CN115947579A - 一种水下微纳米胶凝材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下微纳米胶凝材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、用含有水硬性胶凝材料的粉体材料与磁性补充材料对含铁固体废弃物进行改性，形成磁性凝聚体；步骤二、将磁性凝聚体与补充微纳米粉体材料进行二次改性，形成水下微纳米胶凝材料。本发明制备的微纳米凝胶材料在水化前即可成型，并且在不使用模具的情况下，可以在水下自然水化硬化成型，解决了水泥粉体颗粒在水下分散而不易成型的难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种胶凝材料的制备方法，具体涉及一种水下微纳米胶凝材料的制备方法。
背景技术
混凝土是用量最大的工程材料，其凝胶作用主要由水泥的水化作用产生。水下土木工程结构建造过程中，需要依靠复杂工艺方法使混凝土在水下水化成型。
发明内容
本发明的目的是提供一种水下微纳米胶凝材料的制备方法，该方法制备的微纳米胶凝材料可以使水泥基材料在水下水化成型，解决了水泥粉体颗粒在水下分散而不易成型的难题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种水下微纳米胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、用含有水硬性胶凝材料的粉体材料与磁性补充材料对含铁固体废弃物进行改性，形成磁性凝聚体，其中：
所述含有水硬性凝胶材料的粉体材料由水泥和纳米多孔材料构成；
所述水泥为铝酸盐水泥，30μm筛筛余≤10%；
所述纳米多孔材料为纳米生物炭、纳米沸石等纳米多孔材料中的一种或几种，掺量为铝酸盐水泥质量的0.3%~0.9%；
所述纳米生物炭的粒径为200~300nm，孔容为0.04~0.08 cm3/g，掺量为铝酸盐水泥质量的0.6~0.9%；
所述纳米沸石的粒径为120~180nm，孔容为0.65~0.85cm3/g，掺量为铝酸盐水泥质量的0.3%~0.6%；
所述含铁固体废弃物的含铁量为8~18%，35μm筛筛余≤10%，掺量为铝酸盐水泥质量的30~50%；
所述磁性补充材料为纳米磁性材料，粒径为30~100nm，掺量为含铁固体废弃物质量的5~10%；
所述改性方法采用球磨改性法，球磨球选用等粒直径3~5mm的氧化锆球，球磨时间为120~240分钟，球磨罐公转速度为150~180转/分，自转速度为300~350转/分，球料体积比为2：1.1，球料与球磨罐的体积比为4：5，球磨改性后采用磁力筛选法选出磁性凝聚体；
步骤二、将磁性凝聚体与补充微纳米粉体材料进行二次改性，形成水下微纳米胶凝材料，其中：
所述补充微纳米粉体材料由水泥、纳米氧化硅等组成；
所述水泥为普通硅酸盐水泥，30μm筛筛余≤10%，掺量为铝酸盐水泥质量的10~30%；
所述纳米氧化硅粒径为20~100nm，掺量为铝酸盐水泥质量的1~2%；
所述改性方法采用球磨改性法，球磨球选用不等粒直径3~10mm的氧化锆球，球磨时间为120~240分钟，球磨罐公转速度为200~220转/分，自转速度为400~420转/分，球料体积比2：1.1，球料与球磨罐的体积比为1：2。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
（1）本发明制备的微纳米凝胶材料在水化前即可成型，并且在不使用模具的情况下，可以在水下自然水化硬化成型。
（2）本发明制备的微纳米凝胶材料具有良好的磁性。
（3）本发明中含铁固体废弃物的加入减少了水泥用量，降低了因使用水泥产生的碳排放。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1
本实施例中，水下微纳米胶凝材料按照如下步骤进行制备：
步骤一、用含有水硬性胶凝材料的粉体材料与磁性补充材料对含铁固体废弃物进行球磨改性，球磨改性后采用磁力筛选法选出磁性凝聚体，其中：
所述含有水硬性凝胶材料的粉体材料由铝酸盐水泥和纳米生物炭构成，纳米生物炭的粒径为200nm，孔容为0.06 cm3/g，掺量为铝酸盐水泥质量的0.8%；
所述含铁固体废弃物的含铁量为15%，35μm筛筛余≤10%，掺量为铝酸盐水泥质量的40%；
所述磁性补充材料为纳米磁性材料，粒径为50nm，掺量为含铁固体废弃物质量的6%；
所述球磨改性时，球磨球选用等粒直径4mm的氧化锆球，球磨时间为150分钟，球磨罐公转速度为160转/分，自转速度为350转/分，球料体积比为2：1.1，球料与球磨罐的体积比为4：5；
步骤二、将磁性凝聚体与补充微纳米粉体材料进行二次球磨改性，形成水下微纳米胶凝材料，其中：
所述补充微纳米粉体材料由普通硅酸盐水泥、纳米氧化硅组成；
所述普通硅酸盐水泥掺量为铝酸盐水泥质量的20%；
所述纳米氧化硅粒径为50nm，掺量为铝酸盐水泥质量的1.5%；
所述球磨改性时，球磨球选用不等粒直径5mm的氧化锆球，球磨时间为120分钟，球磨罐公转速度为200转/分，自转速度为420转/分，球料体积比2：1.1，球料与球磨罐的体积比为1：2。
实施例2
本实施例中，水下微纳米胶凝材料按照如下步骤进行制备：
步骤一、用含有水硬性胶凝材料的粉体材料与磁性补充材料对含铁固体废弃物进行球磨改性，球磨改性后采用磁力筛选法选出磁性凝聚体，其中：
所述含有水硬性凝胶材料的粉体材料由铝酸盐水泥和纳米沸石构成，纳米沸石的粒径为150nm，孔容为0.75cm3/g，掺量为铝酸盐水泥质量的0.5%；
所述含铁固体废弃物的含铁量为12%，掺量为铝酸盐水泥质量的35%；
所述磁性补充材料为纳米磁性材料，粒径为80nm，掺量为含铁固体废弃物质量的8%；
所述球磨改性时，球磨球选用等粒直径5mm的氧化锆球，球磨时间为180分钟，球磨罐公转速度为150转/分，自转速度为320转/分，球料体积比为2：1.1，球料与球磨罐的体积比为4：5；
步骤二、将磁性凝聚体与补充微纳米粉体材料进行二次球磨改性，形成水下微纳米胶凝材料，其中：
所述补充微纳米粉体材料由普通硅酸盐水泥、纳米氧化硅组成；
所述普通硅酸盐水泥掺量为铝酸盐水泥质量的15%；
所述纳米氧化硅粒径为80nm，掺量为铝酸盐水泥质量的2%；
所述球磨改性时，球磨球选用不等粒直径8mm的氧化锆球，球磨时间为180分钟，球磨罐公转速度为220转/分，自转速度为400转/分，球料体积比2：1.1，球料与球磨罐的体积比为1：2。
Claims (9)
1.一种水下微纳米胶凝材料的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
步骤一、用含有水硬性胶凝材料的粉体材料与磁性补充材料对含铁固体废弃物进行改性，形成磁性凝聚体，其中：所述含有水硬性凝胶材料的粉体材料由铝酸盐水泥和纳米多孔材料构成，纳米多孔材料的掺量为铝酸盐水泥质量的0.3%~0.9%，含铁固体废弃物的掺量为铝酸盐水泥质量的30~50%，磁性补充材料的掺量为含铁固体废弃物质量的5~10%；
步骤二、将磁性凝聚体与补充微纳米粉体材料进行二次改性，形成水下微纳米胶凝材料，其中：所述补充微纳米粉体材料由普通硅酸盐水泥、纳米氧化硅组成，普通硅酸盐水泥的掺量为铝酸盐水泥质量的10~30%，纳米氧化硅的掺量为铝酸盐水泥质量的1~2%。
2.根据权利要求1所述的水下微纳米胶凝材料的制备方法，其特征在于所述纳米多孔材料为纳米生物炭、纳米沸石中的一种或两种。
3.根据权利要求2所述的水下微纳米胶凝材料的制备方法，其特征在于所述纳米生物炭的粒径为200~300nm，孔容为0.04~0.08 cm3/g，掺量为铝酸盐水泥质量的0.6~0.9%。
4.根据权利要求2所述的水下微纳米胶凝材料的制备方法，其特征在于所述纳米沸石的粒径为120~180nm，孔容为0.65~0.85cm3/g，掺量为铝酸盐水泥质量的0.3%~0.6%。
5.根据权利要求1所述的水下微纳米胶凝材料的制备方法，其特征在于所述含铁固体废弃物的含铁量为8~18%。
6.根据权利要求1所述的水下微纳米胶凝材料的制备方法，其特征在于所述磁性补充材料为纳米磁性材料，粒径为30~100nm。
7.根据权利要求1所述的水下微纳米胶凝材料的制备方法，其特征在于所述步骤一中，改性方法采用球磨改性法，球磨球选用等粒直径3~5mm的氧化锆球，球磨时间为120~240分钟，球磨罐公转速度为150~180转/分，自转速度为300~350转/分，球料体积比为2：1.1，球料与球磨罐的体积比为4：5。
8.根据权利要求1所述的水下微纳米胶凝材料的制备方法，其特征在于所述纳米氧化硅的粒径为20~100nm。
9.根据权利要求1所述的水下微纳米胶凝材料的制备方法，其特征在于所述步骤二中，二次改性方法采用球磨改性法，球磨球选用不等粒直径3~10mm的氧化锆球，球磨时间为120~240分钟，球磨罐公转速度为200~220转/分，自转速度为400~420转/分，球料体积比2：1.1，球料与球磨罐的体积比为1：2。
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