氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料、砂浆、混凝土及制备方法技术

本发明专利技术公开一种氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料、砂浆、混凝土及制备方法，所述氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料包括以下质量份数的组分：垃圾焚烧飞灰1000～3000份；425#水泥1000～3000份；硅灰20～200份；氢氧化钠10～100份；α‑烯烃磺酸钠1～5份；磷酸钠0.1～4份；氧化石墨烯0.1～3份；三异丙醇胺10～120份；减水剂20～150份以及拌合水，其中，水固比为0.2～0.5。本发明专利技术提供的技术方案，使垃圾焚烧飞灰得到有效使用，得到的砂浆及混凝土性能较好，能够有效解决飞灰的污染问题。

Modification of fly ash cementitious materials, mortar, concrete and preparation methods by using graphene oxide

The present invention discloses a gelling material, mortar, concrete and preparation method for graphite oxide modified fly ash building, and the cementitious material for graphite oxide modified fly ash building consists of 1000~3000 parts of the following mass fraction: 1000~3000 refuse incineration fly ash, 1000~3000 copies of 425# cement; 20~200 copies of silica fume; and sodium hydroxide 10~10 0, 1~5 sodium alkene sulfonic acid sodium; 0.1 to 4 sodium phosphate; 0.1 to 3 graphene oxide; three isopropanolamine 10~120; water reducing agent 20~150 and mixed water, of which water and solid ratio was 0.2 ~ 0.5. The technical scheme provided by the invention makes the fly ash of the garbage incineration effectively used, the mortar and the concrete have good performance, and can effectively solve the pollution problem of fly ash.

【技术实现步骤摘要】
氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料、砂浆、混凝土及制备方法
本专利技术涉及建筑材料
，特别涉及氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料、砂浆、混凝土及制备方法。
技术介绍
目前在工程建设中所使用的主要胶凝材料为水泥，水泥在生产过程中不仅会消耗大量的能源，同时也会排放出大量的二氧化碳，这对环境会造成极大的影响，因此寻求一种能够代替水泥制备高性能混凝土的新型胶凝材料，对环境保护以及可持续发展具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料、砂浆、混凝土及制备方法，旨在提供一种能够代替水泥制备高性能混凝土的新型胶凝材料。为实现上述目的，本专利技术提出一种氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料，包括以下质量份数的组分：优选地，所述氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料包括以下质量份数的组分：优选地，所述氧化石墨烯的层数为1～5层，所述氧化石墨烯的单层厚度为0.3～1.5nm，且单片所述氧化石墨烯的长度为5～25μm。优选地，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。本专利技术还提出一种如上所述的氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：将氧化石墨烯溶解于1/3拌合水中，形成第一溶液；将α-烯烃磺酸钠、三异丙醇胺和减水剂溶解于剩下的2/3拌合水中，形成第二溶液；将垃圾焚烧飞灰、425#水泥、硅灰、氢氧化钠和磷酸钠通过干拌混合形成粉料，然后向粉料中兑入第二溶液，进行第一次搅拌，再兑入第一溶液，进行第二次搅拌，得到氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料。优选地，将垃圾焚烧飞灰、425#水泥、硅灰、氢氧化钠和磷酸钠通过干拌混合形成粉料，然后向粉料中兑入第二溶液，进行第一次搅拌，再兑入第一溶液，进行第二次搅拌，得到氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料的步骤，具体包括：将垃圾焚烧飞灰、425#水泥、硅灰、氢氧化钠和磷酸钠在强制式搅拌机中干拌混合5～10min形成粉料，然后向粉料中兑入第二溶液，于135～145r/min转速下搅拌5～10min，再兑入第一溶液，于280～290r/min转速下搅拌8～12min，得到氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料。本专利技术还进一步提出一种氧化石墨烯改性飞灰建筑用砂浆，包括氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料和砂子，所述砂子的质量为所述氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料质量的1.5～3.5倍；其中，所述氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料为如上所述的氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料。优选地，所述砂子的粒径为0.3～4.0mm。本专利技术还进一步提出一种氧化石墨烯改性飞灰建筑用混凝土，包括氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料、砂子以及石子，所述砂子和石子的质量对应为所述氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料质量的0.8～2倍和2～4倍；其中，所述氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料为如上所述的氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料。优选地，所述砂子的粒径为0.3～4.0mm；和/或，所述石子的粒径为5～35mm。本专利技术提供的氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料，以垃圾焚烧飞灰、425#水泥、硅灰、氢氧化钠、α-烯烃磺酸钠、磷酸钠、氧化石墨烯、三异丙醇胺和减水剂为主要原料，使氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料制备的砂浆和混凝土的强度满足施工需要，同时其耐久性更好，更能满足其使用要求，还能够有效固化飞灰中重金属；而且，使用垃圾焚烧飞灰替代部分水泥，不仅有效解决了垃圾焚烧飞灰的污染问题，还大大降低了建筑胶凝材料的成本，达到固废再利用和节能环保的双重效果。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本专利技术提出一种氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料，包括以下质量份数的组分：优选地，所述氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料包括以下质量份数的组分：垃圾焚烧飞灰(简称：飞灰)是垃圾焚烧发电的固体废料之一，含大量重金属，对环境危害极大。根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)的强制要求：生活垃圾焚烧飞灰应按危险废物管理。从表1中比较发现飞灰和粉煤灰以及水泥的化学成分相似。大量研究发现飞灰与粉煤灰相似，具有潜在火山灰特性，通过一定的化学手段，如碱激活、破坏飞灰外层的玻璃体等，释放活性SiO2、Al2O3，同时将网络聚集体解聚、瓦解成[SiO4]、[AlO4]等单体或双聚体等活性物，最终反应生成C-S-H、C-A-H等水硬性胶凝物质。表1各国垃圾焚烧飞灰的化学成分与325#水泥、粉煤灰的比较本专利技术中通过化学物质激活飞灰，即利用氧化石墨烯(GO)调控激活后的飞灰微观结构、水化产物及小孔溶液成分等来制备氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料、砂浆、混凝土，实现飞灰资源化综合利用。其中，α-烯烃磺酸钠(AOS)为一种表面活性剂，对垃圾焚烧飞灰中的碳有一定的包裹作用，能有效抑制碳对垃圾焚烧飞灰活性的影响。所述氧化石墨烯可以为单层或者多层的氧化石墨烯，在本实施例中，所述氧化石墨烯优选为1～5层的氧化石墨烯，所述氧化石墨烯的单层厚度为0.3～1.5nm，且单片所述氧化石墨烯的长度为5～25μm。所述减水剂优选为聚羧酸高性能减水剂(例如TJ-1系列聚羧酸高性能减水剂)。聚羧酸高性能减水剂是以聚羧酸盐为主体的多种高分子有机化合物，经接枝共聚生成的，具有极强的减水性能，属当今世界上技术领先的环保型混凝土外加剂，已广泛应用于水利、电力、港口、铁路、桥梁、公路、机场、军事工程以及各种工民建主体结构的混凝土施工。本专利技术进一步提出一种如上所述的氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：步骤S10、将氧化石墨烯溶解于1/3拌合水中，形成第一溶液；其中，所述氧化石墨烯溶解于拌合水中可以通过超声分散的方式进行，使所述氧化石墨烯充分溶解即可。当然，在其他实施例中，还可以通过其他常规的分散方法进行，例如快速搅拌等。步骤S20、将α-烯烃磺酸钠、三异丙醇胺和减水剂溶解于剩下的2/3拌合水中，形成第二溶液；步骤S30、将垃圾焚烧飞灰、425#水泥、硅灰、氢氧化钠和磷酸钠通过干拌混合形成粉料，然后向粉料中兑入第二溶液，进行第一次搅拌，再兑入第一溶液，进行第二次搅拌，得到氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料。先将垃圾焚烧飞灰、425#水泥、硅灰、氢氧化钠和磷酸钠通过干拌混合(5～10min)，得到混合粉料，然后向混合粉料中逐渐兑入步骤S20中制备的所述第二溶液，连续搅拌一段时间后，再兑入步骤S10中制备的所述第一溶液，快速搅拌一段时间后，即得所述氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料。在本实施例中，步骤S30具体可采用如下方式进行：将垃圾焚烧飞灰、425#水泥、硅灰、氢氧化钠和磷酸钠在强制式搅拌机中干拌混合5～10min形成粉料，然后向粉料中兑入所述第二溶液，于135～145r/min转速下搅拌5～10min，再兑入所述第一溶液，于280～290r/min转速下搅拌8～12min，即得到氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料，具有方法简单、操作性强的特点，施工方便且易于推广使用。当然，在其他实施例中，步骤S30实施时也可以采用其他类型的搅拌结进行搅拌，或者采用其他本领域常规本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：2.如权利要求1所述的氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：3.如权利要求1或2所述的氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料，其特征在于，所述氧化石墨烯的层数为1～5层，所述氧化石墨烯的单层厚度为0.3～1.5nm，且单片所述氧化石墨烯的长度为5～25μm。4.如权利要求1或2所述的氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。5.一种如权利要求1至4任意一项所述的氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氧化石墨烯溶解于1/3拌合水中，形成第一溶液；将α-烯烃磺酸钠、三异丙醇胺和减水剂溶解于剩下的2/3拌合水中，形成第二溶液；将垃圾焚烧飞灰、425#水泥、硅灰、氢氧化钠和磷酸钠通过干拌混合形成粉料，然后向粉料中兑入第二溶液，进行第一次搅拌，再兑入第一溶液，进行第二次搅拌，得到氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料。6.如权利要求5所述的氧化石墨烯改性飞灰建筑用胶凝材料的制备方法，其特征在于，将垃圾焚烧飞灰、425#水泥、硅灰、氢氧化钠和磷酸钠通过干拌混合形成粉料，然后向粉料中兑入第二溶液，进行第一次搅拌，再兑入第一溶液，进行第二次搅拌，得到氧化石墨烯改性飞灰建筑...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚静，石鲜明，张荣堂，李建芬，钟晶，卢爽，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42