【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于混凝土，具体涉及一种石墨尾矿高性能水泥砂浆及其制备方法。
技术介绍
1、随着我国建筑、交通等方面的快速发展，对于混凝土、砂浆的需求量也越来越大。据统计我国每年消耗混凝土约30亿立方米，需要砂石、骨料约60亿吨。如此巨大的需求量，对于建筑用的砂子等原料，需求量激增。在固体废弃物中石墨尾矿堆积量较大，将其应用于建筑材料中可以大量的消耗石墨尾矿，实现减少碳排放的目标，而且可以降低砂石成本。石墨尾矿是一种微细粉状固体，主要的化学成分为sio2、cao、al2o3及fe2o3等，具有活性较高的成分，可以作为细集料掺入到混凝土中，制备建筑材料等。虽然石墨尾矿可以作为细集料替代砂石是可行的，但还不能够完全替代砂石，目前的研究中都要考察石墨尾矿的最优掺量，以满足建筑工程的需求。
2、随着技术的发展进步，为了更好的满足现代建筑的需求，作为最主要的建筑材料的水泥基材料等已经逐渐向高强、高性能、多功能发展。为了改善水泥基材料的性能，增强水泥基材料的一些力学等性能，向其中添加纤维、炭黑、石墨烯及碳纳米管等增强材料是一种比较普遍的做法。其中碳纳米管由于自身的特性(质量轻、高比表面积、极高的纵横比等)具有优异的力学、电学和化学性能等性能，只需少量的掺入就能改善复合材料的性能。但碳纳米管在水泥基材料中的均匀分散是发挥出作用和价值的前提。虽然目前技术中有关石墨尾矿回收利用在建材中较多，碳纳米管用于增强水泥基材料的研究也常见，但将二者一起结合用于水泥材料的研究的较少。
技术实现思路
1、本
2、为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，包括如下步骤：
4、s1.按照质量及其比例称量原料，包括胶凝材料、细骨料、增强材料、减水剂和水，具体比例如下：
5、胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，其中水泥的质量为450g～520g、粉煤灰的质量为水泥质量的5wt％～20wt％；
6、细骨料由砂子和石墨尾矿组成，细骨料的总质量为1290g～1380g，石墨尾矿的质量为细骨料总质量的20wt％～40wt％；
7、增强材料为多壁碳纳米管，增强材料的质量为水泥的质量的0.04wt％～0.15wt％；
8、减水剂的质量为水泥质量的0.05wt％～0.12wt％；
9、水的质量为水泥质量的35wt％～50wt％；
10、s2.将称量好的一半质量的水，加入一部分减水剂，溶解后再加入多壁碳纳米管，搅拌后超声一定时间后，得到第一混合物，待用；
11、s3.将砂子和石墨尾矿在混合搅拌机中混合均匀后，得到第二混合物，备用；
12、s4.将步骤s2得到的第一混合物、水泥、剩余的减水剂、剩余的一半质量的水加入到搅拌锅中搅拌一定时间，得到第三混合物，待用；
13、s5.将步骤s3得到的第二混合物加入到步骤s4得到的第三混合物中，在搅拌锅中继续搅拌，然后再高速搅拌一定时间后，得到石墨尾矿高性能水泥砂浆。
14、进一步的，步骤s1中多壁碳纳米管为羟基碳纳米管、羧基碳纳米管中的一种，多壁碳纳米管的纯度>95％，直径为10nm～20nm、长度为10μm～30μm。
15、进一步的，步骤s1中石墨尾矿的粒度<1.25mm，石墨尾矿经过高温活化后备用，石墨尾矿的高温活化方法为在温度为720℃～780℃条件下高温活化1.5h～2.5h。
16、进一步的，步骤s1中砂子为普通建筑用砂，砂子过方孔筛，粒度<4.75mm，细度模数为2.0。
17、进一步的，步骤s1中减水剂为聚羧酸减水剂。
18、进一步的，步骤s2中超声时间为30min～40min。
19、进一步的，步骤s3中在混合搅拌机中混合时间为5min～10min。
20、进一步的，步骤s4中搅拌锅中搅拌时间为90s～120s。
21、进一步的，步骤s5中在搅拌锅中继续搅拌时间为60s～90s，然后再高速搅拌时间为150s～200s。
22、一种石墨尾矿高性能水泥砂浆，按照所述的一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法制备得到，所述一种石墨尾矿高性能水泥砂浆包括胶凝材料、细骨料、增强材料、减水剂和水，具体比例如下：
23、胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，其中水泥的质量为450g～520g、粉煤灰的质量为水泥质量的5wt％～20wt％；
24、细骨料由砂子和石墨尾矿组成，细骨料的总质量为1290g～1380g，石墨尾矿的质量为细骨料总质量的20wt％～40wt％；
25、增强材料为多壁碳纳米管，增强材料的质量为水泥的质量的0.04wt％～0.15wt％；
26、减水剂的质量为水泥质量的0.05wt％～0.12wt％；
27、水的质量为水泥质量的35wt％～50wt％。
28、本专利技术的有益效果：
29、本专利技术所述的一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，所选的增强材料为多壁碳纳米管，主要为带有官能的多壁碳纳米管，如羧基碳纳米管、羧基碳纳米管等，其纯度均>95％，直径为10-20nm，长度为10-30μm。优选地碳纳米管的含量为所述水泥质量的0.05％～0.12％。碳纳米管六边形结构，因自身的结构性质导致在水中的溶解性差、容易团聚、不易分散。这种自聚集的倾向致使与水泥基材料作用效果差，限制了其在水泥基材料中的应用。本专利技术为了制备均匀的碳纳米管溶液，选择了带有官能团的多壁碳纳米管，同时以减水剂作为碳纳米管的分散剂，将碳纳米管和减水剂一起加入水中，搅拌后经过超声处理后制得分散的碳纳米管溶液
30、本专利技术所述的一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，将固体废弃物石墨尾矿、粉煤灰和碳纳米管一起掺入水泥砂浆中，提供一种石墨尾矿高性能水泥砂浆。一方面回收利用石墨尾矿替代部分砂作为细集料，粉煤灰替代一部分水泥，降低制备成本；另一方面掺入很少量的碳纳米管作为增强材料来获得高性能的水泥砂浆。
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1.一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，其特征在于，步骤S1中多壁碳纳米管为羟基碳纳米管、羧基碳纳米管中的一种，多壁碳纳米管的纯度>95％，直径为10nm～20nm、长度为10μm～30μm。
3.根据权利要求2所述的一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，其特征在于，步骤S1中石墨尾矿的粒度<1.25mm，石墨尾矿经过高温活化后备用，石墨尾矿的高温活化方法为在温度为720℃～780℃条件下高温活化1.5h～2.5h。
4.根据权利要求3所述的一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，其特征在于，步骤S1中砂子为普通建筑用砂，砂子过方孔筛，粒度<4.75mm，细度模数为2.0。
5.根据权利要求4所述的一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，其特征在于，步骤S1中减水剂为聚羧酸减水剂。
6.根据权利要求5所述的一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，其特征在于，步骤S2中超声时间为30min～40min。
7.
8.根据权利要求7所述的一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，其特征在于，步骤S4中搅拌锅中搅拌时间为90s～120s。
9.根据权利要求9所述的一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，其特征在于，步骤S5中在搅拌锅中继续搅拌时间为60s～90s，然后再高速搅拌时间为150s～200s。
10.一种石墨尾矿高性能水泥砂浆，按照权利要求1-9中任一项所述的一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法制备得到，其特征在于，所述一种石墨尾矿高性能水泥砂浆包括胶凝材料、细骨料、增强材料、减水剂和水，具体比例如下：
...【技术特征摘要】
1.一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，其特征在于，步骤s1中多壁碳纳米管为羟基碳纳米管、羧基碳纳米管中的一种，多壁碳纳米管的纯度>95％，直径为10nm～20nm、长度为10μm～30μm。
3.根据权利要求2所述的一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，其特征在于，步骤s1中石墨尾矿的粒度<1.25mm，石墨尾矿经过高温活化后备用，石墨尾矿的高温活化方法为在温度为720℃～780℃条件下高温活化1.5h～2.5h。
4.根据权利要求3所述的一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，其特征在于，步骤s1中砂子为普通建筑用砂，砂子过方孔筛，粒度<4.75mm，细度模数为2.0。
5.根据权利要求4所述的一种石墨尾矿高性能水泥砂浆的制备方法，其特征在于，步骤s1中减水剂为...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁会敏，唐诗洋，张玥，杨光，陈越，王晓栋，
申请(专利权)人：黑龙江省能源环境研究院，
类型：发明
国别省市：
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