一种超高韧性碱激发喷射混凝土及其制备方法技术

本申请涉及混凝土技术领域，具体公开了一种超高韧性碱激发喷射混凝土及其制备方法及其制备方法，包括以下重量份的组分：水泥400

【技术实现步骤摘要】
一种超高韧性碱激发喷射混凝土及其制备方法


[0001]本申请涉及混凝土
，更具体而言涉及一种超高韧性碱激发喷射混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]喷射混凝土是以压缩空气为动力，借助于混凝土喷射机械，将水泥、砂、石、速凝剂、外加剂及水等原材料按一定比例配合成混合料，通过管道输送，并以高速喷射到待喷面上的一种快速施工材料。
[0003]在一些大型的衬砌支护结构工程中，喷射混凝土支护与浇筑混凝土的支护形式相比，具有终凝时间快、早期强度高、施工方便灵活等特点，因此广泛应用于边坡、矿井、隧道、地下工程等混凝土施工环境中。但喷射混凝土存在后期强度较低、韧性相对较差、后期干燥收缩大易开裂、孔隙率较高、耐久性较差等问题，进而影响支护工程的使用寿命。
[0004]因此，仍然需要一种后期强度高、韧性好、不易开裂的喷射混凝土。

技术实现思路

[0005]为了改善喷射混凝土的后期强度较低、韧性相对较差、易开裂的问题，本申请的第一个目的在于提供一种超高韧性碱激发喷射混凝土。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种超高韧性碱激发喷射混凝土的制备方法，其具有操作简单、高强度、抗裂性能高的优点。
[0007]为实现上述的第一个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种超高韧性碱激发喷射混凝土，包括以下重量份的组分：水泥400
‑
600份、矿渣100
‑
200份、沸石粉90
‑
180份、氢氧化钠溶液20
‑
60份、水玻璃25
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45份、镍渣砂300
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600份、增稠剂3
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6份、改性聚丙烯腈纤维10
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50份、钢纤维30
‑
80份、萘系减水剂5
‑
12份、水250
‑
350份。
[0008]通过采用上述技术方案，矿渣、沸石粉和镍渣砂的加入，不仅增强了混凝土的强度，而且减少了水泥的用量，有助于节约资源，水泥具有凝胶作用，能够将矿渣、沸石粉和镍渣砂进行粘结，增强混凝土的密实性，添加氢氧化钠溶液和水玻璃，促使碱激发凝结时间加快，水玻璃的存在不仅增强混凝凝土的粘性，而且可以进一步调节碱激发水泥凝结时间，有助于混凝土的快速凝结，减小回弹损失，另外，沸石粉不但可以用来调整喷射混凝土凝结时间，还可以增加混凝土浆体稠度，有助于改善混凝土的密实性。
[0009]改性聚丙烯腈纤维与钢纤维的加入进一步提高混凝土各组分之间的结合性，改性聚丙烯腈纤维能够有效的调节混凝土的收缩、干缩和温度变化而引起的微裂纹，能够有效的减少混凝土产生裂纹的机率，同时配合矿渣、镍渣砂，大大改善混凝土的防裂抗渗性能、抗冲磨性能，镍渣砂还能够填充混凝土的孔隙，配合钢纤维，进而增加混凝土的韧性，从而提高混凝土的使用寿命。
[0010]优选的，所述水泥、沸石粉和改性聚丙烯腈纤维的重量比为20
‑
45:3
‑
12:1。
[0011]通过采用上述技术方案，通过进一步优化水泥、沸石粉和改性聚丙烯腈纤维之间
的配比，有助于进一步提高混凝土的强度、韧性和密实性，水泥能够包裹沸石粉，增强水泥与沸石粉之间的结合性，改性聚丙烯腈纤维的加入，进一步增强三者之间的结合性，同时有助于后续增加混凝土的强度和韧性。
[0012]优选的，所述改性聚丙烯腈纤维的制备方法，包括如下步骤：（1）将聚丙烯腈溶解在二甲基亚砜中，得到聚丙烯腈溶液，聚丙烯腈与二甲基亚砜的质量比为1:15
‑
25，过滤，待用；（2）将步骤（1）得到的聚丙烯腈溶液与氧化镍/石墨烯分散液混合，搅拌10
‑
24h，得到氧化镍/石墨烯改性的聚丙烯腈溶液；（3）将步骤（2）得到的氧化镍/石墨烯改性的聚丙烯腈溶液作为纺丝原液，经湿法或干喷湿纺纺丝工艺，制备得到氧化镍/石墨烯改性的聚丙烯腈原丝，然后经过水洗、水浴牵伸、上油、干燥致密度、蒸汽牵伸，即可得到氧化镍/石墨烯改性的聚丙烯腈纤维。
[0013]通过采用上述技术方案，采用溶液共混的方法将氧化镍/石墨烯分散液与聚丙烯腈溶液进行混合，待溶液混合均匀后，然后再将其进行纺丝、干洗，最后得到氧化镍/石墨烯改性的聚丙烯腈纤维，采用氧化镍/石墨烯进行改性聚丙烯腈纤维，使氧化镍/石墨烯填充了聚丙烯腈纤维外表面的孔隙，减少了聚丙烯腈纤维的缺陷，提高了聚丙烯腈纤维的机械强度，而且减小了氧化镍/石墨烯的团聚，在后续添加至混凝土中，氧化镍/石墨烯改性的聚丙烯腈纤维增强了混凝土的强度和韧性，同时氧化镍/石墨烯能够填充混凝土中的孔隙，进一步增强混凝土的密实性。而且此方法操作简单，原料易得，大大改善了聚丙烯腈纤维的力学性能。
[0014]优选的，步骤（2）中，所述氧化镍/石墨烯分散液与聚丙烯腈溶液混合的质量比为1:30
‑
80。
[0015]通过采用上述技术方案，通过优化氧化镍/石墨烯分散液与聚丙烯腈溶液之间的配比，使最终得到氧化镍/石墨烯改性的聚丙烯腈纤维具有较优的性能，如果氧化镍/石墨烯分散液的添加量过多，容易引起后续氧化镍/石墨烯在聚丙烯腈纤维上的团聚，不利于聚丙烯腈纤维的改性，进而降低了改性的聚丙烯腈纤维的力学性能，进一步影响后续混凝凝土的力学性能和密实性。
[0016]优选的，所述氧化镍/石墨烯分散液的制备方法，包括如下步骤：（1）将油胺加热至温度为180
‑
220℃，然后将硝酸镍、已醇和亚油酸混合均匀，加入至油胺中，升温至240
‑
280℃保温30
‑
50min，冷却至室温，用丙酮与正己烷进行清洗，然后溶于正己烷中，得到氧化镍溶液，待用；（2）将氧化石墨在温度为1100
‑
1200℃加热8
‑
12h，得到膨胀石墨，然后将膨胀石墨分散于乙二醇中，放入水热反应釜中200℃反应24h，得到还原氧化石墨烯，将还原氧化石墨烯分散于乙醇中，得到还原氧化石墨烯的分散液，待用；（3）将步骤（1）得到的氧化镍溶液与步骤（2）中的还原氧化石墨烯的分散液按体积比3
‑
6:1进行混合，并搅拌2
‑
5h，待搅拌均匀后得到氧化镍/石墨烯分散液。
[0017]通过采用上述技术方案，硝酸镍、乙醇和亚油酸进行混合，然后加入至油胺中，硝酸镍在高温下变成氧化镍，亚油酸作为引发剂，能够促进硝酸镍的反应，油胺作为纳米颗粒的形貌调节剂，能够调控纳米氧化镍的颗粒尺寸，有助于后续制备不同颗粒尺寸的氧化镍；氧化镍溶液与还原氧化石墨烯的分散液混合，得到氧化镍/石墨烯分散液，氧化镍具有小的
比表面积，容易吸附在石墨烯的表面，增大了石墨烯的比表面积，增强了石墨烯的吸附性，有助于后续改善混凝土的密实性，增加混凝土中的各组分之间的结合性，而且氧化镍/石墨烯的分散液具有一定的杀菌性，有助于提高混凝土的抗菌性。
[0018]优选的，所述油胺、硝酸镍、乙醇和亚油酸的配比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高韧性碱激发喷射混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：水泥400
‑
600份、矿渣100
‑
200份、沸石粉90
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180份、氢氧化钠溶液20
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60份、水玻璃25
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45份、镍渣砂300
‑
600份、增稠剂3
‑
6份、改性聚丙烯腈纤维10
‑
50份、钢纤维30
‑
80份、萘系减水剂5
‑
12份、水250
‑
350份。2.根据权利要求1所述的一种超高韧性碱激发喷射混凝土，其特征在于：所述水泥、沸石粉和改性聚丙烯腈纤维的重量比为20
‑
45:3
‑
12:1。3.根据权利要求1所述的一种超高韧性碱激发喷射混凝土，其特征在于：所述改性聚丙烯腈纤维的制备方法，包括如下步骤：（1）将聚丙烯腈溶解在二甲基亚砜中，得到聚丙烯腈溶液，聚丙烯腈与二甲基亚砜的质量比为1:15
‑
25，过滤，待用；（2）将步骤（1）得到的聚丙烯腈溶液与氧化镍/石墨烯分散液混合，搅拌10
‑
24h，得到氧化镍/石墨烯改性的聚丙烯腈溶液；（3）将步骤（2）得到的氧化镍/石墨烯改性的聚丙烯腈溶液作为纺丝原液，经湿法或干喷湿纺纺丝工艺，制备得到氧化镍/石墨烯改性的聚丙烯腈原丝，然后经过水洗、水浴牵伸、上油、干燥致密度、蒸汽牵伸，即可得到氧化镍/石墨烯改性的聚丙烯腈纤维。4.根据权利要求3所述的一种超高韧性碱激发喷射混凝土，其特征在于：步骤（2）中，所述氧化镍/石墨烯分散液与聚丙烯腈溶液混合的质量比为1:30
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80。5.根据权利要求3所述的一种超高韧性碱激发喷射混凝土，其特征在于：所述氧化镍/石墨烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈柏，张应波，杨冬，
申请(专利权)人：深圳市深建混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：