CN113501691A - 一种高强度纳米二氧化硅再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度纳米二氧化硅再生混凝土的制备方法，该再生混凝土是由原料水泥、再生粗骨料、细骨料、水、纳米二氧化硅、三聚磷酸钠、减水剂制备得到，所述的水泥∶再生粗骨料∶细骨料∶水∶纳米二氧化硅∶三聚磷酸钠∶聚羧酸减水剂的质量比为1∶(2.55～2.93)∶(1.20～1.61)∶(0.42～0.65)∶(0.012～0.027)∶(0.026～0.067)∶(0.010～0.013)，所述高强度纳米二氧化硅再生混凝土的水灰比为1∶2.0～2.5。本发明的高强度纳米二氧化硅再生混凝土的28天的立方体抗压强度值高达76.9MPa，具有高强度。与普通的再生混凝土相比，纳米SiO2的再生混凝土具有更好的力学性能和耐久性能，具有十分良好的发展和应用前景。

Description

一种高强度纳米二氧化硅再生混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于新型建筑材料技术领域，更具体地，涉及一种高强度纳米二氧化硅再生混凝土及其制备方法。
背景技术
城市更新中的旧建筑拆除，亦或是新建筑的建造过程中，会产生许多废弃混凝土，这些废弃混凝土若能有效利用，则可以为解决建筑垃圾问题带来极大助力。将原本废弃的混凝土回收利用，变废为宝无疑是最佳的处理方式。将原本的建筑垃圾经过破碎等工艺形成再生骨料，用再生骨料代替天然骨料，运用到混凝土生产中，一方面可以减少资源的浪费，另一方面还能起到保护环境的效果，十分契合当代发展的需求然而。再生粗骨料与天然粗骨料相比，其孔隙率较大、吸水率较高、密度较小、骨料强度较低，同时再生粗骨料表面往往残留一定的老旧砂浆，这些缺陷的存在导致再生混凝土与普通混凝土的各项性能差距较大。为了更好地推广和合理使用再生混凝土，我们需要继续研究改善再生混凝土缺陷的方法。
纳米二氧化硅是指尺寸范围在0-100nm的超细纳米级二氧化硅。纳米二氧化硅具有极高的比表面积和高反应活性等特性，也被用作代替水泥的掺入物掺入到水泥砂浆或混凝土中，而且得到了较好的结果。研究表明，纳米二氧化硅的高反应活性使其能够对水泥的水化反应起到促进作用，从而加速混凝土早期强度的增长；同时纳米二氧化硅还具有火山灰效应，可以有效提高混凝土的抗压强度；纳米级的颗粒还能对混凝土的间隙起到填充作用，降低混凝土的孔隙率，从而提高其耐久性等，具有十分良好的发展和应用前景。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种高强度纳米二氧化硅再生混凝土。
本发明的另一目的在于提供上述高强度纳米二氧化硅再生混凝土的制备方法。
本发明实现纳米二氧化硅再生混凝土抗压强度的提升的机理为：其一，纳米SiO2能够可以提高混凝土的早期强度，同时还能改善混凝土的和易性等工作性能。其二，纳米二氧化硅还具有填充作用，可以混凝土中使混凝土的微观结构更为致密。纳米SiO2可以促进水泥水化，从而生产更多C-S-H凝胶，改善了界面特性，同时填充了混凝土的孔隙，降低了其孔隙率。
本发明的高强度纳米二氧化硅再生混凝土28天的立方体抗压强度值高达76.9MPa。
本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：
一种高强度纳米二氧化硅再生混凝土是由原料水泥、再生粗骨料、细骨料、水、纳米二氧化硅、三聚磷酸钠、减水剂制备得到，所述的水泥∶再生粗骨料∶细骨料∶水∶纳米二氧化硅∶三聚磷酸钠∶聚羧酸减水剂的质量比为1∶(2.55～2.93)∶(1.20～1.61)∶(0.42～0.65)∶(0.012～0.027)∶(0.026～0.067)∶(0.010～0.013)，所述高强度纳米二氧化硅再生混凝土的水灰比为1∶2.0～2.5。
优选地，所述水泥为42.5R硅酸盐水泥。
优选地，所述的细骨料为连续级配的普通河砂，所述的细骨料的粒径为1～10mm。
优选地，所述的再生骨料为连续级配的再生骨料，所述的再生骨料的粒径为5～15mm。
优选地，所述的纳米二氧化硅的粒径为10nm±5nm，所述纳米二氧化硅的含量≥99％。
优选地，所述三聚磷酸钠为I型白色粉末状结晶，所述葡萄糖酸钠为工业级，含量＞98.0％。
优选地，聚羧酸减水剂母液为聚醚型，相对分子质量在80000～90000之间；聚羧酸减水剂的减水率为25～40％。
上述的高强度纳米二氧化硅再生混凝土的制备方法，包括如下具体步骤：
S1.将纳米二氧化硅、三聚磷酸钠、外加剂、水和聚羧酸减水剂依次倒入容器混合，边倒入边利用高速搅拌棒搅拌，每个环节搅拌时间均不低于300秒，均匀后静置得到混合液A；
S2.将混合液A和再生粗骨料一起倒入混凝土搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为240秒～300秒，得到混合物B；
S3.将水泥和细骨料加入到混合物B中进行搅拌，搅拌时间为240秒～300秒，搅拌均匀后，倒出成型后即为高强度纳米二氧化硅再生混凝土。
优选地，步骤S1中所述高速搅拌的时间均不低于300秒；所述静置的时间为1～1.5小时。
优选地，所述的外加剂为水、乙二醇的混合液，其中水∶乙二醇的体积比为1∶0.55。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的高强度纳米二氧化硅再生混凝土利用再生骨料作为原料，相比普通地再生混凝土可以大约大量的原材料，更加环保经济。
2.本发明的高强度纳米二氧化硅再生混凝土的28天的立方体抗压强度值高达76.9MPa，具有高强度。
3.本发明根据再生骨料孔隙率高的特点，在现有再生混凝土制造方法的基础上，利用纳米二氧化硅来改善再生混凝土的力学性能和物理性能。
4.本发明高强度纳米二氧化硅再生混凝土的制备方法具有操作简单，实用性强，纳米二氧化硅分散均匀，混凝土流动性好的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
现对实施例及对比例所用的原材料，均来源于市购：
水泥、再生粗骨料、细骨料、水、纳米二氧化硅、三聚磷酸钠、减水剂、外加剂(乙二醇)
实施例1
1.制备：
(1)按比例称出各组分的质量，各组分质量比是水泥∶再生粗骨料∶细骨料∶水∶纳米二氧化硅∶三聚磷酸钠∶聚羧酸减水剂的质量比为1∶2.55∶1.20∶0.42∶0.012∶0.026∶0.010，所述高强度纳米二氧化硅再生混凝土的水灰比为1∶2.3。
(2)将纳米二氧化硅、三聚磷酸钠、外加剂、水和聚羧酸减水剂依次倒入容器混合，边倒入边利用高速搅拌棒搅拌，每个环节搅拌时间均不低于300秒，均匀后静置，静置1.5小时后得到混合液
(3)将(2)中混合液和再生粗骨料一起倒入混凝土搅拌机中搅拌均匀，搅拌时问为240秒～300秒，得到混合物；
(4)将水泥和细骨料加入到(3)中混合物中进行搅拌，搅拌时间为240秒～300秒，搅拌均匀后，倒出成型后即为高强度纳米二氧化硅再生混凝土。
2.性能测试：经测试本实施例制备的高强度纳米二氧化硅再生混凝土的坍落度为183mm，28天的强度达到73.4Mpa，工作性良好。
实施例2
1.制备：
(1)按比例称出各组分的质量，各组分质量比是水泥∶再生粗骨料∶细骨料∶水∶纳米二氧化硅∶三聚磷酸钠∶聚羧酸减水剂的质量比为1∶2.55∶1.20∶0.42∶0.012∶0.026∶0.010，所述高强度纳米二氧化硅再生混凝土的水灰比为1∶2.3。
(2)将纳米二氧化硅、三聚磷酸钠、外加剂、水和聚羧酸减水剂依次倒入容器混合，边倒入边利用高速搅拌棒搅拌，每个环节搅拌时间均不低于300秒，均匀后静置，静置1.5小时后得到混合液
(3)将(2)中混合液和再生粗骨料一起倒入混凝土搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为240秒～300秒，得到混合物；
(4)将水泥和细骨料加入到(3)中混合物中进行搅拌，搅拌时间为240秒～300秒，搅拌均匀后，倒出成型后即为高强度纳米二氧化硅再生混凝土。
2.性能测试：经测试本实施例制备的高强度纳米二氧化硅再生混凝土的坍落度为205mm，28天的强度达到76.9Mpa，工作性良好。
实施例3
1.制备：
(1)按比例称出各组分的质量，各组分质量比是水泥∶再生粗骨料∶细骨料∶水∶纳米二氧化硅∶三聚磷酸钠∶聚羧酸减水剂的质量比为1∶2.55∶1.20∶0.42∶0.012∶0.026∶0.010，所述高强度纳米二氧化硅再生混凝土的水灰比为1∶2.3。
(2)将纳米二氧化硅、三聚磷酸钠、外加剂、水和聚羧酸减水剂依次倒入容器混合，边倒入边利用高速搅拌棒搅拌，每个环节搅拌时间均不低于300秒，均匀后静置，静置1.5小时后得到混合液
(3)将(2)中混合液和再生粗骨料一起倒入混凝土搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为240秒～300秒，得到混合物；
(4)将水泥和细骨料加入到(3)中混合物中进行搅拌，搅拌时间为240秒～300秒，搅拌均匀后，倒出成型后即为高强度纳米二氧化硅再生混凝土。
2.性能测试：经测试本实施例制备的高强度纳米二氧化硅再生混凝土的坍落度为205mm，28天的强度达到75.2Mpa，工作性良好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高强度纳米二氧化硅再生混凝土，其特征在于，该再生混凝土是由原料水泥、再生粗骨料、细骨料、水、纳米二氧化硅、三聚磷酸钠、减水剂制备得到，所述的水泥∶再生粗骨料∶细骨料∶水∶纳米二氧化硅∶三聚磷酸钠∶聚羧酸减水剂的质量比为1∶(2.55～2.93)∶(1.20～1.61)∶(0.42～0.65)∶(0.012～0.027)∶(0.026～0.067)∶(0.010～0.013)，所述高强度纳米二氧化硅再生混凝土的水灰比为1∶2.0～2.5。
2.根据权利要求1所述的高强度纳米二氧化硅再生混凝土，其特征在于，所述水泥为42.5R硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的高强度纳米二氧化硅再生混凝土，其特征在于，所述的细骨料为连续级配的普通河砂，所述的细骨料的粒径为1～10mm；所述的再生骨料为连续级配的再生骨料，所述的再生骨料的粒径为5～15mm。
4.根据权利要求1所述的高强度纳米二氧化硅再生混凝土，其特征在于，所述的纳米二氧化硅的粒径为10nm±5nm，所述纳米二氧化硅的含量≥99％。
5.根据权利要求1所述的高强度纳米二氧化硅再生混凝土，其特征在于，所述三聚磷酸钠为I型白色粉末状结晶，所述葡萄糖酸钠为工业级，含量＞98.0％；所述聚羧酸减水剂母液为聚醚型，相对分子质量在80000～90000之间；聚羧酸减水剂的减水率为25～40％。
6.根据权利要求1-4任一项所述的纳米二氧化硅再生混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1.将纳米二氧化硅、三聚磷酸钠、外加剂、水和聚羧酸减水剂依次倒入容器混合，边倒入边利用高速搅拌棒搅拌，每个环节搅拌时间均不低于300秒，均匀后静置得到混合液A；
S2.将混合液A和再生粗骨料一起倒入混凝土搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为240秒～300秒，得到混合物B；
S3.将水泥和细骨料加入到混合物B中进行搅拌，搅拌时间为240秒～300秒，搅拌均匀后，倒出成型后即为高强度纳米二氧化硅再生混凝土。
7.根据权利要求6所述的高强度纳米二氧化硅再生混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述高速搅拌的时间均不低于300秒；所述静置的时间为1～1.5小时；所述的外加剂为水、乙二醇的混合液，其中水∶乙二醇的体积比为1∶0.55。
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