CN108821672A - 一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法 - Google Patents

一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，将氧化石墨烯改性减水剂、3‑氨丙基三乙氧基硅烷分散于水中，超声处理得分散液；将碳纳米管加入无水乙醇中超声得碳纳米管分散液；将水泥、砂子、再生粗骨料、矿物粉、纳米二氧化硅置于搅拌机中搅拌得混合均匀的混合物；将碳纳米管分散液和混合物加入分散液中，搅拌均匀，得氧化石墨烯强化再生混凝土。本发明加入碳纳米管、二氧化硅、3‑氨丙基三乙氧基硅烷，提高了混凝土的抗腐蚀性能、耐磨性能，减水剂用氧化石墨烯改性处理，制备的再生混凝土具有良好的韧性、抗裂性能、抗冲击性能、抗渗性能。

Description

一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法
技术领域
本发明属于再生混凝土技术领域，具体涉及一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法。
背景技术
由废弃混凝土做的再生骨料直接做成混凝土的强度没有普通混凝土高，目前，提高再生混凝土性能的主要方法是在水泥砂浆中添加钢筋、钢纤维、碳纤维、聚合物纤维、矿物纤维、超细石灰岩粉末、纳米SiO2、超细粉煤灰粉末等。这些增强材料虽然提高了砂浆的整体强度和韧性，但这种韧性来源于增强材料的自身，而水泥浆体的结构及韧性没有改变，砂浆的脆性及裂缝问题依然存在。而氧化石墨烯改变了水泥水化产物的微观结构，提高了水泥水化产物形成浆体的韧性，对于再生混凝土的韧性、减少脆性裂缝及延长使用寿命的具有积极意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，步骤如下：
1）将氧化石墨烯改性减水剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷分散于水中，超声处理2-4h，得分散液；
2）将碳纳米管加入50倍重量的无水乙醇中超声分散均匀得碳纳米管分散液；
3）将水泥、砂子、再生粗骨料、矿物粉、纳米二氧化硅置于搅拌机中搅拌30-60分钟，得混合均匀的混合物；
4）将步骤2）中的碳纳米管分散液和步骤3）中的混合物加入步骤1）中的分散液中，搅拌均匀，得氧化石墨烯强化再生混凝土。
具体地，所述氧化石墨烯改性减水剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷、碳纳米管、水泥、砂子、再生粗骨料、矿物粉、纳米二氧化硅、水的质量比为5-10:1-4:1-3:80-100:100-120:120-150:10-15:3-5:30-40。
具体地，所述步骤1）中的氧化石墨烯改性减水剂为氧化石墨烯改性萘系减水剂或氧化石墨烯改性聚羧酸减水剂。
具体地，所述氧化石墨烯改性萘系减水剂的制备步骤如下：
1）将氧化石墨烯加入去离子水中，超声处理1-2h，得5-10wt%的氧化石墨烯分散液；
2）将萘系减水剂粉末溶于去离子水中，得浓度10-15wt%的减水剂溶液；
3）将减水剂溶液在搅拌条件下加入氧化石墨烯分散液中，超声处理30-60min，分散均匀，烘干，得氧化石墨烯改性萘系减水剂。
具体地，所述氧化石墨烯改性聚羧酸减水剂的制备步骤如下：
1）将氧化石墨烯加入DMF中，超声1-3h分散均匀得浓度3-7wt%的氧化石墨烯分散液；
2）将甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚、甲基丙烯酸及甲基丙烯磺酸钠与氧化石墨烯分散液按照质量比20:1:1:20混合，超声处理2-3h，使分散均匀得混合单体溶液；
3）将过硫酸铵溶于去离子水中得1-2wt%的引发剂溶液；
4）将混合单体溶液和引发剂溶液分别滴加入温度为80℃的氧化石墨烯分散液中，混合单体溶液、引发剂溶液、氧化石墨烯分散液的质量比为7:4:6，保温反应3-5h，降至室温，用40wt%的NaOH溶液调pH=7.0，即得氧化石墨烯改性聚羧酸减水剂。
具体地，所述步骤3）中再生粗骨料的粒径范围为10-20mm。
本发明具有以下有益效果：本发明加入碳纳米管、二氧化硅、3-氨丙基三乙氧基硅烷，提高了混凝土的抗腐蚀性能、耐磨性能，减水剂用氧化石墨烯改性处理，制备的再生混凝土具有良好的韧性、抗裂性能、抗冲击性能、抗渗性能。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，步骤如下：
1）将氧化石墨烯改性减水剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷分散于水中，超声处理3h，得分散液；
2）将碳纳米管加入50倍重量的无水乙醇中超声分散均匀得碳纳米管分散液；
3）将水泥、砂子、再生粗骨料、矿物粉、纳米二氧化硅置于搅拌机中搅拌40分钟，得混合均匀的混合物，再生粗骨料的粒径范围为10-20mm；
4）将步骤2）中的碳纳米管分散液和步骤3）中的混合物加入步骤1）中的分散液中，搅拌均匀，得氧化石墨烯强化再生混凝土。
具体地，所述氧化石墨烯改性减水剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷、碳纳米管、水泥、砂子、再生粗骨料、矿物粉、纳米二氧化硅、水的质量比为8:3:3:90:120:130:13:5:30。
具体地，所述步骤1）中的氧化石墨烯改性减水剂为氧化石墨烯改性萘系减水剂。氧化石墨烯改性萘系减水剂的制备步骤如下：
1）将氧化石墨烯加入去离子水中，超声处理1-2h，得5-10wt%的氧化石墨烯分散液；
2）将萘系减水剂粉末溶于去离子水中，得浓度10-15wt%的减水剂溶液；
3）将减水剂溶液在搅拌条件下加入氧化石墨烯分散液中，超声处理30-60min，分散均匀，烘干，得氧化石墨烯改性萘系减水剂。
实施例2
一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，步骤如下：
1）将氧化石墨烯改性减水剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷分散于水中，超声处理2h，得分散液；
2）将碳纳米管加入50倍重量的无水乙醇中超声分散均匀得碳纳米管分散液；
3）将水泥、砂子、再生粗骨料、矿物粉、纳米二氧化硅置于搅拌机中搅拌30分钟，得混合均匀的混合物，再生粗骨料的粒径范围为10-20mm；
4）将步骤2）中的碳纳米管分散液和步骤3）中的混合物加入步骤1）中的分散液中，搅拌均匀，得氧化石墨烯强化再生混凝土。
具体地，所述氧化石墨烯改性减水剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷、碳纳米管、水泥、砂子、再生粗骨料、矿物粉、纳米二氧化硅、水的质量比为10:2:3:80:10:140:1:3:35。
具体地，所述步骤1）中的氧化石墨烯改性减水剂为氧化石墨烯改性聚羧酸减水剂。氧化石墨烯改性聚羧酸减水剂的制备步骤如下：
1）将氧化石墨烯加入DMF中，超声1-3h分散均匀得浓度3-7wt%的氧化石墨烯分散液；
2）将甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚、甲基丙烯酸及甲基丙烯磺酸钠与氧化石墨烯分散液按照质量比20:1:1:20混合，超声处理2-3h，使分散均匀得混合单体溶液；
3）将过硫酸铵溶于去离子水中得1-2wt%的引发剂溶液；
4）将混合单体溶液和引发剂溶液分别滴加入温度为80℃的氧化石墨烯分散液中，混合单体溶液、引发剂溶液、氧化石墨烯分散液的质量比为7:4:6，保温反应3-5h，降至室温，用40wt%的NaOH溶液调pH=7.0，即得氧化石墨烯改性聚羧酸减水剂。
实施例3
一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，步骤如下：
1）将氧化石墨烯改性减水剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷分散于水中，超声处理4h，得分散液；
2）将碳纳米管加入50倍重量的无水乙醇中超声分散均匀得碳纳米管分散液；
3）将水泥、砂子、再生粗骨料、矿物粉、纳米二氧化硅置于搅拌机中搅拌50分钟，得混合均匀的混合物，再生粗骨料的粒径范围为10-20mm；
4）将步骤2）中的碳纳米管分散液和步骤3）中的混合物加入步骤1）中的分散液中，搅拌均匀，得氧化石墨烯强化再生混凝土。
具体地，所述氧化石墨烯改性减水剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷、碳纳米管、水泥、砂子、再生粗骨料、矿物粉、纳米二氧化硅、水的质量比为7:1:2:100:110:120:15:4:40。
具体地，所述步骤1）中的氧化石墨烯改性减水剂为氧化石墨烯改性萘系减水剂。氧化石墨烯改性萘系减水剂的制备步骤如下：
1）将氧化石墨烯加入去离子水中，超声处理1-2h，得5-10wt%的氧化石墨烯分散液；
2）将萘系减水剂粉末溶于去离子水中，得浓度10-15wt%的减水剂溶液；
3）将减水剂溶液在搅拌条件下加入氧化石墨烯分散液中，超声处理30-60min，分散均匀，烘干，得氧化石墨烯改性萘系减水剂。
实施例4
一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，步骤如下：
1）将氧化石墨烯改性减水剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷分散于水中，超声处理3h，得分散液；
2）将碳纳米管加入50倍重量的无水乙醇中超声分散均匀得碳纳米管分散液；
3）将水泥、砂子、再生粗骨料、矿物粉、纳米二氧化硅置于搅拌机中搅拌60分钟，得混合均匀的混合物，再生粗骨料的粒径范围为10-20mm；
4）将步骤2）中的碳纳米管分散液和步骤3）中的混合物加入步骤1）中的分散液中，搅拌均匀，得氧化石墨烯强化再生混凝土。
具体地，所述氧化石墨烯改性减水剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷、碳纳米管、水泥、砂子、再生粗骨料、矿物粉、纳米二氧化硅、水的质量比为5:4:1:85:110:150:12:4:35。
具体地，所述步骤1）中的氧化石墨烯改性减水剂为氧化石墨烯改性聚羧酸减水剂。氧化石墨烯改性聚羧酸减水剂的制备步骤如下：
1）将氧化石墨烯加入DMF中，超声1-3h分散均匀得浓度3-7wt%的氧化石墨烯分散液；
2）将甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚、甲基丙烯酸及甲基丙烯磺酸钠与氧化石墨烯分散液按照质量比20:1:1:20混合，超声处理2-3h，使分散均匀得混合单体溶液；
3）将过硫酸铵溶于去离子水中得1-2wt%的引发剂溶液；
4）将混合单体溶液和引发剂溶液分别滴加入温度为80℃的氧化石墨烯分散液中，混合单体溶液、引发剂溶液、氧化石墨烯分散液的质量比为7:4:6，保温反应3-5h，降至室温，用40wt%的NaOH溶液调pH=7.0，即得氧化石墨烯改性聚羧酸减水剂。

Claims (6)

1.一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，其特征在于，步骤如下：
1)将氧化石墨烯改性减水剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷分散于水中，超声处理2-4h，得分散液；
2)将碳纳米管加入50倍重量的无水乙醇中超声分散均匀得碳纳米管分散液；
3)将水泥、砂子、再生粗骨料、矿物粉、纳米二氧化硅置于搅拌机中搅拌30-60分钟，得混合均匀的混合物；
4)将步骤2)中的碳纳米管分散液和步骤3)中的混合物加入步骤1)中的分散液中，搅拌均匀，得氧化石墨烯强化再生混凝土。
2.如权利要求1所述的利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，其特征在于，所述氧化石墨烯改性减水剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷、碳纳米管、水泥、砂子、再生粗骨料、矿物粉、纳米二氧化硅、水的质量比为5-10:1-4:1-3:80-100:100-120:120-150:10-15:3-5:30-40。
3.如权利要求1所述的利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，其特征在于，所述步骤1)中的氧化石墨烯改性减水剂为氧化石墨烯改性萘系减水剂或氧化石墨烯改性聚羧酸减水剂。
4.如权利要求3所述的利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，其特征在于，所述氧化石墨烯改性萘系减水剂的制备步骤如下：
1)将氧化石墨烯加入去离子水中，超声处理1-2h，得5-10wt％的氧化石墨烯分散液；
2)将萘系减水剂粉末溶于去离子水中，得浓度10-15wt％的减水剂溶液；
3)将减水剂溶液在搅拌条件下加入氧化石墨烯分散液中，超声处理30-60min，分散均匀，烘干，得氧化石墨烯改性萘系减水剂。
5.如权利要求3所述的利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，其特征在于，所述氧化石墨烯改性聚羧酸减水剂的制备步骤如下：
1)将氧化石墨烯加入DMF中，超声1-3h分散均匀得浓度3-7wt％的氧化石墨烯分散液；
2)将甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚、甲基丙烯酸及甲基丙烯磺酸钠与氧化石墨烯分散液按照质量比20:1:1:20混合，超声处理2-3h，使分散均匀得混合单体溶液；
3)将过硫酸铵溶于去离子水中得1-2wt％的引发剂溶液；
4)将混合单体溶液和引发剂溶液分别滴加入温度为80℃的氧化石墨烯分散液中，混合单体溶液、引发剂溶液、氧化石墨烯分散液的质量比为7:4:6，保温反应3-5h，降至室温，用40wt％的NaOH溶液调pH＝7.0，即得氧化石墨烯改性聚羧酸减水剂。
6.如权利要求1所述的利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，其特征在于，所述步骤3)中再生粗骨料的粒径范围为10-20mm。
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