一種ca砂漿用功能性納米材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種CA砂漿用功能性納米材料，以重量份計，包括以下組分：納米氧化硅20?30份，納米氧化鋅5?8份，納米氧化鋁10?15份，空心玻璃微珠3?6份，碳納米管1?3份，納米蒙脫土5?10份，納米凹凸棒土4?9份。本發(fā)明還公開了該CA砂漿用功能性納米材料的制備方法。本發(fā)明公開的CA砂漿用功能性納米材料與CA砂漿的相容性好，其可以有效提高CA砂漿的抗壓強度和其他性能。
【專利說明】
一種CA砂漿用功能性納米材料
技術領域：
[0001] 本發(fā)明涉及道路材料技術領域，具體的涉及一種CA砂漿用功能性納米材料。
【背景技術】：
[0002] 水泥乳化瀝青砂漿(CA)是我國高速公路板式無砟軌道結構中的充填層材料，由乳 化瀝青、水泥、細骨料、水、消泡劑、減水劑、鋁粉等材料采用特定設備及工藝拌制制成，具有 良好的自流平性。在稍小的壓力下，可完全填滿支撐結構間的間隙（2-5cm)，并可對一些混 凝土結構的變形損傷在某一限度內進行修補。
[0003] 隨著我國高速、快速鐵路板式軌道的快速發(fā)展，水泥乳化瀝青砂漿研究成為熱點。 水泥乳化瀝青砂漿作為板式無砟軌道結構的關鍵組成組分，對辦證軌道平順性起到了填 充、承力、傳力、緩沖的作用，是保證列車在高速運行下平穩(wěn)、舒適的關鍵材料。由于CA砂漿 所起到的作用就決定了其必須具有優(yōu)異的力學性能。
[0004]納米材料是指尺寸小于100nm的納米粒子構成的材料的總稱。由于納米粒子是處 在原子簇和宏觀物體交界的過渡區(qū)域，它具有表面效應、小尺寸效應和宏觀兩字隧道效應。 因而納米材料具有異于普通材料的光、電、磁、熱、力學、機械等性能。根據物理形態(tài)劃分，納 米材料大致可分為納米粉末(納米顆粒）、納米纖維(納米管、納米線）、納米膜、納米塊體和 納米相分離液體等五類，其加入到水泥乳化瀝青砂漿中，可以有效提高其強度和其他性能。
[0005] 中國專利（200910099083.3)公開了一種CA砂漿用納米材料，包括納米二氧化硅 30-45 %，納米碳酸鈣50-65 %，納米級氧化鋅5-10 %，其配方設計合理，能有效提高CA砂漿 的抗壓強度，改善CA砂漿技術性能，但是其與CA砂漿的相容性差，需要添加特定的分散劑才 能實現其良好的分散性，大大增加了生產成本。

【發(fā)明內容】
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[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種CA砂漿用功能性納米材料，其與CA砂漿的相容性好，其 可以有效提尚CA砂衆(zhòng)的抗壓強度和其他性能。
[0007] 為實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：
[0008] -種CA砂漿用功能性納米材料，以重量份計，包括以下組分：
[0009] 納米氧化硅20-30份，
[0010] 納米氧化鋅5-8份，
[0011] 納米氧化鋁10-15份，
[0012] 空心玻璃微珠3-6份，
[0013] 碳納米管1-3份，
[0014]納米蒙脫土 5-10份，
[0015] 納米凹凸棒土 4_9份。
[0016] 作為上述技術方案的優(yōu)選，一種CA砂漿用功能性納米材料，以重量份計，包括以下 組分：
[0017] 納米氧化硅30份，
[0018] 納米氧化鋅6份，
[0019] 納米氧化鋁12份，
[0020]空心玻璃微珠4份，
[0021]碳納米管2.5份，
[0022]納米蒙脫土6份，
[0023] 納米凹凸棒土 5份。
[0024]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述納米氧化硅為平均粒徑為20-30nm的多孔氧化硅 材料。
[0025]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述納米氧化鋅平均粒徑為20-30nm。
[0026] 作為上述技術方案的優(yōu)選，所述納米氧化鋁的平均粒徑為10_20nm。
[0027] 作為上述技術方案的優(yōu)選，所述空心玻璃微珠的平均粒徑為50-80nm。
[0028]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述納米凹凸棒土的直徑為5-10nm，長度為20-30nm〇 [0029]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述碳納米管的直徑為5-10nm，長度為10-20nm〇
[0030] 作為上述技術方案的優(yōu)選，其在添加到CA砂漿之前需進行改性，改性的步驟為:將 納米氧化硅、氧化鋅、氧化鋁和空心玻璃微珠和去離子水混合攪拌均勻，加入桐油酸和椰油 酸的混合物，升溫至80-90°C，回流2-5小時，冷卻至室溫，加入碳納米管、納米蒙脫土和納米 凹凸棒土，在1000W的功率小超聲1 -3小時，過濾，烘干，得到改性納米材料。
[0031] 作為上述技術方案的優(yōu)選，所述桐油酸和椰油酸的質量比為1:2-5。
[0032]本發(fā)明具有以下有益效果：
[0033] (1)納米材料經過改性后與CA砂漿具有良好的相容性，且其表面具有許多的活性 基團，可以與水泥瀝青砂漿形成穩(wěn)定的三維網絡結構，且在超聲的作用下，納米顆?？梢杂?效輔助在納米蒙脫土的層與層之間，避免了納米顆粒的團聚，從而使得納米蒙脫土的層更 薄，性能更優(yōu)異；
[0034]本發(fā)明提供的CA砂漿用納米材料可以有效提高CA砂漿的抗壓強度和其他性能，且 其生產成本低，制備方法簡單。
【具體實施方式】：
[0035] 為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實施例對本發(fā)明進一步說明，實施例只用于解 釋本發(fā)明，不會對本發(fā)明構成任何的限定。
[0036] 實施例1
[0037] -種CA砂漿用功能性納米材料，以重量份計，包括以下組分：
[0038] 納米氧化硅20份，
[0039] 納米氧化鋅5份，
[0040] 納米氧化鋁10份，
[00411空心玻璃微珠3份，
[0042]碳納米管1份，
[0043]納米蒙脫土5份，
[0044] 納米凹凸棒土4份。
[0045] 實施例2
[0046] -種CA砂漿用功能性納米材料，以重量份計，包括以下組分：
[0047] 納米氧化硅30份，
[0048] 納米氧化鋅8份，
[0049] 納米氧化鋁15份，
[0050] 空心玻璃微珠6份，
[0051 ]碳納米管3份，
[0052]納米蒙脫土 10份，
[0053] 納米凹凸棒土 9份。
[0054] 實施例3
[0055] -種CA砂漿用功能性納米材料，以重量份計，包括以下組分：
[0056] 納米氧化硅30份，
[0057] 納米氧化鋅6份，
[0058] 納米氧化鋁12份，
[0059]空心玻璃微珠4份，
[0060] 碳納米管2.5份，
[00611納米蒙脫土6份，
[0062] 納米凹凸棒土 5份。
[0063] 實施例4
[0064] -種CA砂漿用功能性納米材料，以重量份計，包括以下組分：
[0065] 納米氧化硅22份，
[0066] 納米氧化鋅6份，
[0067] 納米氧化鋁11份，
[0068] 空心玻璃微珠4份，
[0069] 碳納米管1.5份，
[0070]納米蒙脫土6份，
[0071] 納米凹凸棒土5份。
[0072] 實施例5
[0073] -種CA砂漿用功能性納米材料，以重量份計，包括以下組分：
[0074] 納米氧化硅24份，
[0075] 納米氧化鋅7份，
[0076] 納米氧化鋁12份，
[0077]空心玻璃微珠5份，
[0078] 碳納米管2份，
[0079]納米蒙脫土7份，
[0080] 納米凹凸棒土6份。
[0081 ] 實施例6
[0082] -種CA砂漿用功能性納米材料，以重量份計，包括以下組分：
[0083] 納米氧化硅26份，
[0084] 納米氧化鋅7.5份，
[0085] 納米氧化鋁13份，
[0086] 空心玻璃微珠5.5份，
[0087] 碳納米管2.5份，
[0088]納米蒙脫土8份，
[0089] 納米凹凸棒土 8份。
[0090] 將本發(fā)明實施例1-6中經本發(fā)明所述改性方法改性后與CA砂漿混合，具體為水泥 1 〇〇份、細骨料220份、消泡劑0.55份、膨脹劑10份、瀝青乳液180份、水25份、納米材料3份，混 合攪拌后對其進行性能檢測，其中對比例為未添加納米材料的CA砂漿。
[0091] 水泥為強度等級42.5R的普通硅酸鹽水泥。細骨料為潔凈、堅硬、不含有泥土和有 機質等有害雜質河沙，最大粒徑小于2.5_，細度模數為1.4-2.2，消泡劑為水性有機娃類消 泡劑，膨脹劑為UEA型混凝土膨脹劑，瀝青乳液為普通陽離子瀝青乳液。
[0092]測試結果如表1所示：
[0093] 表 1
[0094]
[0095] 從表1來看，本發(fā)明制備的CA砂漿用納米材料與CA砂漿的相容性好，可以有效提高 CA砂漿的抗壓強度和抗凍性能。
【主權項】
1. 一種CA砂漿用功能性納米材料，其特征在于，以重量份計，包括以下組分： 納米氧化娃20-30份， 納米氧化鋅5-8份， 納米氧化錯10-15份， 空心玻璃微珠3-6份， 碳納米管1-3份， 納米蒙脫土 5-10份， 納米凹凸棒土 4-9份。2. 如權利要求1所述的一種CA砂漿用功能性納米材料，其特征在于，以重量份計，包括 以下組分： 納米氧化娃30份， 納米氧化鋅6份， 納米氧化鋁12份， 空心玻璃微珠4份， 碳納米管2.5份， 納米蒙脫土 6份， 納米凹凸棒土 5份。3. 如權利要求1所述的一種CA砂楽;用功能性納米材料，其特征在于，所述納米氧化娃為 平均粒徑為20-30nm的多孔氧化硅材料。4. 如權利要求1所述的一種CA砂楽;用功能性納米材料，其特征在于，所述納米氧化鋅平 均粒徑為20-30nm。5. 如權利要求1所述的一種CA砂楽;用功能性納米材料，其特征在于，所述納米氧化錯的 平均粒徑為10-20nm。6. 如權利要求1所述的一種CA砂楽;用功能性納米材料，其特征在于，所述空心玻璃微珠 的平均粒徑為50-80nm。7. 如權利要求1所述的一種CA砂楽;用功能性納米材料，其特征在于，所述納米凹凸棒土 的直徑為5-10nm，長度為20_30nm〇8. 如權利要求1所述的一種CA砂漿用功能性納米材料，其特征在于，所述碳納米管的直 徑為5-10nm，長度為10_20nm。9. 如權利要求1至8任一所述的一種CA砂漿用功能性納米材料，其特征在于，其在添加 到CA砂漿之前需進行改性，改性的步驟為:將納米氧化硅、氧化鋅、氧化鋁和空心玻璃微珠 和去離子水混合攪拌均勻，加入桐油酸和椰油酸的混合物，升溫至80-90°C，回流2-5小時， 冷卻至室溫，加入碳納米管、納米蒙脫土和納米凹凸棒土，在1000W的功率小超聲1-3小時， 過濾，烘干，得到改性納米材料。10. 如權利要求9所述的一種CA砂漿用功能性納米材料，其特征在于，所述桐油酸和椰 油酸的質量比為1:2-5。
【文檔編號】C04B22/08GK105837076SQ201610173221
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】嚴連慶
【申請人】湖州新奧克化工有限公司