一种海洋腐蚀环境的碳纳米管增强LC3混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种海洋腐蚀环境的碳纳米管增强LC3混凝土及其制备方法，制备原料包括水泥、硅灰、粉煤灰、矿渣、煅烧粘土、石灰石、石膏、减水剂、水、细砂、碎石和碳纳米管。本发明专利技术通过加入碳纳米管改善混凝土材料典型的抗氯离子侵蚀性能和强度，可解决混凝土结构由于抗氯离子侵蚀性能不足而暴露出的严重安全性问题，提高抗侵蚀性能不足的工程结构的服役寿命。提高抗侵蚀性能不足的工程结构的服役寿命。提高抗侵蚀性能不足的工程结构的服役寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种海洋腐蚀环境的碳纳米管增强LC3混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于土木工程
，具体涉及一种海洋腐蚀环境的碳纳米管增强LC3混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国国力的快速增长和国家经济的不断进步，水泥基复合材料以其卓越的建筑性能成为目前应用最广的结构工程材料。近年来，我国水泥用量已经达到了全世界前列，然而，伴随着经济发展，我国土木、能源、水利、交通运输等工程对环境要求越来越高，从大型水利水电工程、港口工程到海洋工程、桥梁工程，这些工程无不受到海盐腐蚀的威胁。海洋环境下因氯离子进入混凝土中，并在钢筋表面集聚，会促使钢筋产生电化学腐蚀，从而锈蚀钢筋，使混凝土逐渐扩展，形成微裂缝，微裂缝的存在会改变混凝土内部的孔结构，增大孔隙率，使得混凝土吸水率增加、耐久性降低，而影响混凝土的抗渗能力。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种海洋腐蚀环境的碳纳米管增强LC3混凝土及其制备方法，以解决混凝土结构抗氯离子侵蚀能力低、力学性能和耐久性能较差的技术问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：提供一种海洋腐蚀环境的碳纳米管增强LC3混凝土，以1m3体积计，包括以下原料：水泥252
‑
315.1kg、硅灰10
‑
22.51kg、粉煤灰10
‑
45kg、矿渣15
‑
67.52kg、煅烧粘土20
‑
126kg、石灰石15
‑
63kg、石膏1
‑
9kg、减水剂0.9kg、水130.5
‑
202.5kg、细砂650.5
‑
755.1kg、碎石1045.2kg和碳纳米管0.3
‑
1.35kg。
[0005]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
[0006]进一步，以1m3体积计，包括以下原料：水泥252kg、硅灰22.51kg、粉煤灰45kg、矿渣67.52kg、煅烧粘土126kg、石灰石63kg、石膏9kg、减水剂0.9kg、水202.5kg、细砂650.5kg、碎石1045.2kg和碳纳米管1.35kg。
[0007]进一步，以1m3体积计，包括以下原料：水泥315.1kg、硅灰10kg、粉煤灰10kg、矿渣15kg、煅烧粘土20kg、石灰石15kg、石膏1kg、减水剂0.9kg、水130.5kg、细砂755.1kg、碎石1045.2kg和碳纳米管0.3kg。
[0008]本专利技术采取上述进一步技术方案的有益效果是：使用水泥作为胶凝材料，细砂和碎石作为骨料，增强混凝土的抗压强度，矿渣能减少水泥的用量，降低水化热、增进后期强度、提高抗渗和防腐蚀能力，粉煤灰加入混凝土中能填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层，使混凝土更加密实，抗压强度和抗渗性更强，且粉煤灰还能延缓水化速度，减少因水化热引起的升温，防止混凝土因水化热而开裂。矿渣中硫酸根含量低，减弱了硫酸根离子和氯离子的竞争力，使得矿渣结合氯离子生成盐类受硫酸根离子的影响小，且矿渣的水化产物碱性低，使矿渣结合氯离子的能力提升。碳纳米管能增强磨细矿渣的疏水性，并且填充于矿渣的孔隙之间，堵塞水泥中的毛细管通道，阻止氯离子的侵入。
[0009]进一步，水泥为P
·
O 42.5R级普通硅酸盐水泥；减水剂为减水率为30％的聚羧酸减水剂。
[0010]进一步，硅灰的烧矢量为5.25％、密度为2.1g/cm3、比表面积为22500m2/kg；
[0011]粉煤灰的烧矢量为2.73％、密度为2.38g/cm3、比表面积为345m2/kg；
[0012]矿渣的烧矢量为0.4％、密度为2.73g/cm3、比表面积为423m2/kg；
[0013]煅烧粘土的烧矢量为2.15％、比表面积为9.45m2/g、平均粒径为5.26μm；
[0014]石灰石的烧矢量为44.3％、比表面积为2.47m2/g、平均粒径为8.37μm；
[0015]石膏的平均粒径为24.38μm；
[0016]细砂的细度模数为2.75；
[0017]碎石的最大粒径为16mm、表观密度为2.45g/cm3。
[0018]本专利技术采取上述进一步技术方案的有益效果是：细砂的细度模数适宜，使混凝土施工和易性好，易搅拌，细砂填充于碎石之间的孔隙内，降低混凝土中空隙率，减少混凝土离析，提高混凝土强度。碎石能够有效提高混凝土的强度，合理控制碎石的粒径，并与细砂和粉煤灰形成合理级配，避免颗粒较大，使得碎石之间的孔隙较大，造成混凝土强度较低，从而提高混凝土的抗裂和抗渗性能。
[0019]进一步，碳纳米管为多壁碳纳米管，其纯度>90％、内径为5
‑
10nm、外径为8
‑
15nm、长度为5
‑
15μm、比表面积>256m2/g、密度为2.34g/cm3、杨氏模量为700
‑
900GPa、抗拉强度为100
‑
200Gpa。
[0020]本专利技术采取上述进一步技术方案的有益效果是：碳纳米管可以有效填充砂浆之间的微裂缝，混凝土中的毛细孔数量减少，并使其细化、曲化，进而更好的阻断连通的孔隙，提高混凝土的抗氯离子侵蚀的性能，改善混凝土的力学性能和耐久性能。
[0021]本专利技术还公开了海洋腐蚀环境的碳纳米管增强LC3混凝土的制备方法，包括以下步骤：先将碳纳米管与2％
‑
10％的水混合进行预分散；同时将细砂、碎石与水泥混合搅拌2
‑
10min，然后将硅灰、粉煤灰、矿渣、煅烧粘土、石灰石和石膏倒入水泥混合料中继续搅拌2
‑
10min，再将减水剂和剩余水倒入水泥混合料中搅拌2
‑
10min，最后将预先分散的碳纳米管倒入，并继续搅拌2
‑
10min，制得成品混凝土。
[0022]本专利技术还提供了海洋腐蚀环境的碳纳米管增强LC3混凝土在海洋工程中的应用。
[0023]本专利技术具有以下有益效果：通过掺加石灰石、煅烧粘土、碳纳米管优化混凝土的性能。当掺加碳纳米管时，一方面，碳纳米管的成核作用促进了水泥的水化，形成更多水化产物及高密度C
‑
S
‑
H凝胶的比例，从而降低材料的早期自收缩、减少早期微裂缝的生成，降低了混凝土中的大孔含量；另一方面，碳纳米管通过发挥其桥联作用，对混凝土内部的孔隙起到填充作用，并对混凝土内部的联通孔隙起到阻断作用，增强水泥基材料内部的界面过渡区。上述两种作用显著优化了混凝土的孔结构，提高混凝土结构的抗氯离子侵蚀性能，改善混凝土的力学性能和耐久性能。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实验例制备试件在盐雾环境下的氯离子含量变化图；
[0025]图2为本专利技术实验例制备试件在干湿循环环境下的氯离子含量变化图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋腐蚀环境的碳纳米管增强LC3混凝土，其特征在于，以1m3体积计，包括以下原料：水泥252
‑
315.1kg、硅灰10
‑
22.51kg、粉煤灰10
‑
45kg、矿渣15
‑
67.52kg、煅烧粘土20
‑
126kg、石灰石15
‑
63kg、石膏1
‑
9kg、减水剂0.9kg、水130.5
‑
202.5kg、细砂650.5
‑
755.1kg、碎石1045.2kg和碳纳米管0.3
‑
1.35kg。2.根据权利要求1所述的海洋腐蚀环境的碳纳米管增强LC3混凝土，其特征在于，以1m3体积计，包括以下原料：水泥252kg、硅灰22.51kg、粉煤灰45kg、矿渣67.52kg、煅烧粘土126kg、石灰石63kg、石膏9kg、减水剂0.9kg、水202.5kg、细砂650.5kg、碎石1045.2kg和碳纳米管1.35kg。3.根据权利要求1所述的海洋腐蚀环境的碳纳米管增强LC3混凝土，其特征在于，以1m3体积计，包括以下原料：水泥315.1kg、硅灰10kg、粉煤灰10kg、矿渣15kg、煅烧粘土20kg、石灰石15kg、石膏1kg、减水剂0.9kg、水130.5kg、细砂755.1kg、碎石1045.2kg和碳纳米管0.3kg。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的海洋腐蚀环境的碳纳米管增强LC3混凝土，其特征在于：所述水泥为P
·
O42.5R级普通硅酸盐水泥，所述减水剂为减水率为30％的聚羧酸减水剂。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的海洋腐蚀环境的碳纳米管增强LC3混凝土，其特征在于：所述硅灰的烧矢量为5.25％、密度为2.1g/cm...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅强，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：