一种氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术属于工程材料技术领域，公开了一种氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土及其制备方法，包括以下制备原料：水泥基胶凝材料、氧化石墨烯、粗骨料、石英砂、减水剂和水。可明显提高铁尾矿陶粒混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量，显著提高陶粒混凝土的安全性以及扩大其在建筑行业的应用范围；其制备方法简单，造价成本低廉，便于工业化生产及应用，可适用于装配式建筑的非承重构建，显著降低其安全风险。险。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术涉及工程材料
，具体涉及一种氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]直到今天，普通硅酸盐水泥仍然是土木工程领域的首选建筑材料，因其来源广泛、价格低廉，成为建筑上无法被取代的胶凝材料。然而，水泥基胶凝材料缺陷在于它应变能力有限，导致其抗裂性、抗拉伸性能差。
[0003]纳米材料因其独特的材料属性，对水泥的水化进程有着明显的促进效果。纳米材料与水泥在纳米尺度上的相互作用而产生粘附现象，使得水泥基胶凝材料的强度以及密实性能都得到明显的提高。与普通纤维相比，氧化石墨烯在增强水泥基胶凝材料性能方面具有较为合理和更加适宜的长径比。在水化反应方面，氧化石墨烯对水泥水化起着晶种作用，促进水合产物的生长。水泥石破坏形态可知，氧化石墨烯能提高水泥石的延性。
[0004]目前陶粒混凝土在装配式建筑的应用主要是非承重构件，比如保温墙板、楼梯、内外隔墙板等构件。未来随着装配式建筑的进一步发展，提升陶粒混凝土性能至关重要。可见装配式建筑将成为建筑行业的主流方向，与此同时陶粒混凝土也将成为建筑行业的主流建材之一。相对于普通混凝土，陶粒混凝土具有自重轻、耐火性好、抗震性好、抗冻性好的特点，但是当两者具有相同水灰比时，陶粒混凝土的力学性能明显的低于普通混凝土，其力学性能的缺陷阻碍了陶粒混凝土的发展与应用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土及其制备方法，可明显提高铁尾矿陶粒混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量，显著提高陶粒混凝土的安全性以及扩大其在建筑行业的应用范围；其制备方法简单，造价成本低廉，便于工业化生产及应用，可适用于装配式建筑的非承重构建，显著降低其安全风险。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。
[0007](一)一种氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土，包括以下制备原料：水泥基胶凝材料、氧化石墨烯、粗骨料、石英砂、减水剂和水。
[0008]优选的，所述原料的用量为：粗骨料30.1％～34.6％、石英砂34.4％～38.3％、水泥基胶凝材料21.1％～25.2％和水7.8％～8.6％；所述氧化石墨烯占所述水泥基胶凝材料质量的0.02％～0.10％；所述减水剂占所述水泥基胶凝材料质量的1.70％～2.15％。
[0009]优选的，所述水泥基胶凝材料包含强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥和二级以上的粉煤灰。
[0010]进一步优选的，所述普通硅酸盐水泥的中位径(D50)为11.02μm
‑
15.10μm。
[0011]进一步优选的，所述粉煤灰的活性为65％～70％。
[0012]优选的，所述氧化石墨烯是比表面积为700～1500m2/g、长宽比为2500～10000、弹性模量为25～35GPa、抗拉强度为126～135MPa、直径为0.7nm
‑
5nm的单层碳纳米片。
[0013]优选的，所述粗骨料为铁尾矿陶粒。
[0014]优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水剂的减水率为20
‑
30％。
[0015]优选的，所述石英砂的纯度为97％
‑
99％，细度模数为0.75
‑
1.23。
[0016](二)一种氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0017]步骤1，将氧化石墨烯与水进行混合，搅拌，再进行超声波分散，得到氧化石墨烯水溶液；
[0018]步骤2，将所述氧化石墨烯水溶液与减水剂进行混合搅拌，得水剂；
[0019]步骤3，将粗骨料、石英砂、水泥基胶凝材料混合，搅拌，得到混合物；
[0020]步骤4，将所述水剂、所述混合物与水进行混合，搅拌，得到氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土。
[0021]优选的，步骤1中，所述超声波分散的超声波功率为971～1126w，所述超声波分散的时间间隔为1
‑
4s，所述超声波分散的分散时间为40～80min。
[0022]优选的，步骤1和步骤4中水的用量比为7:3。
[0023]优选的，步骤1中，所述搅拌的速度为700
‑
900rpm，搅拌的时间为5
‑
10分钟。
[0024]优选的，步骤2中，所述搅拌为人工搅拌，搅拌时间为5
‑
10min。
[0025]优选的，步骤3和步骤4中，所述搅拌采用混凝土搅拌机搅拌，所述搅拌为先低速搅拌5min，再高速搅拌10min，最后低速搅拌3分钟；所述低速为混凝土搅拌机自转的145
±
5r/min、公转60
±
5r/min；所述高速为混凝土搅拌机自转275
±
10r/min、公转120
±
10r/min。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0027](1)本专利技术提供的氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土可明显提高氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土的抗压强度、抗折强度和断裂韧性。利用不同含量的氧化石墨烯制备的氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土具有较好的耐久性，其28d具有较高的抗压强度和抗折强度，氧化石墨烯占水泥基胶凝材料的质量的0.02％～0.04％时最佳，其抗压强度，抗拉强度和弹性模量相对对比例1得到明显提升，能够适用于装配式建筑非承重构件。
[0028](2)本专利技术提供的氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土不影响其本身的弹性模量，本专利技术的氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土的制备方法简单，价格低廉，便于工业化生产及应用。
具体实施方式
[0029]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。
[0030]实施例1
[0031]一种氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土，包括以下质量百分比的原料：
[0032]粗骨料铁尾矿陶粒31.8％、细度模数1.13的石英砂36.5％、水泥基胶凝材料23.4％和水8.3％；氧化石墨烯占水泥基胶凝材料的质量的0.02％，聚羧酸高效减水剂占水泥基胶凝材料质量的2.0％。其中，铁尾矿陶粒的筒压强度为5.43MPa、堆积密度811kg/m3、表观密度1756kg/m3、吸水率5.94％。水泥基胶凝材料包含强度等级为42.5的普通硅酸盐水
泥和二级以上的粉煤灰，硅酸盐水泥的中位径(D50)为11.02μm
‑
15.10μm，粉煤灰的活性为68％。氧化石墨烯是比表面积为1000m2/g、长宽比为3000、弹性模量为32GPa、抗拉强度为130MPa、直径为2.5nm的单层碳纳米片。聚羧酸高效减水剂的碱水率为25.5％。石英砂的纯度为97％。
[0033]上述氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土，其特征在于，包括以下制备原料：水泥基胶凝材料、氧化石墨烯、粗骨料、石英砂、减水剂和水。2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土，其特征在于，所述原料的用量为：粗骨料30.1％～34.6％、石英砂34.4％～38.3％、水泥基胶凝材料21.1％～25.2％和水7.8％～8.6％；所述氧化石墨烯占所述水泥基胶凝材料质量的0.02％～0.10％；所述减水剂占所述水泥基胶凝材料质量的1.70％～2.15％。3.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土，其特征在于，所述水泥基胶凝材料包含强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥和二级以上的粉煤灰。4.根据权利要求3所述的氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥的中位径为11.02μm
‑
15.10μm；所述粉煤灰的活性为65％～70％。5.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土，其特征在于，所述氧化石墨烯是比表面积为700～1500m2/g、长宽比为2500～10000、弹性模量为25～35GPa、抗拉强度为126～135MPa、直径为0.7nm
‑
5nm的单层碳纳米片。6.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土，其特征在于，所述粗骨料为铁尾矿陶粒；所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水剂的减水率为20
‑
30％。7.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强铁尾矿陶粒混凝土，其特征在于，所述石英砂的纯度为97％<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓光，屈雅安，陶斌，王旭，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：