一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法，其所用原料按重量份计包括：水泥320-360份、锂渣粉40-80份、硅灰20-40份、再生粗骨料700-900份、陶粒500-800份、减水剂3-4份、水100-120份，聚丙烯酸酯10-20份、增韧添加剂20-30份、葡萄糖酸钠0.05-0.1份、三乙醇胺10-15份。本发明专利技术将改性复合炭素纳米材料、活化处理的木粉和等规聚丙烯相结合，通过偶联剂和相容剂的表面改性作用，制备出一种独特的增韧添加剂，其能够在混凝土中充分分散，有效发挥材料协同增韧的效果，从而使所制备的混凝土具有良好的韧性、抗疲劳性、各向同性、抗冲击，抗震与抗裂性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法。
技术介绍
国务院办公厅《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见的通知》规定：沿海城市与其他土地资源稀缺的城市从2000年6月开始禁止使用实心粘土砖，以保护我国有限的土地资源。发展不用土或少用土的页岩陶粒、粉煤灰陶粒等有利于保护土地资源、促进生态文明，在国外，陶粒混凝土已经广泛运用于建筑砌块和大型墙板中，甚至用于承重结构中，其经济效益十分明显。相对于代替粘土砖作为外墙材料的加气砌块，加气陶粒混凝土砌块在密度相当的前提下，由于有陶粒作为骨料，强度有所提高。除了较一般混凝土密度低的优点之外，陶粒混凝土由于采用页岩、城市建筑垃圾或者淤泥生产的陶粒代替石子作为骨料，还具有保温效果好、耐侵蚀、隔音效果好、环保等优点。随着中国近年来快速的城市化进程，陶粒混凝土的使用范围越来越广。然而，目前再生骨料混凝土承重结构的抗震与抗冲击性能试验研究很少，与之对应的是适合承重结构用的陶粒混凝土研究很少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法，其将改性复合炭素纳米材料、活化处理的木粉和等规聚丙烯相结合，通过偶联剂和相容剂的表面改性作用，形成独特的增韧添加剂，将其用于混凝土制备，可使所得混凝土具有良好的韧性、抗疲劳性、各向同性、抗冲击，抗震与抗裂性能。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高韧性陶粒混凝土，其所用原料按重量份计包括：水泥320-360份、锂渣粉40-80份、硅灰20-40份、再生粗骨料700-900份、陶粒500-800份、减水剂3-4份、水100-120份，聚丙烯酸酯10-20份、增韧添加剂20-30份、葡萄糖酸钠0.05-0.1份、三乙醇胺10-15份。所述锂渣粉的平均粒径为4.0-6.6μm；所述硅灰的比表面积≥1600m2/kg；所述减水剂为市售的萘系高效减水剂，其减水率为18-24%。所述增韧添加剂的制备方法包括以下步骤：1)在室温下将偶联剂加入水中搅拌至其完全溶解；然后加入改性复合炭素纳米材料和活化处理的木粉，室温超声分散2h后搅拌3h，再升温至55-57℃搅拌24h，过滤，所得粉末置于工业离心机中，以450r/min离心20min，再于50-52℃下真空干燥20h；2)将等规聚丙烯、填料与步骤1)制得的粉末装入高速混合机中，在320-350r/min转速下分散2-3h后升温至113-115℃，再加入相容剂，在500-550r/min转速下分散16-20min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到48-50℃时放料，得到初混料；3)将所得初混料置于172-180℃、转速为65-75r/min的双螺杆挤出机中混炼0.5-1h后挤出，得到混炼料；4)将所得混炼料粉碎处理，得到粒度为80-160目的混凝土添加剂；所用各原料按重量份计为：改性复合炭素纳米材料1-2份、活化处理的木粉35-40份、等规聚丙烯18-23份、水100-150份、偶联剂2.5-3.5份、填料3-5份、相容剂2.2-3.2份。所述改性复合炭素纳米材料的制备方法包括如下步骤：1）在两个相同的6L尼龙球磨罐中分别装入62颗直径为5mm的不锈钢球和46颗直径为10mm的不锈钢球，然后分别加入1.4kg由石墨粉和纳米碳管按质量比1.5:1组成的复合炭素材料，再分别滴加120mL无水乙醇，用尼龙盖密封，将两个球磨罐对称放入球磨机中，在转速为500rpm、且每30min自动转换旋转方向的条件下球磨处理60h；2）将步骤1）处理后的复合炭素材料加入到pH值为8、质量浓度为16%的Tween40水溶液中，超声15h，过滤，所得滤渣用水洗净后于60-62℃下真空干燥20h；3）将步骤2）处理后的复合炭素材料加入到浓度为2M的HCl溶液中，超声36h，过滤，所得滤渣用纯水洗净后于70-72℃下真空干燥24h；4）将步骤3）处理后的复合炭素材料加入到40L由浓硫酸和浓硝酸按体积比9.5:0.5组成的混酸中，在5-6℃下超声处理10h后，加入2.8kg高锰酸钾和0.9kg硝酸钠，在4-5℃下搅拌24h；然后升温至38-40℃，搅拌12h，然后在搅拌条件下、在1.5h内缓慢加入60L水，再升温至90-92℃继续搅拌15h；然后在搅拌条件下、在1.5h内缓慢加入85L水，最后在搅拌下、在3h内缓慢加入4.5L双氧水，继续搅拌16h后过滤，所得滤渣用水洗净，在75℃下真空干燥24h，得到2.32-2.55kg灰褐色复合炭素纳米材料；5）取步骤4）所得复合炭素纳米材料2.2kg，加入到20L亚硫酰氯中，在78-80℃、搅拌条件下反应24-36h，然后以4500-5000rpm离心处理10-15min，分离亚硫酰氯，所得粉末经无水四氢呋喃洗净，并在室温下真空干燥6h；再将粉末加入到12L有机溶剂A中，室温超声2h、搅拌3h后，在48-50℃、搅拌条件下，在15-18h内缓慢滴加3L溶解有0.7kg二元醇化合物的有机溶剂B，滴加完毕后于55-57℃继续搅拌10h；然后升温至103-105℃搅拌20h，再升温至150-152℃搅拌18-22h后，减压蒸馏回收有机溶剂，所得粉末经乙醇洗净后，在53-55℃下真空干燥60-65h，得到2.43-2.66kg含羟基功能团的复合炭素纳米材料；6）取步骤5）所得含羟基功能团的复合炭素纳米材料2.4kg，加入到35L三氯甲烷中，在氮气保护下室温超声处理2h后，然后加入100mL三氟化硼-乙醚络合物并室温搅拌2h；再在-7~-8℃、搅拌条件下，在5h内缓慢滴加550mL3-甲基-3-氧杂环丁烷甲醇，滴加完毕后于-7~-8℃继续搅拌30h；最后加入500mL无水乙醇，以4600-5000rpm离心处理15-18min，分离回收溶剂，所得粉末经无水乙醇洗净，并在室温下真空干燥12h，得到2.74-2.83kg所述改性复合炭素纳米材料；其中，所述石墨粉为市售的高纯超细石墨粉或天然单晶石墨粉；所述纳米碳管为市售的多壁纳米碳管；所述双氧水为市售浓度为35%的过氧化氢水溶液；所述有机溶剂A为经干燥处理的无水N-甲基吡咯烷酮或N,N’-二甲基乙酰胺；所述有机溶剂B是将经干燥处理的无水丙酮与N,N’-二甲基乙酰胺按体积比1:9组成的混合溶剂；所述二元醇化合物为1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇或l,5-戊二醇。所述活化处理的木粉是将75kg、粒径为90-200目的木粉在180L、质量浓度为15%的氢氧化钠水溶液中搅拌12h后过滤，所得木粉用水洗至中性；然后将所得木粉在120L、质量浓度为12%的过氧化氢水溶液中搅拌18h后过滤，所得木粉用水洗净，再于65-67℃下干燥12h即得。所述偶联剂为市售的A-151或A-171硅烷偶联剂；所述填料为轻质碳酸钙，其粒径为1-30μm；所述相容剂为马来酸酐接枝共聚物。所述高韧性陶粒混凝土的制备方法是将水泥、锂渣粉、硅灰、陶粒、再生粗骨料、聚丙烯酸酯、增韧添加剂按比例混合，搅拌20-30s使其混合均匀，再投入减水剂，搅拌30-40s后将三乙醇胺、葡萄糖酸钠与水同时加入搅拌机中，搅拌15-20min；然后经振捣、浇注、标准养护制得所述高韧性陶粒混凝土。与已有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高韧性陶粒混凝土，其特征在于：所用原料按重量份计包括：水泥320‑360份、锂渣粉40‑80份、硅灰20‑40份、再生粗骨料700‑900份、陶粒500‑800份、减水剂3‑4份、水100‑120份，聚丙烯酸酯10‑20份、增韧添加剂20‑30份、葡萄糖酸钠0.05‑0.1份、三乙醇胺10‑15份。

【技术特征摘要】
1.一种高韧性陶粒混凝土，其特征在于：所用原料按重量份计包括：水泥320-360份、锂渣粉40-80份、硅灰20-40份、再生粗骨料700-900份、陶粒500-800份、减水剂3-4份、水100-120份、聚丙烯酸酯10-20份、增韧添加剂20-30份、葡萄糖酸钠0.05-0.1份、三乙醇胺10-15份；所述增韧添加剂的制备方法包括以下步骤：1)在室温下将偶联剂加入水中搅拌至其完全溶解；然后加入改性复合炭素纳米材料和活化处理的木粉，室温超声分散2h后搅拌3h，再升温至55-57℃搅拌24h，过滤，所得粉末以450r/min离心20min，再于50-52℃下真空干燥20h；2)将等规聚丙烯、填料与步骤1)制得的粉末装入高速混合机中，在320-350r/min转速下分散2-3h后升温至113-115℃，再加入相容剂，在500-550r/min转速下分散16-20min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到48-50℃时放料，得到初混料；3)将所得初混料置于172-180℃、转速为65-75r/min的双螺杆挤出机中混炼0.5-1h后挤出，得到混炼料；4)将所得混炼料粉碎处理，得到粒度为80-160目的增韧添加剂；所用各原料按重量份计为：改性复合炭素纳米材料1-2份、活化处理的木粉35-40份、等规聚丙烯18-23份、水100-150份、偶联剂2.5-3.5份、填料3-5份、相容剂2.2-3.2份；所述改性复合炭素纳米材料的制备方法包括如下步骤：1）在两个相同的6L尼龙球磨罐中分别装入62颗直径为5mm的不锈钢球和46颗直径为10mm的不锈钢球，然后分别加入1.4kg由石墨粉和纳米碳管按质量比1.5:1组成的复合炭素材料，再分别滴加120mL无水乙醇，用尼龙盖密封，将两个球磨罐对称放入球磨机中，在转速为500r/min、且每30min自动转换旋转方向的条件下球磨处理60h；2）将步骤1）处理后的复合炭素材料加入到pH值为8、质量浓度为16%的Tween40水溶液中，超声15h，过滤，所得滤渣用水洗净后于60-62℃下真空干燥20h；3）将步骤2）处理后的复合炭素材料加入到浓度为2M的HCl溶液中，超声36h，过滤，所得滤渣用纯水洗净后于70-72℃下真空干燥24h；4）将步骤3）处理后的复合炭素材料加入到40L由浓硫酸和浓硝酸按体积比9.5:0.5组成的混酸中，在5-6℃下超声处理10h后，加入2.8kg高锰酸钾和0.9kg硝酸钠，在4-5℃下搅拌24h；然后升温至38-40℃，搅拌12h，然后在搅拌条件下、在1.5h内缓慢加入60L水，再升温至90-92℃继续搅拌15h；然后在搅拌条件下、在1.5h内缓慢加入85L水，最后在搅拌下、在3h内缓慢加入4.5L双氧水，继续搅拌16h后过滤，所得滤渣用水洗净，在75℃下真空干燥24h，得到2.32-2.55kg灰褐色复合炭素纳米材料；5）取步骤4）所得复合炭素纳米材料2.2...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋国平，肖三霞，
申请(专利权)人：福建江夏学院，
类型：发明
国别省市：福建;35