含有纳米钻石烯的水泥基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于纳米复合材料技术领域，具体涉及一种含有纳米钻石烯的水泥基复合材料及其制备方法，该含有纳米钻石烯的水泥基复合材料，由以下重量份数的原料组成：水泥1‑2份，钢纤维0.003‑0.05份，纳米钻石烯0.02‑0.08份，水0.2‑0.6份，掺合料0.25‑0.45份，高性能减水剂0.001‑0.003份，石英砂0.4‑0.5份，碳纤维0.006‑0.07份，本发明专利技术凝结快，抗压强度和抗弯强度好。

Cement base composite material containing nano diamond alkene and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of nano composite materials, in particular to a diamond containing nano graphene cement based composite material and a preparation method thereof, the cement based composite material containing nano diamond graphene, which consists of the following raw materials in parts by weight: 1 cement 2, 0.003 steel fiber 0.05, nano diamond was 0.02 0.08 copies, 0.6 copies of 0.2 water, admixture of 0.25 0.45, high performance water reducing agent 0.001 0.003 copies, 0.5 copies of 0.4 quartz sand, 0.006 carbon fiber 0.07, the setting speed, compressive strength and flexural strength.

【技术实现步骤摘要】
含有纳米钻石烯的水泥基复合材料及其制备方法
本专利技术属于纳米复合材料
，具体涉及一种含有纳米钻石烯的水泥基复合材料及其制备方法。
技术介绍
自1842年阿斯谱丁专利技术波特兰水泥以来，水泥基材料在世界上的应用已经近200年历史，成为在土木工程、水利工程、交通运输工程等现代结构工程的重要结构材料，水泥基一般由水泥、沙子和水混合搅拌而成，随着我国现代化进程的日益加快，水泥的用量呈现逐步增加的趋势，对水泥基材料的性能提出了更高的要求，一般的水泥基材料虽然造价低，抗压能力强，耐久性，但是其抗拉强度低，体积不稳定，在固化时易产生结构收缩开裂，在极端环境下耐候性较差，无法满足建造大型桥梁，坝体，核反应堆外围等特殊场合的需求，随着纳米科技的发展，利用纳米技术对水泥基材料进行改性，不仅可以改善和提高水泥基材料的耐久性，还可以提高水泥基材料的综合力学性能，通常对水泥基材料进行改性的纳米材料有纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、碳纳米管，纳米氧化钛、纳米氧化铁等，但是在改性的过程中纳米材料由于其比表面积较大和表面活性较高，在使用过程中极易凝聚成团，降低了水泥基材料性能，因此现有技术需要进一步的改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种凝结快、抗压强度和抗弯强度好的含有纳米钻石烯的水泥基复合材料。基于上述目的，本专利技术采取如下技术方案：一种含有纳米钻石烯的水泥基复合材料，由以下重量份数的原料组成：水泥1-2份，钢纤维0.003-0.05份，纳米钻石烯0.02-0.08份，水0.2-0.6份，掺合料0.25-0.45份，高性能减水剂0.001-0.003份，石英砂0.4-0.5份，碳纤维0.006-0.07份。进一步的，所述的纳米钻石烯为改性的纳米钻石烯，由以下方法制得：a.超声波碱洗：将纳米钻石烯放入装有碱液的超声波清洗机中，超声波频率为35-45KHz，碱液为浓度10%-12%的NaOH水溶液，碱洗温度为50-60℃，旋转搅拌，搅拌速度为35-40rpm，清洗20-30min；b.超声波水洗：将碱洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为30-40KHz，搅拌速度为25-30rpm，搅拌时间为15-20min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；c.酸洗活化：将经过清洗后的纳米钻石稀加入酸洗液中，所述的酸洗液为浓度25%-30%的硝酸溶液，酸洗温度为25-30℃，旋转搅拌，搅拌速度为30-35rpm，搅拌15-20min；d.超声波水洗：将酸洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为30-35KHz，旋转搅拌，搅拌速度为10-20rpm，搅拌15-20min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；e.将步骤d的纳米钻石烯放入装有无水乙醇的超声波清洗机中搅拌，在超声波频率为30-35KHz，搅拌速度为2500-3000rpm的条件下，加入硅烷偶联剂，搅拌20-30min，然后将其放入真空烘箱内，在120-150℃下，烘干得改性后的纳米钻石烯；所述的纳米钻石烯与乙醇的用量比为2-3g:100ml；所述的硅烷偶联剂的质量为纳米钻石烯质量的3-7%。进一步的，所述的硅烷偶联剂为KH550。进一步的，所述的纳米钻石烯粒度配比为20nm︰30nm︰40nm=(4-5)︰(3-4)︰(1-2)。进一步的，所述的钢纤维为直径0.1-0.2mm、长度8-10mm、抗拉强度1800-2200MPa的镀铜钢纤维。进一步的，所述的碳纤维长度为3-5mm，公称直径为2-5um。进一步的，所述的掺合料为硅灰或粉煤灰或者二者混合物。进一步的，所述的硅灰或者粉煤灰比表面积为2000-3500cm2/g。进一步的，所述的高性能减水剂为聚羟酸盐减水剂；所述的水泥为硅酸盐水泥。进一步的，所述的含有纳米钻石烯的水泥基复合材料的制备方法，由以下步骤组成：（1）将水和高性能减水剂以800-1000rpm的速度混合搅拌15-20min，然后加入纳米钻石烯以2500-3000rpm的速度搅拌20-30min，制得混合液；（2）将水泥、掺合料、石英沙倒入球磨机研磨混合均匀，并在60-80℃下将其烘干，制得混合粉末；（3）向步骤（2）的混合粉末边搅拌边中加入步骤（1）的混合液，直至混合物流化，得到水泥混合浆料，并将该水泥混合浆料喂入高剪切胶体磨中高速剪切5-15min；（4）将钢纤维和碳纤维加入到剪切后的混合浆液中进行磁力搅拌，搅拌速度为200-250rpm，搅拌20-30min后，得含有纳米钻石烯的水泥基复合材料。本专利技术制得的含有纳米钻石烯的水泥基复合材料其水化速率快，凝浆时间短，可适用于需要水泥基具有较高强度和快速凝固的基建场合使用，纳米钻石烯同碳纤维、钢纤维复掺后其抗压强度和抗弯强度好。附图说明图1为含有纳米钻石烯的水泥基复合材料的初凝时间与纳米钻石烯含量的关系示意图；图2为含有纳米钻石烯的水泥基复合材料的终凝时间与纳米钻石烯含量的关系示意图；图3为含有纳米钻石烯的水泥基复合材料的抗弯强度与纳米钻石烯含量的关系示意图；图4为含有纳米钻石烯的水泥基复合材料的抗压强度与纳米钻石烯含量的关系示意图。具体实施方式实施例1：一种含有纳米钻石烯的水泥基复合材料，由以下重量份数的原料组成：硅酸盐水泥1份，钢纤维0.003份，纳米钻石烯0.02份，水0.2份，硅灰0.25份，聚羟酸盐减水剂0.001份，石英砂0.4份，碳纤维0.006份。所述的纳米钻石烯为改性的纳米钻石烯，由以下方法制得：a.超声波碱洗：将纳米钻石烯放入装有碱液的超声波清洗机中，超声波频率为35KHz，碱液浓度为10%的NaOH溶液，碱洗温度为50℃，旋转搅拌，搅拌速度为35rpm，清洗20min；b.超声波水洗：将碱洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为30KHz，搅拌速度为25rpm，搅拌时间为15min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；c.酸洗活化：将经过清洗后的纳米钻石稀加入酸洗液中，所述的酸洗液浓度为25%的硝酸溶液，酸洗温度为25℃，旋转搅拌，搅拌速度为30rpm，搅拌15min；d.超声波水洗：将酸洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为30KHz，旋转搅拌，搅拌速度为10rpm，搅拌15min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；e.将步骤d的纳米钻石烯放入装有无水乙醇的超声波清洗机中搅拌，在超声波频率为30KHz，搅拌速度为2500rpm的条件下，加入KH550，搅拌20min，然后将其放入真空烘箱内，在120℃下，烘干得改性后的纳米钻石烯。所述的纳米钻石烯与乙醇的用量比为2g:100ml；所述的硅烷偶联剂的质量为纳米钻石烯质量的3%；所述的纳米钻石烯粒度配比为20nm︰30nm︰40nm=4︰3︰1；所述的钢纤维直径0.1mm，长度8mm，抗拉强度1800MPa镀铜钢纤维；所述的碳纤维长度为3mm，公称直径为2um；所述的硅灰比表面积为2000cm2/g；所述的含有纳米钻石烯的水泥基复合材料的制备方法，由以下步骤组成：（1）将水和高性能减水剂进行以800rpm的速度混合搅拌，搅拌15min，然后加入纳米钻石烯以2500rpm的速度，搅拌20min，制得混合液。（2）将水泥、硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有纳米钻石烯的水泥基复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：水泥1‑2份，钢纤维0.003‑0.05份，纳米钻石烯0.02‑0.08份，水0.2‑0.6份，掺合料0.25‑0.45份，高性能减水剂0.001‑0.003份，石英砂0.4‑0.5份，碳纤维0.006‑0.07份。

【技术特征摘要】
1.一种含有纳米钻石烯的水泥基复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：水泥1-2份，钢纤维0.003-0.05份，纳米钻石烯0.02-0.08份，水0.2-0.6份，掺合料0.25-0.45份，高性能减水剂0.001-0.003份，石英砂0.4-0.5份，碳纤维0.006-0.07份。2.根据权利要求1所述的含有纳米钻石烯的水泥基复合材料，其特征在于，所述的纳米钻石烯为改性的纳米钻石烯，由以下方法制得：a.超声波碱洗：将纳米钻石烯放入装有碱液的超声波清洗机中，超声波频率为35-45KHz，碱液为浓度10%-12%的NaOH水溶液，碱洗温度为50-60℃，旋转搅拌，搅拌速度为35-40rpm，清洗20-30min；b.超声波水洗：将碱洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为30-40KHz，搅拌速度为25-30rpm，搅拌时间为15-20min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；c.酸洗活化：将经过清洗后的纳米钻石稀加入酸洗液中，所述的酸洗液为浓度25%-30%的硝酸溶液，酸洗温度为25-30℃，旋转搅拌，搅拌速度为30-35rpm，搅拌15-20min；d.超声波水洗：将酸洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为30-35KHz，旋转搅拌，搅拌速度为10-20rpm，搅拌15-20min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；e.将步骤d的纳米钻石烯放入装有无水乙醇的超声波清洗机中搅拌，在超声波频率为30-35KHz，搅拌速度为2500-3000rpm的条件下，加入硅烷偶联剂，搅拌20-30min，然后将其放入真空烘箱内，在120-150℃下，烘干得改性后的纳米钻石烯；所述的纳米钻石烯与乙醇的用量比为2-3g:100ml；所述的硅烷偶联剂的质量为纳米钻石烯质量的3-7%。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永奇，李盟，武艳强，尹维召，文炯，
申请(专利权)人：郑州人造金刚石及制品工程技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41