CN117263588A - 一种石墨化羟基碳纳米管建筑垃圾泡沫混凝土及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种石墨化羟基碳纳米管建筑垃圾泡沫混凝土及其应用，所述泡沫混凝土包括建筑垃圾混凝土原料30wt%、粉煤灰58wt%、减水剂3.0wt%、FeCl3 1.64wt%、H2O2 2.6wt%、硬脂酸钙3.2wt%、石墨化羟基碳纳米管0.06wt%、纳米二氧化硅1.5wt%；利用泡沫混凝土制备泡沫混凝土砌块：S1、建筑垃圾混凝土原料的制备；S2、石墨化羟基碳纳米管分散液制备:取石墨化羟基碳纳米管溶解、加纳米二氧化硅超声分散；S3、建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆制备；本发明制备的泡沫混凝土极大地提高了建筑垃圾泡沫混凝土材料的力学性能及抗裂性能；而且，经过实验证明，本发明所制备的泡沫混凝土砌块并没有降低其保温性能和耐火性能。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种石墨化羟基碳纳米管建筑垃圾泡沫混凝土及其应用。
背景技术
随着建筑朝向高层和大跨度方向发展，普通混凝土自重大以及由此带来一系列的问题日益突出，对轻质泡沫混凝土的研发与生产显得尤为迫切，泡沫混凝土不仅可以减轻建筑物的重量，降低建筑基础处理费用，还因其具有保温、隔热、耐火、抗冻、良好的抗震性、高耐久性和抗裂性以及显著的综合经济效益等优点，获得了越来越多的关注。
泡沫混凝土，即在混凝土砂浆或净浆中引入大量气泡，其突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，使混凝土轻质化和保温隔热化；泡沫混凝土的密度较低，干密度一般为200-1200kg·m-3，常用的密度是400-700kg·m-3，比普通混凝土表观密度(约2200-2400kg·m-3)小很多，一般可使建筑物自重降低25%左右，然而，泡沫混凝土由于其强度低，后期产生的干缩性大这些问题，严重制约了泡沫轻质混凝土的使用。
建筑垃圾是指建设、施工单位或个人对各类建筑物进行建设、拆迁、修缮及居民装饰房屋过程中所产生的余泥、余渣、泥浆及其他废弃物，主要包括建筑渣土、废砖、废瓦、废混凝土、散落的砂浆，此外还有少量的钢材、木材、玻璃、塑料、各种包装材料等；建筑垃圾数量已占到城市垃圾总量的30-40%，且多是直接填埋，回收利用率只有不到5%，随着城市建设发展，建筑垃圾的处理已经成为社会公认的顽疾。
鉴于此，亟待一种建筑垃圾泡沫混凝土，现有技术中将利用建筑垃圾制备泡沫混凝土来改善混凝土的性能研究较少，而且不同材料配比、工艺研发出来的轻质混凝土性能也存在着很大的差异，制备的建筑垃圾泡沫混凝土都存在抗压强度低、抗折强度低、抗裂性能差、耐久性差等缺点。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种含石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土，将建筑垃圾中的废弃混凝土进行处理后用于泡沫混凝土的制备，不仅可以扩大泡沫混凝土生产制备的原料来源，大量消纳建筑垃圾，降低产品生产成本，而且还为建筑垃圾的资源化综合利用开辟了新的途径，有效解决建筑垃圾堆放带来的环境污染和企业投资费用高的问题；另一方面，本发明通过引入石墨化羟基碳纳米管，改善泡沫混凝的微观结构，由此改善建筑垃圾泡沫混凝土的抗拉强度、抗折强度、耐久性、抗裂性能，具体如下：
一种含石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土，包括建筑垃圾混凝土原料25-35wt%、粉煤灰55-65wt%、减水剂3-3.5wt%、FeCl31-3wt%、H2O21-3wt%、硬脂酸钙3-3.5wt%、石墨化羟基碳纳米管0.06-0.1wt%、纳米二氧化硅1-3wt%。
进一步地，包括建筑垃圾混凝土原料30wt%、粉煤灰58wt%、减水剂3.0wt%、FeCl31.64wt%、H2O22.6wt%、硬脂酸钙3.2wt%、石墨化羟基碳纳米管0.06wt%、纳米二氧化硅1.5wt%。
进一步地，所述粉煤灰为一级粉煤灰；所述减水剂为萘系减水剂；所述H2O2的浓度为27.5%。
另一方面，本发明提供利用含石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土制备泡沫混凝土砌块的方法，包括如下步骤：
S1、建筑垃圾混凝土原料的制备：
将建筑垃圾混凝土废料分拣、破碎使其粒径范围在1mm-2mm，烘干；
建筑垃圾是指建设、施工单位或个人对各类建筑物进行建设、拆迁、修缮及居民装饰房屋过程中所产生的余泥、余渣、泥浆及其他废弃物，主要包括建筑渣土、废砖、废瓦、废混凝土、散落的砂浆，此外还有少量的钢材、木材、玻璃、塑料、各种包装材料等；
S2、石墨化羟基碳纳米管分散液制备：
(1)、取石墨化羟基碳纳米管0.06-0.1wt%，缓慢加入水中使其溶解即可，采用磁力搅拌器均匀搅拌8-12min，制得混合均匀的石墨化羟基碳纳米管溶液；
(2)、将制得的石墨化羟基碳纳米管溶液移入超声波清洗机，加入0.5-1.5wt%纳米二氧化硅混匀，以水作为分散介质进行超声分散制得石墨化羟基碳纳米管分散液；
S3、建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆制备：
（1）、将步骤S1制备的建筑垃圾混凝土原料25-35wt%、粉煤灰55-65wt%、硬脂酸钙3-3.5wt%、纳米二氧化硅0.5-1.5wt%混合，获得干料，倒入泡沫混凝土搅拌设备中，连续干拌至均匀混合；
（2）、在混合均匀的干料中加入减水剂3-3.5wt%，加水低速湿拌直至形成混合均匀的水泥浆；
（3）、加入步骤S2制备的石墨化羟基碳纳米管分散液，低速湿拌2-4min；
（4）、在水泥浆中依次加入 FeCl31-3wt%和27.5%的H2O21-3wt%，高速搅拌25-35s后，搅拌停止，制成建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆；
S4、泡沫混凝土砌块的制备：
（1）、在建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆初凝前2h，在试件表面将建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆抹平，用塑料薄膜密封；
（2）、经过22-26h标准养护以后拆模，放入标准养护室分别养护25-30天，制成泡沫混凝土砌块。
进一步地，所述超声波清洗机的超声功率为250-350W、超声频率为50-56kHz、超声温度为35-45℃、超声时间为35-45min。
进一步地，所述步骤S3（1）中，连续干拌的转速为80-120rad/min、连续干拌的时间为2-4min。
进一步地，所述步骤S3（2）中，低速湿拌的转速为80-120rad/min、低速湿拌的时间为5-7min、加入水的温度为35-45℃。
进一步地，所述步骤S3（3）中，低速湿拌的转速为100-140rad/min；所述步骤S3（4）中，高速搅拌的转速为130-150rad/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明提供一种含石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土，通过引入石墨化羟基碳纳米管及纳米二氧化硅，可以有效改善建筑垃圾泡沫混凝土的微观形貌，石墨化羟基碳纳米管可以起到侨联作用，通过石墨化羟基碳纳米管在建筑垃圾泡沫混凝土颗粒之间的侨联作用，可以提高建筑垃圾泡沫混凝土颗粒之间的联结力，当建筑垃圾泡沫混凝土受到外力荷载时，石墨化羟基碳纳米管的侨联作用可以抑制建筑垃圾泡沫混凝土微裂纹的产生和扩展，从而起到提高建筑垃圾泡沫混凝土抗压、抗折及抗裂性能的作用。
2、本发明通过在制备石墨化羟基碳纳米管分散液阶段引入纳米二氧化硅，能大大降低碳纳米管之间的范德华力，减小石墨化羟基碳纳米管的微团聚性能。
3、本发明所制备的泡沫混凝土砌块，仅存在裂纹长度在10-20μm之间的微裂纹，微裂纹长度较普通混凝土砌块降低了80%-90%。
4、普通未添加石墨化羟基碳纳米管和纳米二氧化硅的泡沫混凝土砌块，抗压强度和抗折强度分别为0.78MPa和0.60MPa，本发明制备得到的建筑垃圾泡沫混凝土，抗压强度和抗折强度分别为0.97MPa和0.78MPa，分别提高了24%和30%；采用本发明的一种含石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土制备的泡沫混凝土砌块，极大地提高了建筑垃圾泡沫混凝土材料的力学性能及抗裂性能；而且，经过实验证明，本发明所制备的泡沫混凝土砌块并没有降低其保温性能和耐火性能。
5、普通混凝土砌块的平均孔径为1050μm、孔隙率为72.4%，本发明所制备的泡沫混凝土砌块，平均孔径降低为1000μm、孔隙率为67.3%，本发明制备的泡沫混凝土砌块平均孔径和孔隙率均大大的降低，孔结构细小均匀。
6、本发明提供的含石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土，向混凝土中加入了建筑垃圾混凝土废料，实现了建筑废料的回收再利用，在变废为宝的同时，还降低了建筑垃圾混凝土对环境的危害。
附图说明
图1为实验1制备的分散液中石墨化羟基碳纳米管的TEM图；
图2为实施例3分散液中表面附着纳米二氧化硅的石墨化羟基碳纳米管TEM图；
图3为实验2制备的建筑垃圾泡沫混凝土水泥制成的混凝土试块断面图；
图4（a）为实施例3制备的泡沫混凝土砌块TEM图；图4（b）实施例3制备的泡沫混凝土砌块断面图；
图5为实验3中建筑垃圾泡沫混凝土平均孔径随石墨化羟基碳纳米管含量变化图；
图6为实验3中建筑垃圾泡沫混凝土孔隙率随石墨化羟基碳纳米管含量变化图；
图7为实验3中建筑垃圾泡沫混凝土导热系数随石墨化羟基碳纳米管含量变化图；
图8为实验3中建筑垃圾泡沫混凝土总热值随石墨化羟基碳纳米管含量变化图；
图9为实验3中建筑垃圾泡沫混凝土质量损失率随石墨化羟基碳纳米管含量变化图；
图10为实验3中建筑垃圾泡沫混凝土抗压强度随石墨化羟基碳纳米管含量变化图；
图11为实验3中建筑垃圾泡沫混凝土抗折强度随石墨化羟基碳纳米管含量变化图。
具体实施方式
实施例1
一种泡沫混凝土砌块的方法，其制备方法包括如下步骤：
S1、建筑垃圾混凝土原料的制备
将建筑垃圾混凝土废料分拣、破碎使其粒径范围在1mm-2mm，烘干；
S2、石墨化羟基碳纳米管分散液制备
(1)、取石墨化羟基碳纳米管0.06kg，缓慢加入水中使其溶解即可，采用磁力搅拌器均匀搅拌8min，制得混合均匀的石墨化羟基碳纳米管溶液；
(2)、将制得的石墨化羟基碳纳米管溶液移入超声波清洗机，加入0.5kg纳米二氧化硅混匀，以水作为分散介质进行超声分散制得石墨化羟基碳纳米管分散液；
S3、建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆制备
（1）、将步骤S1制备的建筑垃圾混凝土原料25kg、粉煤灰64.94kg、硬脂酸钙3kg、纳米二氧化硅0.5kg混合，获得干料，倒入泡沫混凝土搅拌设备中，连续干拌至均匀混合；
（2）、在混合均匀的干料中加入萘系减水剂3kg，加水低速湿拌直至形成混合均匀的水泥浆，
（3）、加入步骤S2制备的石墨化羟基碳纳米管分散液，低速湿拌2min；
（4）、在水泥浆中依次加入 FeCl32kg和27.5%的H2O21kg，高速搅拌25s后，搅拌停止，制成建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆；
S4、泡沫混凝土砌块的制备
（1）、在建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆初凝前2h，在试件表面将建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆抹平，用塑料薄膜密封；
（2）、经过22h标准养护以后拆模，放入标准养护室分别养护25天，制成泡沫混凝土砌块。
而且，所述超声功率为250W、超声频率为50kHz、超声温度为35℃、超声时间为35min。
而且，所述步骤S3（1）中，连续干拌的转速为80rad/min、连续干拌的时间为2min。
而且，所述步骤S3（2）中，低速湿拌的转速为80rad/min、低速湿拌的时间为5min、加入水的温度为35℃。
而且，所述步骤S3（3）中，低速湿拌的转速为100rad/min；所述步骤S3（4）中，高速搅拌的转速为130rad/min。
实施例2
一种泡沫混凝土砌块的方法，其制备方法包括如下步骤：
S1、建筑垃圾混凝土原料的制备
将建筑垃圾混凝土废料分拣、破碎使其粒径范围在1mm-2mm，烘干；
S2、石墨化羟基碳纳米管分散液制备
(1)、取石墨化羟基碳纳米管0.1kg，缓慢加入水中使其溶解即可，采用磁力搅拌器均匀搅拌12min，制得混合均匀的石墨化羟基碳纳米管溶液；
(2)、将制得的石墨化羟基碳纳米管溶液移入超声波清洗机，加入1.5kg纳米二氧化硅混匀，以水作为分散介质进行超声分散制得石墨化羟基碳纳米管分散液；
S3、建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆制备
（1）、将步骤S1制备的建筑垃圾混凝土原料35kg、粉煤灰49kg、硬脂酸钙3.4kg、纳米二氧化硅1.5kg混合，获得干料，倒入泡沫混凝土搅拌设备中，连续干拌至均匀混合；
（2）、在混合均匀的干料中加入萘系减水剂3.5kg，加水低速湿拌直至形成混合均匀的水泥浆；
（3）、加入步骤S2制备的石墨化羟基碳纳米管分散液，低速湿拌4min；
（4）、在水泥浆中依次加入 FeCl33kg和27.5%的H2O23kg，高速搅拌35s后，搅拌停止，制成建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆；
S4、泡沫混凝土砌块的制备
（1）、在建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆初凝前2h，在试件表面将建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆抹平，用塑料薄膜密封；
（2）、经过26h标准养护以后拆模，放入标准养护室分别养护30天，制成泡沫混凝土砌块。
而且，所述超声功率为350W、超声频率为56kHz、超声温度为45℃、超声时间为45min。
而且，所述步骤S3（1）中，连续干拌的转速为120rad/min、连续干拌的时间为4min。
而且，所述步骤S3（2）中，低速湿拌的转速为120rad/min、低速湿拌的时间为7min、加入水的温度为45℃。
而且，所述步骤S3（3）中，低速湿拌的转速为140rad/min；所述步骤S3（4）中，高速搅拌的转速为150rad/min。
实施例3
一种泡沫混凝土砌块的方法，其制备方法包括如下步骤：
S1、建筑垃圾混凝土原料的制备
将建筑垃圾混凝土废料分拣、破碎使其粒径范围在1mm-2mm，烘干；
S2、石墨化羟基碳纳米管分散液制备
(1)、取石墨化羟基碳纳米管0.06kg，缓慢加入水中使其溶解即可，采用磁力搅拌器均匀搅拌10min，制得混合均匀的石墨化羟基碳纳米管溶液；
(2)、将制得的石墨化羟基碳纳米管溶液移入超声波清洗机，加入0.75kg纳米二氧化硅混匀，以水作为分散介质进行超声分散制得石墨化羟基碳纳米管分散液；
S3、建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆制备
（1）、将步骤S1制备的建筑垃圾混凝土原料30kg、粉煤灰58kg、硬脂酸钙3.2kg、纳米二氧化硅0.75kg混合，获得干料，倒入泡沫混凝土搅拌设备中，连续干拌至均匀混合；
（2）、在混合均匀的干料中加入萘系减水剂3.0kg，加水低速湿拌直至形成混合均匀的水泥浆；
（3）、加入步骤S2制备的石墨化羟基碳纳米管分散液，低速湿拌3min；
（4）、在水泥浆中依次加入FeCl31.64kg和27.5%的H2O22.6kg，高速搅拌25-35s后，搅拌停止，制成建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆；
S4、泡沫混凝土砌块的制备
（1）、在建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆初凝前2h，在试件表面将建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆抹平，用塑料薄膜密封；
（2）、经过24h标准养护以后拆模，放入标准养护室分别养护28天，制成泡沫混凝土砌块。
而且，所述超声功率为300W、超声频率为53kHz、超声温度为40℃、超声时间为40min。
而且，所述步骤S3（1）中，连续干拌的转速为100rad/min、连续干拌的时间为3min。
而且，所述步骤S3（2）中，低速湿拌的转速为100rad/min、低速湿拌的时间为6min、加入水的温度为40℃。
而且，所述步骤S3（3）中，低速湿拌的转速为120rad/min；所述步骤S3（4）中，高速搅拌的转速为140rad/min。
实验部分
实验1
制备不添加纳米二氧化硅的石墨化羟基碳纳米管分散液，采用的方法同实施例3中步骤S1、S2相近，区别在于：在步骤S2(2)中未添加纳米二氧化硅。
将本实验制备的石墨化羟基碳纳米管分散液进行微观形貌表征，具体如图1所示，由图1可以看出，未引入纳米二氧化硅得到的石墨化羟基碳纳米管分散液，石墨化羟基碳纳米管之间存在着很强的范德华力，呈团聚性。
将实施例3制备的墨化羟基碳纳米管分散液进行微观形貌表征，具体如图2所示，从图2可以看出，通过添加纳米二氧化硅，石墨化羟基碳纳米管之间的范德华力明显下降，部分石墨化羟基碳纳米管可以以单根的形式存在于分散液中，团聚性大大降低，离散性大大提高，由此，极大地提高了石墨化羟基碳纳米管在建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆中的离散性，更利于充分发挥石墨化羟基碳纳米管在水泥浆中的性能优势。
实验2
制备不含石墨化羟基碳纳米管的泡沫混凝土砌块，采用的方法同实施例3相近，区别在于：没有经过步骤S2，步骤S3（3）中没有加入石墨化羟基碳纳米管分散液。
本实验制备的泡沫混凝土砌块断面如图3所示，从图3可以看出，试块存在一条横向连续贯通的微裂纹，其长度可达100μm，而断裂是微裂纹不断扩展的结果，从而导致超轻泡沫混凝土力学性能的损伤劣化。
实施例3制备的泡沫混凝土砌块TEM图如图4（a）所示，从图4（a）可以看出，引入石墨化羟基碳纳米管及纳米二氧化硅，可以有效改善建筑垃圾泡沫混凝土的微观形貌，石墨化羟基碳纳米管可以起到侨联作用，通过石墨化羟基碳纳米管在建筑垃圾泡沫混凝土颗粒之间的侨联作用，可以提高建筑垃圾泡沫混凝土颗粒之间的联结力，当建筑垃圾泡沫混凝土受到外力荷载时，石墨化羟基碳纳米管的侨联作用可以抑制建筑垃圾泡沫混凝土微裂纹的产生和扩展，从而起到提高建筑垃圾泡沫混凝土抗压、抗折及抗裂性能的作用。
实施例3制备的泡沫混凝土砌块断面图4（b）所示，从图4（b）可以看出，添加了石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土材料，不再存在连续贯通的微裂纹，而是转变为更加微小的微裂纹，裂纹长度10-20μm之间，微裂纹长度降低了80%-90%，从而极大提高了建筑垃圾泡沫混凝土材料的力学性能及抗裂性能。
实验3
制备不同添加量石墨化羟基碳纳米管的泡沫混凝土砌块，第一组取实验2制备的泡沫混凝土砌块（石墨化羟基碳纳米管的添加量为0），第2-11组的制备方法同实施例3相近，区别在于：石墨化羟基碳纳米管的添加量不同。取具体如下：
第1组：石墨化羟基碳纳米管的添加量为0；
第2组：石墨化羟基碳纳米管的添加量为0.01wt%；
第3组：石墨化羟基碳纳米管的添加量为0.02wt%；
第4组：石墨化羟基碳纳米管的添加量为0.03wt%；
第5组：石墨化羟基碳纳米管的添加量为0.04wt%；
第6组：石墨化羟基碳纳米管的添加量为0.05wt%；
第7组：石墨化羟基碳纳米管的添加量为0.06wt%；
第8组：石墨化羟基碳纳米管的添加量为0.07wt%；
第9组：石墨化羟基碳纳米管的添加量为0.08wt%；
第10组：石墨化羟基碳纳米管的添加量为0.09wt%；
第11组：石墨化羟基碳纳米管的添加量为0.10wt%。
（一）、测试砌块的平均孔径，结果如图5所示，从图5可以看出，未添加石墨化羟基碳纳米管的泡沫混凝土砌块，其平均孔径1050μm，随着石墨化羟基碳纳米管含量的增加，其平均孔径逐渐降低，当添加0.06wt%的石墨化羟基碳纳米管时，所制备的泡沫混凝土砌块平均孔径降低为1000μm，其平均孔径大大降低，之后无明显变化（本发明取0.06-0.1为最节省成本方案），建筑垃圾泡沫混凝土材料作为一种多孔性材料，平均孔径的大小是决定材料性能的重要因素之一，这是由于平均孔径越大，多孔性材料结构越疏松，平均孔径越小，多孔性材料结构越致密。
（二）、测试砌块孔隙率，结果如图6所示，从图6可以看出，未添加石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土材料，其孔隙率为72.4%，随着石墨化羟基碳纳米管含量的增加，其孔隙率逐渐降低，当添加0.06wt%的石墨化羟基碳纳米管时，所制备的泡沫混凝土砌块孔隙率为67.3%，其孔隙率大大降低，之后无明显变化（本发明取0.06-0.1为最节省成本方案），建筑垃圾泡沫混凝土材料作为一种多孔性材料，平均孔径的大小是决定材料性能的重要因素之一，这是由于孔隙率决定了多孔性材料的吸附性能、透气性、导热性能、密度、重量等重要特性，对多孔性材料的性能具有重要影响。
（三）、测试砌块的导热系数，结果如图7所示，从图7可以看出，当石墨化羟基碳纳米管含量为0.01-0.10%时，泡沫混凝土砌块的导热系数范围在0.112-0.117之间，经测定，未添加石墨化羟基碳纳米管的泡沫混凝土砌块导热系数为0.112。由此可见，通过添加石墨化羟基碳纳米管，并没有降低建筑垃圾泡沫混凝土的导热系数，没有降低其保温性能。
（四）、测试砌块的总热值，结果如图8所示，从图8可以看出，当石墨化羟基碳纳米管含量为0.01-0.10%时，泡沫混凝土砌块的热值范围在0.17-0.19MJ/Kg之间，经测定，未添加石墨化羟基碳纳米管的泡沫混凝土砌块热值为0.19MJ/Kg。由此可见，通过添加石墨化羟基碳纳米管，并没有降低建筑垃圾泡沫混凝土的热值，没有降低其保温性能。
（五）、测试砌块的质量损失率，结果如图9所示，从图9可以看出，当石墨化羟基碳纳米管含量为0.01-0.10%时，泡沫混凝土砌块的质量损失率范围在40-43%之间，经测定，未添加石墨化羟基碳纳米管的泡沫混凝土砌块质量损失率为40%。由此可见，通过添加石墨化羟基碳纳米管，并没有降低建筑垃圾泡沫混凝土的质量损失率，没有降低其耐火性能。
（六）、测试砌块的28d抗压强度，结果如图10所示，从图10可以看出，当石墨化羟基碳纳米管含量为0.01-0.10%时，泡沫混凝土砌块的抗压强度呈现出先大幅度升高后微量降低的趋势，当石墨化羟基碳纳米管含量为0.06%时，其抗压强度最高；未添加石墨化羟基碳纳米管时，泡沫混凝土砌块的抗压强度为0.78MPa,当石墨化羟基碳纳米管含量为0.06%时，抗压强度为0.97MPa，提高了24%，当石墨化羟基碳纳米管含量超过0.06%时，其抗压强度呈现出微量降低的趋势。
（七）、测试砌块的28d抗折强度，结果11所示，从图11可以看出，当石墨化羟基碳纳米管含量在0.01-0.10%时，泡沫混凝土砌块的抗折强度呈现出先大幅度升高后微量降低的趋势，当石墨化羟基碳纳米管含量为0.06%时，其抗折强度最高；未添加石墨化羟基碳纳米管时，泡沫混凝土砌块的抗折强度为0.6MPa,当石墨化羟基碳纳米管含量为0.06%时，其抗折强度为0.78MPa，提高了30%。当石墨化羟基碳纳米管含量超过0.06%时，其抗折强度呈现出微量下降的趋势。
实验4
制备不含石墨化羟基碳纳米管和纳米二氧化硅的建筑垃圾泡沫混凝土的泡沫混凝土砌块，制备方法同实施例3相近，区别在于：没有经过步骤S2，S3（1）中未添加纳米二氧化硅，步骤S3（3）中没有加入石墨化羟基碳纳米管分散液。分别测试本实验和实施例3制备的泡沫混凝土砌块抗压强度、抗折强度、导热系数、总热值，结果如下表1所示。
表1 泡沫混凝土砌块性能参数对比表
通过表1可知，未添加石墨化羟基碳纳米管和纳米二氧化硅的建筑垃圾泡沫混凝土，养护28d的抗压强度和抗折强度分别为0.78MPa和0.60MPa，通过添加0.06wt%的石墨化羟基碳纳米管、1.5wt%的纳米二氧化硅，制备得到的建筑垃圾泡沫混凝土，其养护28d的抗压强度和抗折强度分别为0.97MPa和0.78MPa，分别提高了24%和30%。
通过添加0.06wt%的石墨化羟基碳纳米管、1.5wt%的纳米二氧化硅制备得到的建筑垃圾泡沫混凝土，其导热系数为0.114 W/m.K，而本实验中未添加石墨化羟基碳纳米管和纳米二氧化硅的建筑垃圾泡沫混凝土的导热系数为0.112 W/m·K，导热系数均较低且变化不明显，这表明制备的建筑垃圾泡沫混凝土具有良好的保温性能。
本发明制备通过添加0.06wt%的石墨化羟基碳纳米管、1.5wt%的纳米二氧化硅，制备得到的建筑垃圾泡沫混凝土，试样的总热值PCS 为0.18 MJ/kg，同本实验相同，这表明本发明制备的建筑垃圾泡沫混凝土具有良好的耐火性能。
Claims (8)
1.一种含石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土，其特征在于，包括建筑垃圾混凝土原料25-35wt%、粉煤灰55-65wt%、减水剂3-3.5wt%、FeCl31-3wt%、H2O21-3wt%、硬脂酸钙3-3.5wt%、石墨化羟基碳纳米管0.06-0.1wt%、纳米二氧化硅1-3wt%。
2.如权利要求1所述的一种含石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土，其特征在于，包括建筑垃圾混凝土原料30wt%、粉煤灰58wt%、减水剂3.0wt%、 FeCl31.64wt%、H2O22.6wt%、硬脂酸钙3.2wt%、石墨化羟基碳纳米管0.06wt%、纳米二氧化硅1.5wt%。
3.如权利要求1所述的一种含石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为一级粉煤灰；所述减水剂为萘系减水剂；所述H2O2的浓度为27.5%。
4.利用权利要求3所述的含石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土制备泡沫混凝土砌块的方法，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
S1、建筑垃圾混凝土原料的制备：
将建筑垃圾混凝土废料分拣、破碎使其粒径范围在1mm-2mm，烘干；
建筑垃圾是指建设、施工单位或个人对各类建筑物进行建设、拆迁、修缮及居民装饰房屋过程中所产生的余泥、余渣、泥浆及其他废弃物，主要包括建筑渣土、废砖、废瓦、废混凝土、散落的砂浆，此外还有少量的钢材、木材、玻璃、塑料、各种包装材料等；
S2、石墨化羟基碳纳米管分散液制备：
(1)、取石墨化羟基碳纳米管0.06-0.1wt%，缓慢加入水中使其溶解即可，采用磁力搅拌器均匀搅拌8-12min，制得混合均匀的石墨化羟基碳纳米管溶液；
(2)、将制得的石墨化羟基碳纳米管溶液移入超声波清洗机，加入0.5-1.5wt%纳米二氧化硅混匀，以水作为分散介质进行超声分散制得石墨化羟基碳纳米管分散液；
S3、建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆制备：
（1）、将步骤S1制备的建筑垃圾混凝土原料25-35wt%、粉煤灰55-65wt%、硬脂酸钙3-3.5wt%、纳米二氧化硅0.5-1.5wt%混合，获得干料，倒入泡沫混凝土搅拌设备中，连续干拌至均匀混合；
（2）、在混合均匀的干料中加入减水剂3-3.5wt%，加水低速湿拌直至形成混合均匀的水泥浆；
（3）、加入步骤S2制备的石墨化羟基碳纳米管分散液，低速湿拌2-4min；
（4）、在水泥浆中依次加入 FeCl31-3wt%和27.5%的H2O21-3wt%，高速搅拌25-35s后，搅拌停止，制成建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆；
S4、泡沫混凝土砌块的制备：
（1）、在建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆初凝前2h，在试件表面将建筑垃圾泡沫混凝土水泥浆抹平，用塑料薄膜密封；
（2）、经过22-26h标准养护以后拆模，放入标准养护室分别养护25-30天，制成泡沫混凝土砌块。
5.如权利要求4所述的利用含石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土制备泡沫混凝土砌块的方法，其特征在于，所述超声波清洗机超声的功率为250-350W、超声频率为50-56kHz、超声温度为35-45℃、超声时间为35-45min。
6.如权利要求4所述的利用含石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土制备泡沫混凝土砌块的方法，其特征在于，所述步骤S3（1）中，连续干拌的转速为80-120rad/min、连续干拌的时间为2-4min。
7.如权利要求4所述的利用含石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土制备泡沫混凝土砌块的方法，其特征在于，所述步骤S3（2）中，低速湿拌的转速为80-120rad/min、低速湿拌的时间为5-7min、加入水的温度为35-45℃。
8.如权利要求4所述的利用含石墨化羟基碳纳米管的建筑垃圾泡沫混凝土制备泡沫混凝土砌块的方法，其特征在于，所述步骤S3（3）中，低速湿拌的转速为100-140rad/min；所述步骤S3（4）中，高速搅拌的转速为130-150rad/min。
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