，所述步骤1中的水、步骤3中的水与步骤5中的水的质量比为5：3：2。
优选的，步骤5中，所述搅拌采用水泥胶砂搅拌机搅拌。
优选的，步骤5中，所述搅拌为先低速搅拌2min，再高速搅拌7min，最后低速搅拌2min；其中，所述低速为水泥胶砂搅拌机自转140±5r/min、公转62±5r/min；所述高速为水泥胶砂搅拌机自转285±10r/min、公转125±10r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料可明显提高碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的抗压强度、抗折强度和断裂韧性。利用不同直径的碳纳米管制得的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料具有微膨胀、高流动性，使其在7d和8d的抗压强度和抗折强度均较高，其韧性和变形能力较佳，能够适应如地震、风雪、大体积混凝土内部复杂温度应力等条件。
本发明提供的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料不影响其本身的初凝时间、终凝时间和沁水率等基本性能，本发明的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法简单，便于工业化生产及应用。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
实施例1
一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，包括以下质量百分比的原料：超细水泥灌浆料包含有硅酸盐水泥35.432％、中位径(D50)为5-6μm，石膏粉2.08％，原态微硅粉4.17％，150目高纯度石英砂41.673％，醚类聚羧酸减水剂0.38％，B-346消泡剂0.21％，UEA型膨胀剂0.31％，羟甲基丙基纤维素醚0.005％和水15.74％；20-40nm的碳纳米管，占超细水泥灌浆料质量的0.032％；聚乙烯吡咯烷酮K30，占超细水泥灌浆料质量的0.064％。
上述碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤1，将碳纳米管、分散剂和7.87％水混合，在1000rpm搅拌10min，再用超声波在功率为1050w，每隔2.5s超声分散，超声分散70min，得碳纳米管水溶液；
步骤2，将超细水泥、石膏粉、硅粉和石英砂混合，得混合粉，备用；
步骤3，将减水剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和4.722％水混合，得助剂混合物，备用；
步骤4，将助剂混合物加入混合粉中，得超细水泥灌浆料；
步骤5，将碳纳米管水溶液和超细水泥灌浆料以及3.148％水混合，采用水泥胶砂搅拌机先在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，再在自转285±10r/min、公转125±10r/min搅拌7min，最后在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，得碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料。
实施例2
一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，包括以下质量百分比的原料：超细水泥灌浆料包含有硅酸盐水泥40％、中位径(D50)为5-6μm，石膏粉2.08％，原态微硅粉4.17％，150目高纯度石英砂37.105％，醚类聚羧酸减水剂0.38％，B-346消泡剂0.21％，UEA型膨胀剂0.31％，羟甲基丙基纤维素醚0.005％和水15.74％；10-20nm的碳纳米管，占超细水泥灌浆料质量的0.025％；聚乙烯吡咯烷酮K30，占超细水泥灌浆料质量的0.05％。
上述碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤1，将碳纳米管、分散剂和7.87％水混合，在1000rpm搅拌10min，再用超声波在功率为1050w，每隔2.5s超声分散，超声分散70min，得碳纳米管水溶液；
步骤2，将超细水泥、石膏粉、硅粉和石英砂混合，得混合粉，备用；
步骤3，将减水剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和4.722％水混合，得助剂混合物，备用；
步骤4，将助剂混合物加入混合粉中，得超细水泥灌浆料；
步骤5，将碳纳米管水溶液和超细水泥灌浆料以及3.148％水混合，采用水泥胶砂搅拌机先在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，再在自转285±10r/min、公转125±10r/min搅拌7min，最后在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，得碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料。
实施例3
一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，包括以下质量百分比的原料：超细水泥灌浆料包含有硅酸盐水泥32.105％、中位径(D50)为5-6μm，石膏粉2.08％，原态微硅粉4.17％，150目高纯度石英砂45％，醚类聚羧酸减水剂0.38％，B-346消泡剂0.21％，UEA型膨胀剂0.31％，羟甲基丙基纤维素醚0.005％和水15.74％；40-60nm的碳纳米管，占超细水泥灌浆料质量的0.1667％；聚乙烯吡咯烷酮K30，占超细水泥灌浆料质量的0.3334％。
上述碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤1，将碳纳米管、分散剂和7.87％水混合，在1000rpm搅拌10min，再用超声波在功率为1050w，每隔2.5s超声分散，超声分散70min，得碳纳米管水溶液；
步骤2，将超细水泥、石膏粉、硅粉和石英砂混合，得混合粉，备用；
步骤3，将减水剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和4.722％水混合，得助剂混合物，备用；
步骤4，将助剂混合物加入混合粉中，得超细水泥灌浆料；
步骤5，将碳纳米管水溶液和超细水泥灌浆料以及3.148％水混合，采用水泥胶砂搅拌机先在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，再在自转285±10r/min、公转125±10r/min搅拌7min，最后在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，得碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料。
实施例4
一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，包括以下质量百分比的原料：超细水泥灌浆料包含有硅酸盐水泥39.75％、中位径(D50)为5-6μm，石膏粉1.5％，原态微硅粉5％，150目高纯度石英砂37.105％，醚类聚羧酸减水剂0.38％，B-346消泡剂0.21％，UEA型膨胀剂0.31％，羟甲基丙基纤维素醚0.005％和水15.74％；20-40nm的碳纳米管，占超细水泥灌浆料质量的0.0083％；聚乙烯吡咯烷酮K30，占超细水泥灌浆料质量的0.0167％。
上述碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤1，将碳纳米管、分散剂和7.87％水混合，在1000rpm搅拌10min，再用超声波在功率为1050w，每隔2.5s超声分散，超声分散70min，得碳纳米管水溶液；
步骤2，将超细水泥、石膏粉、硅粉和石英砂混合，得混合粉，备用；
步骤3，将减水剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和4.722％水混合，得助剂混合物，备用；
步骤4，将助剂混合物加入混合粉中，得超细水泥灌浆料；
步骤5，将碳纳米管水溶液和超细水泥灌浆料以及3.148％水混合，采用水泥胶砂搅拌机先在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，再在自转285±10r/min、公转125±10r/min搅拌7min，最后在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，得碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料。
实施例5
一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，包括以下质量百分比的原料：超细水泥灌浆料包含有硅酸盐水泥35％、中位径(D50)为5-6μm，石膏粉2％，原态微硅粉4％，150目高纯度石英砂40％，脂类聚羧酸减水剂0.35％，B-346消泡剂0.2％，硫铝酸钙型膨胀剂0.3％，羟甲基丙基纤维素醚0.005％和水18.145％；20-40nm的碳纳米管，占超细水泥灌浆料质量的0.09165％；聚乙烯吡咯烷酮K30，占超细水泥灌浆料质量的0.17505％。
上述碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤1，将碳纳米管、分散剂和7.87％水混合，在800rpm搅拌10min，再用超声波在功率为975w，每隔2s超声分散，超声分散90min，得碳纳米管水溶液；
步骤2，将超细水泥、石膏粉、硅粉和石英砂混合，得混合粉，备用；
步骤3，将减水剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和4.722％水混合，得助剂混合物，备用；
步骤4，将助剂混合物加入混合粉中，得超细水泥灌浆料；
步骤5，将碳纳米管水溶液和超细水泥灌浆料以及3.148％水混合，采用水泥胶砂搅拌机先在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，再在自转285±10r/min、公转125±10r/min搅拌7min，最后在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，得碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料。
实施例6
一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，包括以下质量百分比的原料：超细水泥灌浆料，包含有硅酸盐水泥30％、中位径(D50)为5-6μm，石膏粉2.5％，原态微硅粉3％，100目高纯度石英砂45％，脂类聚羧酸减水剂0.5％，B-348消泡剂0.3％，UEA型膨胀剂0.4％，羟甲基丙基纤维素醚0.007％和水18.293％；10-20nm的碳纳米管，占超细水泥灌浆料质量的0.0083％；聚乙烯吡咯烷酮K30，占超细水泥灌浆料质量的0.0167％。
上述碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤1，将碳纳米管、分散剂和7.87％水混合，在1200rpm搅拌10min，再用超声波在功率为1125w，每隔3s超声分散，超声分散50min，得碳纳米管水溶液；
步骤2，将超细水泥、石膏粉、硅粉和石英砂混合，得混合粉，备用；
步骤3，将减水剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和4.722％水混合，得助剂混合物，备用；
步骤4，将助剂混合物加入混合粉中，得超细水泥灌浆料；
步骤5，将碳纳米管水溶液和超细水泥灌浆料以及3.148％水混合，采用水泥胶砂搅拌机先在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，再在自转285±10r/min、公转125±10r/min搅拌7min，最后在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，得碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料。
实施例7
一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，包括以下质量百分比的原料：超细水泥灌浆料包含有硅酸盐水泥40％、中位径(D50)为5-6μm，石膏粉1.5％，原态微硅粉5％，200目高纯度石英砂41％，醚类聚羧酸减水剂0.2％，B-348消泡剂0.1％，硫铝酸钙型膨胀剂0.2％，羟乙基丙基纤维素醚0.003％和水11.997％；40-60nm的碳纳米管，占超细水泥灌浆料质量的0.1667％；聚乙烯吡咯烷酮K30，占超细水泥灌浆料质量的0.3334％。
上述碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤1，将碳纳米管、分散剂和7.87％水混合，在1200rpm搅拌10min，再用超声波在功率为1125w，每隔3s超声分散，超声分散90min，得碳纳米管水溶液；
步骤2，将超细水泥、石膏粉、硅粉和石英砂混合，得混合粉，备用；
步骤3，将减水剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和4.722％水混合，得助剂混合物，备用；
步骤4，将助剂混合物加入混合粉中，得超细水泥灌浆料；
步骤5，将碳纳米管水溶液和超细水泥灌浆料以及3.148％水混合，采用水泥胶砂搅拌机先在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，再在自转285±10r/min、公转125±10r/min搅拌7min，最后在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，得碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料。
实施例8
一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，包括以下质量百分比的原料：超细水泥灌浆料包含有硅酸盐水泥37.997％、中位径(D50)为5-6μm，石膏粉1.5％，增密微硅粉5％，200目高纯度石英砂45％，氨基磺酸盐高效减水剂0.2％，B-348消泡剂0.1％，UEA型膨胀剂0.2％，羟甲基丙基纤维素醚0.003％和水10％；20-40nm的碳纳米管，占超细水泥灌浆料质量的0.09165％；阿拉伯胶，占超细水泥灌浆料质量的0.17505％。
上述碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤1，将碳纳米管、分散剂和7.87％水混合，在800rpm搅拌10min，再用超声波在功率为975w，每隔2s超声分散，超声分散90min，得碳纳米管水溶液；
步骤2，将超细水泥、石膏粉、硅粉和石英砂混合，得混合粉，备用；
步骤3，将减水剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和4.722％水混合，得助剂混合物，备用；
步骤4，将助剂混合物加入混合粉中，得超细水泥灌浆料；
步骤5，将碳纳米管水溶液和超细水泥灌浆料以及3.148％水混合，采用水泥胶砂搅拌机先在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，再在自转285±10r/min、公转125±10r/min搅拌7min，最后在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，得碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料。
实施例9
一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，包括以下质量百分比的原料：超细水泥灌浆料包含有硅酸盐水泥39.99％、中位径(D50)为5-6μm，石膏粉1.5％，增密微硅粉3％，200目高纯度石英砂35％，萘系高效减水剂0.2％，B-346消泡剂0.1％，硫铝酸钙型膨胀剂0.207％，羟乙基丙基纤维素醚0.003％和水20％；40-60nm的碳纳米管，占超细水泥灌浆料质量的0.1667％；阿拉伯胶，占超细水泥灌浆料质量的0.3334％。
上述碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤1，将碳纳米管、分散剂和7.87％水混合，在1000rpm搅拌10min，再用超声波在功率为1050w，每隔2.5s超声分散，超声分散70min，得碳纳米管水溶液；
步骤2，将超细水泥、石膏粉、硅粉和石英砂混合，得混合粉，备用；
步骤3，将减水剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和4.722％水混合，得助剂混合物，备用；
步骤4，将助剂混合物加入混合粉中，得超细水泥灌浆料；
步骤5，将碳纳米管水溶液和超细水泥灌浆料以及3.148％水混合，采用水泥胶砂搅拌机先在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，再在自转285±10r/min、公转125±10r/min搅拌7min，最后在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，得碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料。
上述实施例1-9中，石膏粉中CaSO4·1/2H2O质量含量为75％-95％，原态微硅粉的性能满足GB/T 18736-2002标准要求，高纯度石英砂的纯度为95-98％，碳纳米管为纯度为99.9％的粉末制品。
对比实施例1
一种超细水泥灌浆料，包括以下原料：硅酸盐水泥35.432％、石膏粉2.08％、原态微硅粉4.17％、150目高纯度石英砂41.673％、醚类聚羧酸减水剂0.38％、B-346消泡剂0.21％、UEA型膨胀剂0.31％、羟甲基丙基纤维素醚0.005％和水15.74％。
上述碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤1，将碳纳米管、分散剂和7.87％水混合，在1000rpm搅拌10min，再用超声波在功率为1050w，每隔2.5s超声分散，超声分散70min，得碳纳米管水溶液；
步骤2，将超细水泥、石膏粉、硅粉和石英砂混合，得混合粉，备用；
步骤3，将减水剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和4.722％水混合，得助剂混合物，备用；
步骤4，将助剂混合物加入混合粉中，得超细水泥灌浆料；
步骤5，将碳纳米管水溶液和超细水泥灌浆料以及3.148％水混合，采用水泥胶砂搅拌机先在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，再在自转285±10r/min、公转125±10r/min搅拌7min，最后在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，得碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料。
对比实施例2
一种超细水泥灌浆料，包括以下原料：超细水泥灌浆料包含硅酸盐水泥35.432％、石膏粉2.08％、原态微硅粉4.17％、150目高纯度石英砂41.673％、醚类聚羧酸减水剂0.38％、B-346消泡剂0.21％、UEA型膨胀剂0.31％、羟甲基丙基纤维素醚0.005％和水15.74％；聚乙烯吡咯烷酮K30，占超细水泥灌浆料质量的0.0417％。
上述碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤1，将碳纳米管、分散剂和7.87％水混合，在1000rpm搅拌10min，再用超声波在功率为1050w，每隔2.5s超声分散，超声分散70min，得碳纳米管水溶液；
步骤2，将超细水泥、石膏粉、硅粉和石英砂混合，得混合粉，备用；
步骤3，将减水剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和4.722％水混合，得助剂混合物，备用；
步骤4，将助剂混合物加入混合粉中，得超细水泥灌浆料；
步骤5，将碳纳米管水溶液和超细水泥灌浆料以及3.148％水混合，采用水泥胶砂搅拌机先在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，再在自转285±10r/min、公转125±10r/min搅拌7min，最后在自转140±5r/min、公转62±5r/min搅拌2min，得碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料。
试验
试件制备：试件尺寸为40×40×160mm，具体制备方法参考GB-T 17671-1999水泥胶砂强度检验方法，试件在温度为20±2℃，相对湿度95％条件下养护到28天。
将实施例1-4的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料按上述试件制备方法分别制成试件1-4；将对比例1-2的超细水泥灌浆料分别制成试件5-6。
对试件1-6的凝结时间、流动度、抗折强度、抗压强度、断裂韧性和沁水率分别进行测试，具体如下：
1)试验方法：
凝结时间：参考GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》。
流动度：参考GB/T 5044-2008《水泥基灌浆材料应用技术规范》附录A.0.2规定的实验方法进行测量。
抗折强度和抗压强度：参考GB/T 17671─1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》中的规定。
断裂韧性：参考DL/T5332-2005《水工混凝土断裂试验规程》。
泌水率：参考GB/T 50080《普通混凝土拌合物性能实验方法标准》中5.1节的有关规定。
试验1-4：将试件1-4按上述试验方法对其凝结时间、流动度、抗折强度、抗压强度、断裂韧性和沁水率进行的测定，试验结果如表1所示。
对比试验1-2：将试件5-6按上述试验方法对其凝结时间、流动度、抗折强度、抗压强度、断裂韧性和沁水率进行的测定，试验结果如表1所示。
2)试验结果：
表1
由表1可知，试验1-4在7d和28d时的抗压强度和抗折强度均高于对比试验1-2抗压强度和抗折强度，且试验1-4的断裂韧性高于对比试验1-2，表明由碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料制得的试件的力学性能高于由超细水泥灌浆料制得的试件的力学性能，碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料具有更好的抗压强度、抗折强度和断裂韧性。
试验1-4在7d和28d时的抗压强度和抗折强度均明显高于对比试验1抗压强度和抗折强度，且对比试验1在7d和28d时的抗压强度和抗折强度和对比试验2的抗压强度和抗折强度相差不大，表明分散剂聚乙烯吡咯烷酮K30对碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的抗压强度、抗折强度影响不大，而碳纳米管能明显提高碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的抗压强度、抗折强度。试验1-4的断裂韧性高于对比试验1的断裂韧性，对比试验1的断裂韧性和对比试验2的断裂韧性相差不大，表明分散剂聚乙烯吡咯烷酮K30对碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的断裂韧性影响不大，而碳纳米管能明显提高碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的断裂韧性。
试验1在7d和28d时的抗压强度和抗折强度高于试验2的抗压强度和抗折强度，试验2在7d和28d时的抗压强度和抗折强度高于试验3的抗压强度和抗折强度，表明采用试验1原料的用量比所得的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料具有更高的抗压强度和抗折强度。试验3的断裂韧性高于试验1的断裂韧性，试验1的断裂韧性高于试验2的断裂韧性，表明试验3所得的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料具有更强的变形能力。
试验1-4的初凝时间、终凝时间和沁水率和对比试验1-2的相同，且均符合GB/T50448-2008《灌浆料验收规范》要求，表明在碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料掺加的碳纳米管和分散剂不会影响其本身的性能。试验1-4的初始流动度与对比试验1-2的初始流动度相差不大，表明在碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料掺加的碳纳米管和分散剂不会影响其本身的流动度；且试验1-4的初始流动度均大于300，表明本发明所得的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料具有很好的流动度。
由于碳纳米管具有十分优异的力学性能，无论是强度还是韧性，都远远高于其他纤维，因此，将碳纳米管作为超细水泥灌浆料的增强体，使得超细水泥灌浆料在受到拉伸时，碳纳米管可承受较大的应力，不易断裂，裂纹长大与扩展易受到碳纳米管纤维阻碍而难以发生，同时碳纳米管对基体裂纹具有桥联作用，纤维最终断裂等过程需消耗一定的能量，从而使碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的强度和韧性进一步提高。
综上所述，在碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料掺加的碳纳米管和分散剂能在不影响其本身的初凝时间、终凝时间和沁水率等基本性能的情况下，可明显提高碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的抗压强度、抗折强度和断裂韧性，其中，其主要作用的是掺加的碳纳米管对碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的抗压强度、抗折强度和断裂韧性的提高。且本发明所得的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料具有很好的流动度。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，其特征在于，包括以下原料：超细水泥灌浆料、碳纳米管和分散剂，其中，所述超细水泥灌浆料包含超细水泥、石膏粉、硅粉、石英砂、减水剂、碳纳米管、分散剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和水。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，其特征在于，所述超细水泥为硅酸盐水泥，所述超细水泥的中位径为5-6μm。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，其特征在于，所述碳纳米管占所述超细水泥灌浆料质量的0.0083％-0.1667％；所述分散剂占所述超细水泥灌浆料质量的0.0167％-0.3334％；
其中，所述超细水泥灌浆料中，超细水泥30％-40％、石膏粉1.5％-2.5％、硅粉3％-5％、石英砂35％-45％、减水剂0.2％-0.5％、消泡剂0.1-0.3％、膨胀剂0.2％-0.4％、保水剂0.003-0.007％和水10％-20％。
4.根据权利要求1所述的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂或氨基磺酸盐高效减水剂。
5.根据权利要求1所述的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，其特征在于，所述碳纳米管是直径为10-20nm、20-40nm或40-60nm的多壁碳纳米管。
6.根据权利要求1所述的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮K30或阿拉伯胶。
7.一种碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
步骤1，将碳纳米管、分散剂和水混合，搅拌，再进行超声波分散，得碳纳米管水溶液；
步骤2，将超细水泥、石膏粉、硅粉和石英砂混合，得混合粉，备用；
步骤3，将减水剂、消泡剂、膨胀剂、保水剂和水混合，得助剂混合物，备用；
步骤4，将所述助剂混合物加入所述混合粉中，得超细水泥灌浆料；
步骤5，将所述碳纳米管水溶液和所述超细水泥灌浆料以及水混合，搅拌，得碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料。
8.根据权利要求7所述的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述超声波分散的超声波功率为975-1125w，所述超声波分散的时间间隔为2-3s，所述超声波分散的时间为50-90min。
9.根据权利要求7所述的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的水、步骤3中的水与步骤5中的水的质量比为5：3：2。
10.根据权利要求7所述的碳纳米管增强超细水泥复合灌浆料的制备方法，其特征在于，步骤5中，所述搅拌采用水泥胶砂搅拌机搅拌，所述搅拌为先低速搅拌2min，再高速搅拌7min，最后低速搅拌2min；其中，所述低速为水泥胶砂搅拌机自转140±5r/min、公转62±5r/min；所述高速为水泥胶砂搅拌机自转285±10r/min、公转125±10r/min。
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