【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料，尤其涉及一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的方法、产品及超高性能混凝土。
技术介绍
1、秸秆被用作电厂和蒸汽的燃料，燃烧之后产生的稻壳灰一般采用直接丢弃的处理方式，造成环境污染和资源浪费。因此秸秆灰的合理处理与利用越来越受到各界的关注与重视。
2、混凝土材料在服役过程中容易受到外界环境中无机盐侵蚀、雨水冲刷、外界荷载等影响，而缩短使用寿命。超高性能混凝土相对于普通混凝土具备更优异的耐久性，具有很大的应用前景。超高性能混凝土中不含有或含有极少的粗骨料，使用最大堆积密度理论进行设计，使用超高效减水剂，极低的水胶比，配合钢纤维增加混凝土的韧性，使其具有优异的力学性能与耐久性，被誉为最具创新的水泥基工程材料。但是超高性能混凝土中胶凝材料用量多，导致其成本较高。秸秆灰经过燃烧可以去除80％以上的碳，煅烧后的生物质灰具有良好的火山灰活性，可以替代部分水泥、硅灰、甚至石英粉作为活性填料，进而在保证使用质量的前提下节约成本，降低碳排放，缓解环境压力，在建筑领域的应用具有一定的可行性。秸秆灰中二氧化硅含量丰富，从粗烧的秸秆灰中通过一定的技术手段提取出纳米二氧化硅，对其进行改性后掺加到超高性能混凝土中，能够进一步改善超高性能混凝土的性能。
3、因此，如何利用粗烧秸秆制备得到纳米二氧化硅，并将其进行改性后应用至超高性能混凝土中是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的方法，包括以下步骤：
4、(1)将植物秸秆粗烧后煅烧，然后将所得秸秆灰与碱溶液混合煮沸，趁热过滤后，将所得溶液高温加压，并在二氧化碳气氛下高速离心雾化形成雾滴，再经压力喷雾干燥即得到纳米二氧化硅；
5、(2)将所得纳米二氧化硅与乙醇溶液混合后超声分散，然后加入硅烷偶联剂搅拌反应，反应结束后过滤、洗涤、干燥、研磨，得到改性亲水纳米二氧化硅。
6、优选的，步骤(1)中所述植物秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆、水稻秸秆、大豆秸秆中的一种。
7、优选的，步骤(1)中所述粗烧为户外粗烧，燃烧温度400-500℃；
8、所述煅烧的温度为500-700℃，时间为4-6h；
9、碱溶液为碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液，且其中碳酸钠的溶液浓度为24.0％，碳酸钠与氢氧化钠的质量比例为1:0.2；
10、所述秸秆灰与碱溶液的质量比为1:5；
11、所述秸秆灰粒径为100-200目；
12、所述煮沸的时间为3h；
13、所述高温加压的温度为550℃，压强为1mpa。
14、优选的，步骤(2)中所述乙醇溶液的体积浓度为50％；
15、所述纳米二氧化硅、乙醇溶液以及硅烷偶联剂的质量比为2：30：0.4；
16、所述搅拌反应时间为6h。
17、一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的方法制备得到的改性亲水纳米二氧化硅。
18、有益效果：为了改善超高性能混凝土的工作性以及微观结构，本专利技术在粗烧秸秆灰中通过技术手段提取到纳米二氧化硅，并对其进行改性掺加到超高性能混凝土中。纳米二氧化硅颗粒容易团聚，故本专利技术通过化学手段对纳米二氧化硅进行亲水性改善，再使纳米二氧化硅在水溶液中均匀分散。使用聚羧酸减水剂分散纳米二氧化硅还可以润滑颗粒表面，纳米二氧化硅在水泥基中作为“晶种”促进水泥水化，增加水化硅酸钙生成量，使得水泥基体更加密实，改善微观结构，进而增强抗渗性。
19、一种改性亲水纳米二氧化硅在制备超高性能混凝土中的应用。
20、一种纳米二氧化硅改性生物质灰超高性能混凝土，包括以下重量份数的原料：水泥82-88份、硅灰10份、秸秆灰2-8份、石英砂100份、高效减水剂0.8-1.2份、钢纤维2-4份以及改性亲水纳米二氧化硅1.0-1.5份、水19份。
21、优选的，所述生物质灰为步骤(1)中植物秸秆经粗烧并煅烧后得到的秸秆灰。
22、优选的，所述石英砂目数为16-26目、26-40目及40-70目以3.5：3：3.5的比例混合使用。
23、优选的，所述钢纤维为直径0.2mm，长度13mm，镀铜端钩钢纤维，抗拉强度大于2000mpa。
24、优选的，所述减水剂为聚羧酸盐类高效减水剂，减水率为40％。
25、有益效果：本专利技术通过对植物秸秆灰的煅烧方式、冷却方式、煅烧时间和煅烧温度进行改善来获得具有良好火山灰活性的秸秆灰，将其应用于超高性能混凝土中，煅烧后的秸秆灰中含有丰富的无定型二氧化硅，可以发生二次水化，消耗氢氧化钙产生水化硅酸钙凝胶，在一定程度上促进了水泥基的后期水化，削弱了氢氧化钙的负面影响；二次水化生成的水化硅酸钙填充在超高性能混凝土的水泥基孔隙中，改善了内部孔结构，降低了细骨料与水胶体之间的孔隙率，增加密实度，有效提高了混凝土的弹性模量，改善了水泥浆体的孔结构和水泥与石英砂之间的界面结构。
26、本专利技术从秸秆灰中制得改性亲水纳米二氧化硅，将其应用于超高性能混凝土中。由于秸秆灰的高吸水性，在极低的水胶比下，导致混凝土的工作性受到影响，掺加纳米二氧化硅可以有效的改善混凝土的工作性；纳米二氧化硅粒径小，增加了前期晶核位点，有效缩短诱导期，加快水泥水化，积累更多水化产物，明显的降低了混凝土的孔隙结构以及水泥浆体与钢纤维之间的连接性，增加了混凝土的早期强度；秸秆灰的火山灰性能主要体现在后期，前期强度欠佳，在与纳米二氧化硅的共同协作下可以得到工作性能优良、高力学性能的超高性能混凝土。
27、一种纳米二氧化硅改性生物质灰超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：将水和高效减水剂混合后，再加入改性亲水纳米二氧化硅得到混合悬浊液，然后将水泥、硅灰、石英砂和秸秆灰混合后，再依次加入所述混合悬浊液和钢纤维，即得到所述纳米二氧化硅改性生物质灰超高性能混凝土。
28、优选的，具体包括以下步骤：
29、(1)先将水和高效减水剂混合，搅拌1min，然后在无风室内边搅拌边向高效减水剂溶液中掺加改性亲水纳米二氧化硅粉末，全部溶解后再搅拌3分钟，制成纳米二氧化硅高效减水剂混合悬浊液；
30、(2)将水泥、硅灰、石英砂和秸秆灰加入搅拌器中，以60rpm转速搅拌2min，将干料混合均匀，缓慢加入纳米二氧化硅高效减水剂混合悬浊液，在60rpm转速下搅拌至浆体均匀，以少量多次的方式缓慢加入钢纤维，保持60rpm转速搅拌均匀后，即得到所述纳米二氧化硅改性生物质灰超高性能混凝土。
31、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
32、本专利技术从粗烧的秸秆灰中提取纳米二氧化硅，对纳米二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的方法，其特征在于，步骤(1)中所述粗烧为户外粗烧，燃烧温度400-500℃；
3.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的方法，其特征在于，步骤(1)中所述碱溶液为碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液，且其中碳酸钠的溶液浓度为24.0％，碳酸钠与氢氧化钠的质量比例为1：0.2。
4.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的方法，其特征在于，步骤(1)中所述所述煮沸的时间为3h；
5.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的方法，其特征在于，步骤(2)中所述乙醇溶液的体积浓度为50％；
6.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的方法，其特征在于，步骤(2)中所述纳米二氧化硅、乙醇溶液以及硅烷偶联剂的质量比为2：30：0.4。
7.如权利要求1-6任一项所述的一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的方法制备得到的改性
8.如权利要求7所述的改性亲水纳米二氧化硅在制备超高性能混凝土中的应用。
9.一种纳米二氧化硅改性生物质灰超高性能混凝土，其特征在于，包括以下重量份数的原料：水泥82-88份、硅灰10份、生物质灰2-8份、石英砂100份、高效减水剂0.8-1.2份、钢纤维2-4份、改性亲水纳米二氧化硅1.0-1.5份以及水19份。
10.一种纳米二氧化硅改性生物质灰超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的方法，其特征在于，步骤(1)中所述粗烧为户外粗烧，燃烧温度400-500℃；
3.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的方法，其特征在于，步骤(1)中所述碱溶液为碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液，且其中碳酸钠的溶液浓度为24.0％，碳酸钠与氢氧化钠的质量比例为1：0.2。
4.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的方法，其特征在于，步骤(1)中所述所述煮沸的时间为3h；
5.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备改性亲水纳米二氧化硅的方法，其特征在于，步骤(2)中所述乙醇溶液的体积浓度为50％；
<...【专利技术属性】
技术研发人员：王光洲，李强，冯永瑞，张金镯，高建华，李文雅，王福宏，马新刚，赵恒，陈文荣，司新秀，顾彬彬，李琴飞，黄世峰，
申请(专利权)人：平邑中联水泥有限公司，
类型：发明
国别省市：
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