CN108640609A - 一种改性玄武岩鳞片抗渗混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改性玄武岩鳞片抗渗混凝土及其制备方法，其中的改性玄武岩鳞片抗渗混凝土按照质量份包括以下成分：普通硅酸盐水泥170～200，粉煤灰10～50，碎石400～600，砂300～400，玄武岩鳞片50～70，石墨烯0.4～0.6，减水剂1～3，硅烷耦合剂1～2，矿渣棉，海泡石绒10～15，沥青30～40，三乙醇胺1‑2，氧化硼6～8，偏铝酸钠7～10，硫酸铝1～4，苯丙溶液20～30，甲基硅酸钠1～5，水60～100。应用本发明可以提高所制备的混凝土的抗渗性能。
Description
技术领域
本申请涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种改性玄武岩鳞片抗渗混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土作为建筑材料具有很多其他材料无法比拟的优点，例如，其抗压性能好、取材容易、成型快、易于施工价格低廉等。因此，混凝土在其100多年的使用历史过程中经久不衰，被广泛地应用，已经成为当今世界上最大宗的建筑材料。
随着社会发展水平的提高，混凝土的组成材料也在不断变化，人们对混凝土的性能要求也已不仅仅局限于抗压强度，而是在抗压强度的基础上，更加关注于混凝土的变形性能、耐腐蚀性能、抗渗性能等性能。对混凝土的要求也已从过去的简单力学要求，转变为对不同环境、不同场合而提出的更多需求，各项要求更加明确、细化、具体化。因此，为适应不同的需要，研制在某方面具有突出性能的高性能混凝土就显得尤为重要。
现有技术中所使用的混凝土的抗渗性能差，除了荷载的因素外，还有个原因是在其早期的养护中，由于混凝土内部的干燥收缩，塑性收缩等作用，将在混凝土中造成空隙和裂缝。前期引起的裂缝和空隙在混凝土的使用阶段，将遭受外界的腐蚀和不断侵蚀，因此混凝土的裂缝和缺陷将会不断放大，降低混凝土结构的耐久性能，使得混凝土的结构丧失必要的荷载能力和功能要求，从而造成经济损失。
综上可知，由于现有技术中的混凝土具有如上所述的抗渗性能差的缺点，因此如何提出一种具有更好的抗渗性能的混凝土，已经是本领域中一个亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种改性玄武岩鳞片抗渗混凝土及其制备方法，从而可以提高所制备的混凝土的抗渗性能。
本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种改性玄武岩鳞片抗渗混凝土，所述改性玄武岩鳞片抗渗混凝土按照质量份包括以下成分：
普通硅酸盐水泥170～200，粉煤灰10～50，碎石400～600，砂300～400，玄武岩鳞片50～70，石墨烯0.4～0.6，减水剂1～3，硅烷耦合剂1～2，矿渣棉，海泡石绒10～15，沥青30～40，三乙醇胺1-2，氧化硼6～8，偏铝酸钠7～10，硫酸铝1～4，苯丙溶液20～30，甲基硅酸钠1～5，水60～100。
较佳的，所述玄武岩鳞片的片径为25μm～3mm，厚度为3μm。
较佳的，所述玄武岩鳞片为60～200目，其厚度为3μm。
较佳的，所述石墨烯的尺寸为0.2～50μm，其厚度为0.5～2nm。
较佳的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
较佳的，所述硅烷耦合剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。
本发明还提供了一种改性玄武岩鳞片抗渗混凝土的制备方法，该方法包括如下步骤：
对玄武岩鳞片进行表面改性处理；
对石墨烯进行氧化，并进行超声处理，形成分散颗粒状的石墨烯；
将石墨烯、沥青、三乙醇胺、氧化硼、偏铝酸钠、硫酸铝、苯丙溶液、甲基硅酸钠混合，研磨预设的第二时长，再与水混合，搅拌均匀，得到混合浆液；
将普通硅酸盐水泥、砂、碎石、表面改性处理后的玄武岩鳞片、矿渣棉和海泡石绒，加入到搅拌机中慢速干拌预设的第三时长，直至混合均匀；
将所得到的混合浆液浇入所述搅拌机中搅拌，然后将水加入所述搅拌机中搅拌反应预设的第四时长，得到改性玄武岩鳞片抗渗混凝土。
较佳的，所述对玄武岩鳞片进行表面改性处理包括：
将无水酒精和蒸馏水混合，加入硅烷耦合剂，搅拌均匀，得到偶联剂的稀释溶液；
将玄武岩鳞片加入到所述偶联剂的稀释溶液中，浸泡第一预设时长后将所述玄武岩鳞片滤出自然晾干；
将所述玄武岩鳞片烘干。
较佳的，所述第一预设时长为1～4小时。
较佳的，所述无水酒精、蒸馏水和硅烷耦合剂的质量配比为10:1:1～4。
较佳的，所述烘干时的温度为100～150摄氏度。
较佳的，所述预设的第二时长为20～30分钟。
较佳的，所述预设的第三时长为2～4分钟。
较佳的，所述预设的第四时长为8～12分钟。
如上可见，在本发明中的改性玄武岩鳞片抗渗混凝土中，由于在混凝土中掺入了玄武岩鳞片和石墨烯，利用玄武岩鳞片和石墨烯在混凝土微观结构中的充填、密实作用，可以很好地填补混凝土中的空隙，减少和阻断混凝土中的毛细孔的连通，增加混凝土的密实性和抗渗能力。而且，海泡石绒的收缩率低、不易裂开、耐酸碱性能好、抗腐蚀能力强，因此将玄武岩鳞片、石墨烯、海泡石绒、沥青和矿渣棉混合在一起，配合使用，可以大大地提高混凝土结构的致密性，对不同龄期的混凝土有不同的致密作用，也可以提高混凝土基体的抗裂能力，从而也可以提高所制备的混凝土的抗渗性能。
附图说明
图1为本发明实施例中的改性玄武岩鳞片抗渗混凝土的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
在本发明的技术方案中，提出了一种改性玄武岩鳞片抗渗混凝土及其制备方法，从而可以提高所制备的混凝土的抗渗性能。
例如，在本发明的具体实施例中，所述改性玄武岩鳞片抗渗混凝土按照质量份包括以下成分：
普通硅酸盐水泥170～200，粉煤灰10～50，碎石400～600，砂300～400，玄武岩鳞片50～70，石墨烯0.4～0.6，减水剂1～3，硅烷耦合剂1～2，矿渣棉，海泡石绒10～15，沥青30～40，三乙醇胺1-2，氧化硼6～8，偏铝酸钠7～10，硫酸铝1～4，苯丙溶液20～30，甲基硅酸钠1～5，水60～100。
在建筑材料技术领域中，鳞片是指金属或某些无机化合物经物理和/或化学方法处理后，所形成的具有一定粒径和厚度的薄片。常见的鳞片有：玻璃鳞片、云母鳞片、云母氧化铁鳞片、石墨鳞片、锌铝合金鳞片、不锈钢鳞片以及玄武岩鳞片。通常来说，鳞片的厚度和粒径很小，将鳞片加入到混凝土中可以填充混凝土中的初始缺陷；同时，由于鳞片呈片状，其厚度为2～5微米，较薄，因此可以阻隔混凝土中孔隙的联通，保护隔离作用良好；另外，鳞片本身也具有一定强度，在混凝土受到温度应力和自身内力的作用下能承担部分荷载，抵抗开裂，从而增强混凝土的抗裂能力，提高混凝土的密实性能。除此之外，鳞片还具有一定的抗冲击能力和耐磨性能。另外，石墨烯的粒径比鳞片低一个数量级，因此石墨烯可以与鳞片形成有效的级配，达到多尺寸致密混凝土的效果。
在本发明的技术方案中，所使用的玄武岩鳞片是选用天然性能优良的玄武岩矿石经高温熔融、澄清、均化成型、筛选等特殊加工而成的高新材料。相对于其他鳞片材料而言，玄武岩鳞片和混凝土具有较高的粘结强度；而且，目前，现有技术中的混凝土中经常使用玻璃鳞片，而采用较多的玻璃鳞片多为中碱玻璃鳞片，其抗碱腐蚀性能较差。由于混凝土中为碱性环境，因此不适宜在混凝土中使用中碱玻璃鳞片。玄武岩鳞片中的铁氧化物、氧化铝含量较高，而碱性氧化物则含量较低，具有更好的耐酸碱性，而且其生产成本也很低廉，适宜在工程中推广使用。
因此，在本发明的技术方案中，由于在上述改性玄武岩鳞片抗渗混凝土中掺入了玄武岩鳞片和石墨烯，利用玄武岩鳞片和石墨烯在混凝土微观结构中的充填、密实作用，可以很好地填补混凝土中的空隙，减少和阻断混凝土中的毛细孔的连通，增加混凝土的密实性和抗渗能力。而且，海泡石绒的收缩率低、不易裂开、耐酸碱性能好、抗腐蚀能力强，因此将玄武岩鳞片、石墨烯、海泡石绒、沥青和矿渣棉混合在一起，配合使用，可以大大地提高混凝土结构的致密性，对不同龄期的混凝土有不同的致密作用，也可以提高混凝土基体的抗裂能力，从而可以提高所制备的混凝土的抗渗性能。
根据加工工艺的不同，所生成的玄武岩鳞片的尺寸也有所不同。所述玄武岩鳞片的片径可以是25μm～3mm，厚度可以为1～3μm。
因此，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述玄武岩鳞片可以为60～200目，其厚度可以约为3μm。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述石墨烯的尺寸可以为0.2～50μm，其厚度可以为0.5～2nm。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述减水剂可以是聚羧酸高效减水剂。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述硅烷耦合剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。
另外，在本发明的技术方案中，还提出了一种改性玄武岩鳞片抗渗混凝土的制备方法。
图1为本发明实施例中的改性玄武岩鳞片抗渗混凝土的制备方法的流程图。如图1所示，本发明实施例中的改性玄武岩鳞片抗渗混凝土可以通过如下所述步骤来制备：
步骤11，对玄武岩鳞片进行表面改性处理。
玄武岩鳞片为无机材料填料，为了提高玄武岩鳞片和水泥颗粒间的结合力，在本发明的技术方案中，可以在将玄武岩鳞片和其他物料进行搅拌之前，对玄武岩鳞片进行表面改性处理。
在本发明的技术方案中，可以使用多种实现方法来实现上述的步骤11。例如，可以使用硅烷偶联剂对玄武岩鳞片进行表面改性处理。以下将以其中的一种实现方式为例对本发明的技术方案进行详细的介绍。
例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述步骤11可以包括如下的步骤：
步骤111，将无水酒精和蒸馏水混合，加入硅烷耦合剂，搅拌均匀，得到偶联剂的稀释溶液。
步骤112，将玄武岩鳞片加入到所述偶联剂的稀释溶液中，浸泡第一预设时长后将所述玄武岩鳞片滤出自然晾干。
步骤113，将所述玄武岩鳞片烘干。
例如，可以将所述玄武岩鳞片放在烘烤箱中烘干后取出，并装入塑料袋中防湿备用。
较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述第一预设时长可以是1～4小时，也可以是其它合适的时长。
较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述无水酒精、蒸馏水和硅烷耦合剂的质量配比可以是：10:1:1～4。
较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述烘干时的温度可以是：100～150摄氏度，也可以是其它合适的温度。
通过上述的步骤111～113，即可对使用硅烷偶联剂对玄武岩鳞片进行表面改性处理。
由于硅烷偶联剂对SiO2、Al2O3、玄武岩鳞片、硅酸盐和陶土等有显著的改性效果，因此使用硅烷偶联剂对玄武岩鳞片进行表面改性处理后，该表面改性处理后的玄武岩鳞片可以与混凝土中的其他原料发生作用，大大增强玄武岩鳞片与混凝土的粘结强度。与将硅烷偶联剂直接在混凝土拌和过程中加入相比，提前使用硅烷偶联剂对玄武岩鳞片进行处理之后，可以使得玄武岩鳞片的改性更加均匀，玄武岩鳞片能与水泥颗粒结合更加紧密，使鳞片分布更加均匀，因此可以提高混凝土结构的密实性，提高混凝土的耐腐蚀能力，从而提高混凝土的抗渗透能力。
而且，用硅烷偶联剂处理玄武岩鳞片，除了可以提高玄武岩鳞片和水泥颗粒间的结合力之外，还可以提高玄武岩鳞片的力学性能、耐湿热、耐腐蚀、电性能等性能，性能优异，从而提高混凝土的抗渗透能力。
步骤12，对石墨烯进行氧化，并进行超声处理，形成分散颗粒状的石墨烯。
另外，上述的步骤12与步骤11可以是同时执行的，也可以是先执行步骤11再执行步骤12，也可以是先执行步骤12再执行步骤11。本发明的技术方案对这两个步骤的执行顺序并不做严格的限制。
步骤13，将石墨烯、沥青、三乙醇胺、氧化硼、偏铝酸钠、硫酸铝、苯丙溶液、甲基硅酸钠混合，研磨预设的第二时长，再与水混合，搅拌均匀，得到混合浆液。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述预设的第二时长可以是20～30分钟，也可以是其它合适的时长。
步骤14，将普通硅酸盐水泥、砂、碎石、表面改性处理后的玄武岩鳞片、矿渣棉和海泡石绒，加入到搅拌机中慢速干拌预设的第三时长，直至混合均匀。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述预设的第三时长可以是2～4分钟，也可以是其它合适的时长。
步骤15，将步骤13中所得到的混合浆液浇入所述搅拌机中搅拌，然后将水加入所述搅拌机中搅拌反应预设的第四时长，得到改性玄武岩鳞片抗渗混凝土。
另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述预设的第四时长可以是8～12分钟，也可以是其它合适的时长。
因此，通过上述的步骤11～15，即可制备得到本发明中的改性玄武岩鳞片抗渗混凝土。
综上所述，在本发明的技术方案中，由于在上述改性玄武岩鳞片抗渗混凝土中掺入了玄武岩鳞片和石墨烯，利用玄武岩鳞片和石墨烯在混凝土微观结构中的充填、密实作用，可以很好地填补混凝土中的空隙，减少和阻断混凝土中的毛细孔的连通，增加混凝土的密实性和抗渗能力。而且，海泡石绒的收缩率低、不易裂开、耐酸碱性能好、抗腐蚀能力强，因此将玄武岩鳞片、石墨烯、海泡石绒、沥青和矿渣棉混合在一起，配合使用，可以大大地提高混凝土结构的致密性，对不同龄期的混凝土有不同的致密作用，也可以提高混凝土基体的抗裂能力，从而也可以提高所制备的混凝土的抗渗性能。所以，本发明中所提出的改性玄武岩鳞片抗渗混凝土抗腐蚀能力强，结构密实，防渗性能好，耐热胀冷缩，性能优异。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (14)
1.一种改性玄武岩鳞片抗渗混凝土，其特征在于，所述改性玄武岩鳞片抗渗混凝土按照质量份包括以下成分：
普通硅酸盐水泥170～200，粉煤灰10～50，碎石400～600，砂300～400，玄武岩鳞片50～70，石墨烯0.4～0.6，减水剂1～3，硅烷耦合剂1～2，矿渣棉，海泡石绒10～15，沥青30～40，三乙醇胺1-2，氧化硼6～8，偏铝酸钠7～10，硫酸铝1～4，苯丙溶液20～30，甲基硅酸钠1～5，水60～100。
2.根据权利要求1所述的改性玄武岩鳞片抗渗混凝土，其特征在于：
所述玄武岩鳞片的片径为25μm～3mm，厚度为3μm。
3.根据权利要求2所述的改性玄武岩鳞片抗渗混凝土，其特征在于：
所述玄武岩鳞片为60～200目，其厚度为3μm。
4.根据权利要求1所述的改性玄武岩鳞片抗渗混凝土，其特征在于：
所述石墨烯的尺寸为0.2～50μm，其厚度为0.5～2nm。
5.根据权利要求1所述的改性玄武岩鳞片抗渗混凝土，其特征在于：
所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
6.根据权利要求1所述的改性玄武岩鳞片抗渗混凝土，其特征在于：
所述硅烷耦合剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。
7.一种改性玄武岩鳞片抗渗混凝土的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
对玄武岩鳞片进行表面改性处理；
对石墨烯进行氧化，并进行超声处理，形成分散颗粒状的石墨烯；
将石墨烯、沥青、三乙醇胺、氧化硼、偏铝酸钠、硫酸铝、苯丙溶液、甲基硅酸钠混合，研磨预设的第二时长，再与水混合，搅拌均匀，得到混合浆液；
将普通硅酸盐水泥、砂、碎石、表面改性处理后的玄武岩鳞片、矿渣棉和海泡石绒，加入到搅拌机中慢速干拌预设的第三时长，直至混合均匀；
将所得到的混合浆液浇入所述搅拌机中搅拌，然后将水加入所述搅拌机中搅拌反应预设的第四时长，得到改性玄武岩鳞片抗渗混凝土。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对玄武岩鳞片进行表面改性处理包括：
将无水酒精和蒸馏水混合，加入硅烷耦合剂，搅拌均匀，得到偶联剂的稀释溶液；
将玄武岩鳞片加入到所述偶联剂的稀释溶液中，浸泡第一预设时长后将所述玄武岩鳞片滤出自然晾干；
将所述玄武岩鳞片烘干。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述第一预设时长为1～4小时。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述无水酒精、蒸馏水和硅烷耦合剂的质量配比为10:1:1～4。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述烘干时的温度为100～150摄氏度。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
所述预设的第二时长为20～30分钟。
13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
所述预设的第三时长为2～4分钟。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述预设的第四时长为8～12分钟。
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