CN116283096A - 高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种外加剂，具体公开了一种高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂及其制备方法。一种高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂，所述外加剂的原料包括如下重量份的组分：水泥120~160份、改性碳纳米管0.1~1份、锂渣粉80~100份、水60~80份、骨料80~120份、减水剂1~5份、消泡剂0.1~1份；所述改性碳纳米管的原料包括酚醛树脂、有机溶剂、碳纳米管。本申请中有机溶剂使得酚醛树脂均匀负载在碳纳米管上，酚醛树脂容易同骨料混合，且与骨料具有较强的粘结力，从而使得碳纳米管均匀分散在外加剂中，碳纳米管对收缩现象具有一定的抑制作用，且锂渣粉具有一定的膨胀作用，从而提高了形成混凝土的强度。

Description

高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂及其制备方法
技术领域
本申请涉及一种外加剂，尤其是涉及一种高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂及其制备方法。
背景技术
灌浆料是一种混凝土外加剂，具有流动性能好，强度高，不沉降等优良性能，从而在近几十年的发展过程中受到了广泛的关注。灌浆料目前正被广泛的运用于大型设备以及精密设备的地脚灌注、混凝土二次固接的灌注、混凝土孔道灌注、开裂道路地坪的修复等领域。但是常用灌浆料在施工后早期会存在一定的收缩现象，从而会影响形成混凝土的强度。
发明内容
为了提高形成混凝土的强度，本申请提供一种高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂及其制备方法。
第一方面，本申请提供的一种高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂，采用如下的技术方案：
一种高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂，所述外加剂的原料包括如下重量份的组分：水泥120～160份、改性碳纳米管0.1～1份、锂渣粉80～100份、水60～80份、骨料80～120份、减水剂1～5份、消泡剂0.1～1份；所述改性碳纳米管的原料包括酚醛树脂、有机溶剂、碳纳米管。
通过采用上述技术方案，有机溶剂使得酚醛树脂均匀负载在碳纳米管上，酚醛树脂容易同骨料混合，且与骨料具有较强的粘结力，从而使得碳纳米管均匀分散在外加剂中，碳纳米管对灌浆料型外加剂的收缩现象具有一定的抑制作用，且锂渣粉具有一定的膨胀作用，从而提高了形成混凝土的强度；另外酚醛树脂还能提高形成混凝土的抗老化性能。
在一个具体的可实施方案中，所述酚醛树脂、所述有机溶剂、所述碳纳米管的重量比为1：(2～3)：(3～4)。
在一个具体的可实施方案中，所述改性碳纳米管的制备方法包括以下步骤：
向有机溶剂中先加入酚醛树脂，搅拌均匀，使得酚醛树脂溶解，再加入碳纳米管，搅拌均匀，得到混合料，最后对混合料进行负压抽吸，烘干，得到改性碳纳米管。
通过采用上述技术方案，当酚醛树脂、有机溶剂、碳纳米管的重量比为1：(2～3)：(3～4)时，先将酚醛树脂加入到有机溶剂中，搅拌均匀，使得酚醛树脂溶解在有机溶剂中，再加入碳纳米管，搅拌均匀，使得碳纳米管均匀分散在酚醛树脂中，得到混合料，然后对混合料进行负压抽吸，烘干，使得酚醛树脂均匀负载在碳纳米管上，完成碳纳米管的改性，得到改性碳纳米管。
在一个具体的可实施方案中，所述外加剂的原料还包括5～15重量份的硅灰和5～10重量份的聚丙烯纤维。
通过采用上述技术方案，硅灰颗粒细小，比表面积大，聚丙烯纤维具有较高的弹性模量，硅灰附着在聚丙烯纤维上，可以提高外加剂的抗压强度。
在一个具体的可实施方案中，所述骨料包括石英粉，且石英粉的粒度为800-1200目。
通过采用上述技术方案，石英粉具有较强的硬度和化学稳定性，且和硅灰具有协同作用，进一步提高了外加剂的抗压强度。
在一个具体的可实施方案中，所述减水剂包括聚羧酸减水剂。
通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂可以提高制得外加剂的流动性。
在一个具体的可实施方案中，所述消泡剂包括甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷组成的混合物。
通过采用上述技术方案，甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷在起到消泡作用的同时，甘油聚氧乙烯醚还具有一定的渗透作用，聚二甲基硅氧烷具有一定的润滑作用，从而提高了外加剂的流动性能。
第二方面，本申请提供的一种高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂的制备方法，采用如下的技术方案：
一种高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂的制备方法，包括以下步骤：
先将水泥、锂渣粉、水、骨料、减水剂、消泡剂、硅灰搅拌混合均匀，再加入改性碳纳米管和聚丙烯纤维，搅拌均匀，得到灌浆料型外加剂。
通过采用上述技术方案，先将水泥、锂渣粉、水、骨料、减水剂、消泡剂、硅灰混合均匀，再加入改性碳纳米管和聚丙烯纤维，制得强度高且流动性较高的灌浆料型外加剂。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请中有机溶剂使得酚醛树脂均匀负载在碳纳米管上，酚醛树脂容易同骨料混合，且与骨料具有较强的粘结力，从而使得碳纳米管均匀分散在外加剂中，碳纳米管对灌浆料型外加剂的收缩现象具有一定的抑制作用，且锂渣粉具有一定的膨胀作用，从而提高了形成混凝土的强度；
2.本申请中硅灰颗粒细小，比表面积大，聚丙烯纤维具有较高的弹性模量，硅灰附着在聚丙烯纤维上，可以提高外加剂的抗压强度；
3.本申请中的方法，先将水泥、锂渣粉、水、骨料、减水剂、消泡剂、硅灰混合均匀，再加入改性碳纳米管和聚丙烯纤维，制得强度高且流动性较高的灌浆料型外加剂。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例中所有原料均可通过市售获得。其中酚醛树脂CAS号：9003-35-4；碳纳米管CAS号：308068-56-6；硅灰CAS号：69012-64-2；聚丙烯纤维由山东永利达新材料科技术有限公司提供，货号为yld-klxw；聚羧酸减水剂由济南金昊化工有限公司提供。
制备例
制备例1
制备例1提供了一种改性碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：
向有机溶剂中先加入酚醛树脂搅拌均匀，使得酚醛树脂溶解，再加入碳纳米管，搅拌均匀，得到混合料，利用负压抽吸机对混合料进行负压抽吸，再加入到烘干箱中烘干，烘干温度为60℃，得到改性碳纳米管；其中有机溶剂为乙醇，且酚醛树脂、有机溶剂、碳纳米管的重量比为1：1.5：2.5。
制备例2
制备例2与制备例1的区别在于，酚醛树脂、有机溶剂、碳纳米管的重量比为1：2：3，其余步骤与制备例1相一致。
制备例3
制备例3与制备例1的区别在于，酚醛树脂、有机溶剂、碳纳米管的重量比为1：2.5：3.5，其余步骤与制备例1相一致。
制备例4
制备例4与制备例1的区别在于，酚醛树脂、有机溶剂、碳纳米管的重量比为1：3：4，其余步骤与制备例1相一致。
制备例5
制备例5与制备例1的区别在于，酚醛树脂、有机溶剂、碳纳米管的重量比为1：3.5：4.5，其余步骤与制备例1相一致。
实施例
实施例1
实施例1提供了一种高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂的制备方法，包括以下步骤：先将120kg水泥、80kg锂渣粉、60kg水、80kg骨料、1kg减水剂、0.1kg消泡剂搅拌混合均匀，再加入0.1kg制备例1中的改性碳纳米管，搅拌均匀，得到灌浆料型外加剂；其中骨料包括石英粉，且石英粉的粒度为800-1200目；减水剂为聚羧酸减水剂；消泡剂包括甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷组成的混合物，且甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷的重量比为1；3。
实施例2-5
如表1所示，实施例2-5与实施例1的主要区别在于改性碳纳米管的选用不同。
表1实施例2-5中改性碳纳米管的选用
样品 改性碳纳米管的选用
实施例1 制备例1
实施例2 制备例2
实施例3 制备例3
实施例4 制备例4
实施例5 制备例5
实施例6
实施例6提供了一种高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂的制备方法，包括以下步骤：先将140kg水泥、90kg锂渣粉、70kg水、100kg骨料、3kg减水剂、0.5kg消泡剂搅拌混合均匀，再加入0.5kg制备例3中的改性碳纳米管，搅拌均匀，得到灌浆料型外加剂；其中骨料包括石英粉，且石英粉的粒度为800-1200目；减水剂为聚羧酸减水剂；消泡剂包括甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷组成的混合物，且甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷的重量比为1；3。
实施例7
实施例7提供了一种高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂的制备方法，包括以下步骤：先将160kg水泥、100kg锂渣粉、80kg水、120kg骨料、5kg减水剂、1kg消泡剂搅拌混合均匀，再加入1kg制备例3中的改性碳纳米管，搅拌均匀，得到灌浆料型外加剂；其中骨料包括石英粉，且石英粉的粒度为800-1200目；减水剂为聚羧酸减水剂；消泡剂包括甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷组成的混合物，且甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷的重量比为1；3。
实施例8
实施例8提供了一种高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂的制备方法，包括以下步骤：先将140kg水泥、90kg锂渣粉、70kg水、100kg骨料、3kg减水剂、0.5kg消泡剂、10kg硅灰搅拌混合均匀，再加入0.5kg制备例3中的改性碳纳米管，搅拌均匀，得到灌浆料型外加剂；其中骨料包括石英粉，且石英粉的粒度为800-1200目；减水剂为聚羧酸减水剂；消泡剂包括甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷组成的混合物，且甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷的重量比为1；3。
实施例9
实施例9提供了一种高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂的制备方法，包括以下步骤：先将140kg水泥、90kg锂渣粉、70kg水、100kg骨料、3kg减水剂、0.5kg消泡剂搅拌混合均匀，再加入0.5kg制备例3中的改性碳纳米管、8kg聚丙烯纤维，搅拌均匀，得到灌浆料型外加剂；其中骨料包括石英粉，且石英粉的粒度为800-1200目；减水剂为聚羧酸减水剂；消泡剂包括甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷组成的混合物，且甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷的重量比为1；3。
实施例10
实施例10提供了一种高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂的制备方法，包括以下步骤：先将140kg水泥、90kg锂渣粉、70kg水、100kg骨料、3kg减水剂、0.5kg消泡剂、10kg硅灰搅拌混合均匀，再加入0.5kg制备例3中的改性碳纳米管、8kg聚丙烯纤维，搅拌均匀，得到灌浆料型外加剂；其中骨料包括石英粉，且石英粉的粒度为800-1200目；减水剂为聚羧酸减水剂；消泡剂包括甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷组成的混合物，且甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷的重量比为1；3。
实施例11
实施例11与实施例10的主要区别在于，消泡剂为甘油聚氧乙烯醚，其余步骤与实施例10相一致。
实施例12
实施例12与实施例10的主要区别在于，消泡剂为聚二甲基硅氧烷，其余步骤与实施例10相一致。
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的主要区别在于，先将120kg水泥、80kg锂渣粉、60kg水、80kg骨料、1kg减水剂、0.1kg消泡剂搅拌混合均匀，再加入0.1kg碳纳米管，搅拌均匀，得到灌浆料型外加剂；其余步骤与实施例1相一致。
对比例2
对比例2与实施例1的主要区别在于，先将155kg水泥、80kg水、105kg骨料、1kg减水剂、0.1kg消泡剂搅拌混合均匀，再加入0.1kg制备例1中的改性碳纳米管，搅拌均匀，得到灌浆料型外加剂；其余步骤与实施例1相一致。
对比例3
对比例3与实施例1的主要区别在于，先将120kg水泥、80.1kg锂渣粉、60kg水、80kg骨料、1kg减水剂、0.1kg消泡剂搅拌混合均匀，得到灌浆料型外加剂；其余步骤与实施例1相一致。
性能检测试验
1.抗压强度：根据GB/T50448-2015《水泥基灌浆料材料应用技术规范》测试第三天时外加剂的抗压强度。
2.流动度：根据GB/T50448-2015《水泥基灌浆料材料应用技术规范》测试外加剂的初始流动度，流动度越高，外加剂的流动性能越好。
表2外加剂的性能检测结果
样品 抗压强度(MPa) 流动度(mm)
实施例1 60.3 345
实施例2 68.2 356
实施例3 69.5 360
实施例4 68.8 355
实施例5 61.3 343
实施例6 73.1 362
实施例7 71.8 363
实施例8 78.3 352
实施例9 77.6 355
实施例10 81.2 350
实施例11 81.8 336
实施例12 80.9 338
对比例1 55.1 326
对比例2 53.8 344
对比例3 54.5 342
结合实施例1和对比例1，实施例1中外加剂的抗压强度和流动性能均优于对比例1，可见利用酚醛树脂对碳纳米管进行改性，使得酚醛树脂均匀负载在碳纳米管上，从而提高了碳纳米管的分散性，使得碳纳米管均匀分散在外加剂中，从而提高了制得外加剂的抗压强度和流动性能。
结合实施例1和对比例2-3，实施例1中外加剂的抗压强度较高，但流动性能却相差不大，可见在制备外加剂时，在原料中加入碳纳米管和锂渣粉，碳纳米管对外加剂早期的收缩现象具有一定的抑制作用，且锂渣粉具有一定的膨胀作用，从而在碳纳米管和锂渣粉的配合下，提高了外加剂的抗压强度。
结合实施例1-5，实施例2-4中外加剂的抗压强度和流动性能均较好，可见在对碳纳米管进行改性时，酚醛树脂、有机溶剂、碳纳米管的配比优选为1：(2～3)：(3～4)，对碳纳米管的改性效果较好，使得酚醛树脂均匀负载在碳纳米管上，提高了碳纳米管的分散性，因此提高了制得外加剂的抗压强度和流动性能。
结合实施例3、实施例6和实施例7，实施例3、实施例6和实施例7中外加剂的抗压强度和流动性能均相差不大，可见在制备外加剂时，增加原料的使用量，对制得外加剂的抗压强度和流动性能影响不大。
结合实施例6和实施例8，实施例8中外加剂的抗压强度较好，但是实施例8中外加剂的流动性能较弱，可见在制备外加剂时，在原料中加入硅灰，硅灰颗粒细小，比表面积大，可以提高外加剂的抗压强度，但是会影响外加剂的流动性能。
结合实施例6和实施例9，实施例9中外加剂的抗压强度较好，但是实施例9中外加剂的流动性能较弱，可见在制备外加剂时，在原料中加入聚丙烯纤维，可以提高外加剂的抗压强度，但是会影响外加剂的流动性能。
结合实施例8-10，实施例10中外加剂的抗压强度最高，但实施例10中外加剂的流动性能却不强，可见在制备外加剂时，加入硅灰和聚丙烯纤维，聚丙烯纤维具有较高的弹性模量，且硅灰附着在聚丙烯纤维上，可以提高外加剂的抗压强度，但是会影响外加剂的流动性能。
结合实施例10-12，实施例10-12中外加剂的抗压强度相差不大，但实施例10中外加剂的流动性能却较强，可见在制备外加剂时，消泡剂选用甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷组成的混合物，甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷在起到消泡作用的同时，另外甘油聚氧乙烯醚的渗透作用和聚二甲基硅氧烷的润滑作用，可以进一步提高外加剂的流动性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂，其特征在于：所述外加剂的原料包括如下重量份的组分：水泥120~160份、改性碳纳米管0.1~1份、锂渣粉80~100份、水60~80份、骨料80~120份、减水剂1~5份、消泡剂0.1~1份；所述改性碳纳米管的原料包括酚醛树脂、有机溶剂、碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂，其特征在于：所述酚醛树脂、所述有机溶剂、所述碳纳米管的重量比为1：（2~3）：（3~4）。
3.根据权利要求2所述的高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂，其特征在于：所述改性碳纳米管的制备方法包括以下步骤：
向有机溶剂中先加入酚醛树脂，搅拌均匀，使得酚醛树脂溶解，再加入碳纳米管，搅拌均匀，得到混合料，最后对混合料进行负压抽吸，烘干，得到改性碳纳米管。
4.根据权利要求1所述的高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂，其特征在于：所述外加剂的原料还包括5~15重量份的硅灰和5~10重量份的聚丙烯纤维。
5.根据权利要求1所述的高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂，其特征在于：所述骨料包括石英粉，且石英粉的粒度为800-1200目。
6.根据权利要求1所述的高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂，其特征在于：所述减水剂包括聚羧酸减水剂。
7.根据权利要求1所述的高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂，其特征在于：所述消泡剂包括甘油聚氧乙烯醚和聚二甲基硅氧烷组成的混合物。
8.一种如权利要求1-7所述的高强度高流动性混凝土用灌浆料型外加剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
先将水泥、锂渣粉、水、骨料、减水剂、消泡剂、硅灰搅拌混合均匀，再加入改性碳纳米管和聚丙烯纤维，搅拌均匀，得到灌浆料型外加剂。
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