一種改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料及其制備方法，所述改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料由常見建筑原料、化工原料和城市廢棄物等復(fù)合而成。本改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料中的原料易得且貨源充足，加工制備簡(jiǎn)單，成本低廉，極大促進(jìn)了混凝土材料組成與結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化。本發(fā)明解決了現(xiàn)有水泥基復(fù)合材料在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和蒸汽養(yǎng)護(hù)條件下無法達(dá)到抗壓強(qiáng)度420MPa以上、抗折強(qiáng)度78MPa以上、氯離子擴(kuò)散系數(shù)3.15×10?12m2/s以下的難題，大幅度提高了成型后復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗氯鹽侵蝕性，適用于混凝土設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為420MPa的大型土木工程結(jié)構(gòu)抗氯鹽侵蝕性材料。
【專利說明】
一種改性生態(tài)納米顆粒増強(qiáng)水泥基復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于建筑材料和基礎(chǔ)工程建設(shè)領(lǐng)域，涉及一種水泥基復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超尚性能水泥基復(fù)合材料是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種新材料，具有超尚的強(qiáng)度、耐久性和工作性，最先出現(xiàn)在法國。與普通水泥基復(fù)合材料和高性能水泥基復(fù)合材料相比，其具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐久性，并且由于在其體系內(nèi)摻加了大量的纖維，在受力開裂過程中存在多縫開裂和應(yīng)變強(qiáng)化的過程，韌性顯著提高，具有極強(qiáng)的阻裂能力。最近十幾年來，由于其具有相同或超過金屬和有機(jī)高分子材料的優(yōu)異性能，超高性能水泥基復(fù)合材料進(jìn)入了機(jī)械制造、電子工業(yè)以及航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域，大大的拓寬了這一無機(jī)非金屬材料的應(yīng)用范圍?？梢灶A(yù)見，超高性能水泥基復(fù)合材料在未來必將獲得更為廣泛的應(yīng)用。同時(shí)我們注意到納米材料的價(jià)格非常昂貴，這使得納米材料增強(qiáng)超高性能水泥基復(fù)合材料價(jià)格也大幅上升，很難大規(guī)模推廣應(yīng)用。在氯鹽環(huán)境(如海洋環(huán)境、除冰鹽環(huán)境、鹽堿地環(huán)境以及水中和土中含有大量氯離子的環(huán)境等)中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)有上百年的歷史，但以普通硅酸鹽水泥制備混凝土?xí)r，由于混凝土的抗氯鹽侵蝕能力較差，結(jié)構(gòu)中的鋼筋很快鎊蝕，從而導(dǎo)致建筑物的過早破壞。因此，如何制備尚強(qiáng)度等級(jí)的超尚性能水泥基復(fù)合材料，同時(shí)降低其工藝成本及提高抗氯鹽侵蝕性，這始終是超高性能水泥基復(fù)合抗氯鹽侵蝕性材料推廣應(yīng)用的技術(shù)難題。
[0003]活性炭是目前廢棄椰殼深加工的主要產(chǎn)品，椰殼被燒成椰殼炭，進(jìn)一步活化制成椰殼活性炭。I噸椰殼可以加工300千克左右的椰殼炭，可進(jìn)一步提煉出120千克左右的椰殼活性炭。作為一種優(yōu)質(zhì)的功能強(qiáng)大的吸附劑，椰殼活性炭的用途非常廣泛，可用于凈化空氣和飲用水，從天然氣中提取汽油、提純煤油、氨和乙炔，過濾毒氣，還可用于制造干電池和香煙的過濾嘴以及制糖、醫(yī)藥、化工、食品、試劑、釀造和環(huán)保等行業(yè)的脫色精制、除臭、除味、消毒和凈化等。而傳統(tǒng)的普通活性炭水泥基復(fù)合材料具備調(diào)節(jié)室內(nèi)建筑物濕度平衡和除臭殺菌的功能。同時(shí)，為適應(yīng)城市化發(fā)展需要和緩解日益增加的城市生活垃圾處置壓力，近年來我國已有不少城市，如上海、常州等，開始或計(jì)劃興建大型生活垃圾焚燒廠。焚燒可大大減少生活垃圾的量(減少90%左右的體積)，但仍有20%?30%的質(zhì)量留在了灰渣當(dāng)中。如何有效回收利用各種垃圾和廢棄物，這對(duì)于節(jié)省能源、資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高水泥基復(fù)合材料材料的各項(xiàng)重要性能，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料及其制備方法，在回收利用椰殼廢棄物、城市垃圾焚燒灰渣、廢舊輪胎以及農(nóng)作物秸桿的同時(shí)大大降低了混凝土的密度，極大的提高了混凝土的抗震和變形能力，改變了普通混凝土脆性破壞的模式，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)變硬化。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，按照重量份的原料包括:水泥15?25份、經(jīng)微波-超聲波聯(lián)合改性處理的生態(tài)納米顆粒30?50份、秸桿纖維15?25份、聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑2?4份、聚羧酸類減水劑4?8份和有機(jī)硅消泡粉2?4份;所述生態(tài)納米顆粒，按照重量份的納米級(jí)組分為:椰殼活性炭顆粒I?3份、城市垃圾焚燒灰渣顆粒4?6份和廢舊輪胎橡膠顆粒2?4份。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，按照重量份的原料包括:水泥20份、經(jīng)微波-超聲波聯(lián)合改性處理的生態(tài)納米顆粒40份、秸桿纖維20份、聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑3份、聚羧酸類減水劑6份和有機(jī)硅消泡粉3份;所述生態(tài)納米顆粒，按照重量份的納米級(jí)組分為:椰殼活性炭顆粒2份、城市垃圾焚燒灰渣顆粒5份和廢舊輪胎橡膠顆粒3份。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為52.5?62.5的硅酸鹽水泥。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述秸桿纖維由廢棄農(nóng)作物秸桿制成，其直徑為0.1?0.3mm，長(zhǎng)度為 1 ?15mm。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述椰殼活性炭顆粒由廢棄椰殼制成。
[0010]所述改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的制備方法，具體步驟為:
(1)首先將生態(tài)納米顆粒與聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑混合干拌I?2分鐘，再加水沒過生態(tài)納米顆粒，隨后在攪拌的條件下對(duì)其進(jìn)行微波-超聲波聯(lián)合改性處理，所述微波-超聲波聯(lián)合改性處理的處理溫度為150 °C?250°C，處理時(shí)間為20?30分鐘；處理后將漿體置于真空干燥箱中，在40°C?60°C溫度范圍內(nèi)真空干燥6?8小時(shí)，得到改性生態(tài)納米顆粒；
(2)將步驟(I)得到的改性生態(tài)納米顆粒與水泥一起在砂漿攪拌容器中干拌4?6分鐘；隨后在攪拌的條件下加入聚羧酸類減水劑和有機(jī)硅消泡粉的水溶液;最后加入秸桿纖維，并持續(xù)攪拌4?6分鐘，即可得到改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的半成品；
(3)將改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的半成品裝入模具內(nèi)，覆蓋一層塑料膜密封，20 ± 2 °(:條件下帶模養(yǎng)護(hù)3天后拆模;再經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)90天或85 V蒸養(yǎng)5天，可得到抗壓強(qiáng)度420MPa以上、抗折強(qiáng)度78MPa以上、氯離子擴(kuò)散系數(shù)3.15 X 10—1VVs以下的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，步驟(I)中所述微波-超聲波聯(lián)合改性處理的處理溫度為200°C，處理時(shí)間為25分鐘。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明利用改性生態(tài)納米顆粒水泥大量取代水泥，通過多元復(fù)合技術(shù)的有效和高效利用，大大促進(jìn)了混凝土材料組成與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，改性生態(tài)納米顆粒的特殊物化效應(yīng)(顆粒形態(tài)效應(yīng)、微集料效應(yīng)、表面效應(yīng)等)使得結(jié)構(gòu)更加致密、纖維分散更加均勻，充分發(fā)揮其骨架增強(qiáng)作用，在簡(jiǎn)單成型工藝及養(yǎng)護(hù)制度下，成功制備出了抗壓強(qiáng)度420MPa、抗折強(qiáng)度78MPa以上的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料。
[0013](2)本發(fā)明制備的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料還具有較高的抗氯鹽侵蝕性能，其氯離子擴(kuò)散系數(shù)在3.15 X 10—1VVs以下；由于廢舊輪胎顆粒的粒徑較小，可以填充在水泥和摻合料的空隙中，從而降低空隙率，提高混凝土致密性及其抗氯鹽侵蝕性能;而且改性生態(tài)納米顆粒也具有一定的激發(fā)水泥早期水化的作用，這也會(huì)進(jìn)一步提高混凝土抗氯鹽侵蝕性能。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0015]實(shí)施例1
一種改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，按照重量份的原料包括:水泥15份、經(jīng)微波-超聲波聯(lián)合改性處理的生態(tài)納米顆粒30份、秸桿纖維15份、聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑2份、聚羧酸類減水劑4份和有機(jī)硅消泡粉2份;所述生態(tài)納米顆粒，按照重量份的納米級(jí)組分為:椰殼活性炭顆粒I份、城市垃圾焚燒灰渣顆粒4份和廢舊輪胎橡膠顆粒2份。所述水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為52.5的硅酸鹽水泥。所述秸桿纖維由廢棄農(nóng)作物秸桿制成，其直徑為0.1mm，長(zhǎng)度為10mm。
[0016]—種改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的制備方法，具體步驟為:
(1)首先將生態(tài)納米顆粒與聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑混合干拌I?2分鐘，再加水沒過生態(tài)納米顆粒，隨后在攪拌的條件下對(duì)其進(jìn)行微波-超聲波聯(lián)合改性處理，所述微波-超聲波聯(lián)合改性處理的處理溫度為150°C，處理時(shí)間為20分鐘;處理后將漿體置于真空干燥箱中，在400C?60°(:溫度范圍內(nèi)真空干燥6?8小時(shí)，得到改性生態(tài)納米顆粒；
(2)將步驟(I)得到的改性生態(tài)納米顆粒與水泥一起在砂漿攪拌容器中干拌4?6分鐘；隨后在攪拌的條件下加入聚羧酸類減水劑和有機(jī)硅消泡粉的水溶液;最后加入秸桿纖維，并持續(xù)攪拌4?6分鐘，即可得到改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的半成品；
(3)將改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的半成品裝入模具內(nèi)，覆蓋一層塑料膜密封，20±2°C條件下帶模養(yǎng)護(hù)3天后拆模;再經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)90天，可得到抗壓強(qiáng)度420MPa以上、抗折強(qiáng)度78MPa以上、氯離子擴(kuò)散系數(shù)3.15X10—12m2/S以下的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料。
[0017]上述工藝制備得到的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，測(cè)得其力學(xué)性能及氯離子擴(kuò)散系數(shù)如下:抗壓強(qiáng)度(90d)422.4MPa，抗折強(qiáng)度(90d)78.05MPa，氯離子擴(kuò)散系數(shù)為 3.05X10—1Ws0
[0018]實(shí)施例2
一種改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，按照重量份的原料包括:水泥15份、經(jīng)微波-超聲波聯(lián)合改性處理的生態(tài)納米顆粒30份、秸桿纖維15份、聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑2份、聚羧酸類減水劑4份和有機(jī)硅消泡粉2份;所述生態(tài)納米顆粒，按照重量份的納米級(jí)組分為:椰殼活性炭顆粒2份、城市垃圾焚燒灰渣顆粒5份和廢舊輪胎橡膠顆粒3份。所述水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為52.5的硅酸鹽水泥。所述秸桿纖維由廢棄農(nóng)作物秸桿制成，其直徑為0.2mm，長(zhǎng)度為 13mm。
[0019]—種改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的制備方法，具體步驟為:
(1)首先將生態(tài)納米顆粒與聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑混合干拌I?2分鐘，再加水沒過生態(tài)納米顆粒，隨后在攪拌的條件下對(duì)其進(jìn)行微波-超聲波聯(lián)合改性處理，所述微波-超聲波聯(lián)合改性處理的處理溫度為150°C，處理時(shí)間為20分鐘;處理后將漿體置于真空干燥箱中，在400C?60°(:溫度范圍內(nèi)真空干燥6?8小時(shí)，得到改性生態(tài)納米顆粒；
(2)將步驟(I)得到的改性生態(tài)納米顆粒與水泥一起在砂漿攪拌容器中干拌4?6分鐘；隨后在攪拌的條件下加入聚羧酸類減水劑和有機(jī)硅消泡粉的水溶液;最后加入秸桿纖維，并持續(xù)攪拌4?6分鐘，即可得到改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的半成品；
(3)將改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的半成品裝入模具內(nèi)，覆蓋一層塑料膜密封，20±2°C條件下帶模養(yǎng)護(hù)3天后拆模;再經(jīng)85°C蒸養(yǎng)5天，可得到抗壓強(qiáng)度420MPa以上、抗折強(qiáng)度78MPa以上、氯離子擴(kuò)散系數(shù)3.15X 10—1VVs以下的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料。
[0020]上述工藝制備得到的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，測(cè)得其力學(xué)性能及氯離子擴(kuò)散系數(shù)如下:抗壓強(qiáng)度(5d)431.6MPa，抗折強(qiáng)度(5d)79.91MPa，氯離子擴(kuò)散系數(shù)為2.52X10—1Ws0
[0021]實(shí)施例3
一種改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，按照重量份的原料包括:水泥20份、經(jīng)微波-超聲波聯(lián)合改性處理的生態(tài)納米顆粒40份、秸桿纖維20份、聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑3份、聚羧酸類減水劑6份和有機(jī)硅消泡粉3份;所述生態(tài)納米顆粒，按照重量份的納米級(jí)組分為:椰殼活性炭顆粒2份、城市垃圾焚燒灰渣顆粒5份和廢舊輪胎橡膠顆粒3份。所述水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為62.5的硅酸鹽水泥。所述秸桿纖維由廢棄農(nóng)作物秸桿制成，其直徑為
0.2mm，長(zhǎng)度為 13mm。
[0022]—種改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的制備方法，具體步驟為:
(1)首先將生態(tài)納米顆粒與聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑混合干拌I?2分鐘，再加水沒過生態(tài)納米顆粒，隨后在攪拌的條件下對(duì)其進(jìn)行微波-超聲波聯(lián)合改性處理，所述微波-超聲波聯(lián)合改性處理的處理溫度為200°C，處理時(shí)間為25分鐘;處理后將漿體置于真空干燥箱中，在400C?60°(:溫度范圍內(nèi)真空干燥6?8小時(shí)，得到改性生態(tài)納米顆粒；
(2)將步驟(I)得到的改性生態(tài)納米顆粒與水泥一起在砂漿攪拌容器中干拌4?6分鐘；隨后在攪拌的條件下加入聚羧酸類減水劑和有機(jī)硅消泡粉的水溶液;最后加入秸桿纖維，并持續(xù)攪拌4?6分鐘，即可得到改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的半成品；
(3)將改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的半成品裝入模具內(nèi)，覆蓋一層塑料膜密封，20±2°C條件下帶模養(yǎng)護(hù)3天后拆模;再經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)90天，可得到抗壓強(qiáng)度420MPa以上、抗折強(qiáng)度78MPa以上、氯離子擴(kuò)散系數(shù)3.15X10—12m2/S以下的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料。
[0023]上述工藝制備得到的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，測(cè)得其力學(xué)性能及氯離子擴(kuò)散系數(shù)如下:抗壓強(qiáng)度(90d)452.1MPa，抗折強(qiáng)度(90d)89.93MPa，氯離子擴(kuò)散系數(shù)為 1.53X10—1Ws0
[0024]實(shí)施例4
一種改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，按照重量份的原料包括:水泥20份、經(jīng)微波-超聲波聯(lián)合改性處理的生態(tài)納米顆粒50份、秸桿纖維25份、聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑3份、聚羧酸類減水劑6份和有機(jī)硅消泡粉3份;所述生態(tài)納米顆粒，按照重量份的納米級(jí)組分為:椰殼活性炭顆粒2份、城市垃圾焚燒灰渣顆粒5份和廢舊輪胎橡膠顆粒3份。所述水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為52.5的硅酸鹽水泥。所述秸桿纖維由廢棄農(nóng)作物秸桿制成，其直徑為
0.2mm，長(zhǎng)度為 13mm。
[0025]—種改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的制備方法，具體步驟為: (1)首先將生態(tài)納米顆粒與聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑混合干拌I?2分鐘，再加水沒過生態(tài)納米顆粒，隨后在攪拌的條件下對(duì)其進(jìn)行微波-超聲波聯(lián)合改性處理，所述微波-超聲波聯(lián)合改性處理的處理溫度為200°C，處理時(shí)間為25分鐘;處理后將漿體置于真空干燥箱中，在400C?60°(:溫度范圍內(nèi)真空干燥6?8小時(shí)，得到改性生態(tài)納米顆粒；
(2)將步驟(I)得到的改性生態(tài)納米顆粒與水泥一起在砂漿攪拌容器中干拌4?6分鐘；隨后在攪拌的條件下加入聚羧酸類減水劑和有機(jī)硅消泡粉的水溶液;最后加入秸桿纖維，并持續(xù)攪拌4?6分鐘，即可得到改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的半成品；
(3)將改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的半成品裝入模具內(nèi)，覆蓋一層塑料膜密封，20±2°C條件下帶模養(yǎng)護(hù)3天后拆模;再經(jīng)85°C蒸養(yǎng)5天，可得到抗壓強(qiáng)度420MPa以上、抗折強(qiáng)度78MPa以上、氯離子擴(kuò)散系數(shù)3.15X 10—1VVs以下的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料。
[0026]上述工藝制備得到的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，測(cè)得其力學(xué)性能及氯離子擴(kuò)散系數(shù)如下:抗壓強(qiáng)度(5d)439.6MPa，抗折強(qiáng)度(5d)85.11MPa，氯離子擴(kuò)散系數(shù)為2.72X10—1Ws。
[0027]實(shí)施例5
一種改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，按照重量份的原料包括:水泥25份、經(jīng)微波-超聲波聯(lián)合改性處理的生態(tài)納米顆粒50份、秸桿纖維25份、聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑4份、聚羧酸類減水劑8份和有機(jī)硅消泡粉4份;所述生態(tài)納米顆粒，按照重量份的納米級(jí)組分為:椰殼活性炭顆粒3份、城市垃圾焚燒灰渣顆粒6份和廢舊輪胎橡膠顆粒4份。所述水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為62.5的硅酸鹽水泥。所述秸桿纖維由廢棄農(nóng)作物秸桿制成，其直徑為
0.3mm，長(zhǎng)度為 15mm。
[0028]—種改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的制備方法，具體步驟為:
(1)首先將生態(tài)納米顆粒與聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑混合干拌I?2分鐘，再加水沒過生態(tài)納米顆粒，隨后在攪拌的條件下對(duì)其進(jìn)行微波-超聲波聯(lián)合改性處理，所述微波-超聲波聯(lián)合改性處理的處理溫度為250°C，處理時(shí)間為30分鐘;處理后將漿體置于真空干燥箱中，在400C?60°(:溫度范圍內(nèi)真空干燥6?8小時(shí)，得到改性生態(tài)納米顆粒；
(2)將步驟(I)得到的改性生態(tài)納米顆粒與水泥一起在砂漿攪拌容器中干拌4?6分鐘；隨后在攪拌的條件下加入聚羧酸類減水劑和有機(jī)硅消泡粉的水溶液;最后加入秸桿纖維，并持續(xù)攪拌4?6分鐘，即可得到改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的半成品；
(3)將改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的半成品裝入模具內(nèi)，覆蓋一層塑料膜密封，20±2°C條件下帶模養(yǎng)護(hù)3天后拆模;再經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)90天，可得到抗壓強(qiáng)度420MPa以上、抗折強(qiáng)度78MPa以上、氯離子擴(kuò)散系數(shù)3.15X10—12m2/S以下的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料。
[0029]上述工藝制備得到的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，測(cè)得其力學(xué)性能及氯咼子擴(kuò)散系數(shù)如下:抗壓強(qiáng)度(90d)434.59MPa，抗折強(qiáng)度(90d)82.15MPa，氯咼子擴(kuò)散系數(shù)為 1.85X10—1Ws。
[0030]對(duì)比例I
一種水泥基復(fù)合材料，按照重量份的原料包括:水泥20份、秸桿纖維20份、聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑3份、聚羧酸類減水劑6份和有機(jī)硅消泡粉3份。所述水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為62.5的硅酸鹽水泥。所述秸桿纖維由廢棄農(nóng)作物秸桿制成，其直徑為0.2mm，長(zhǎng)度為13mm。[0031 ] —種水泥基復(fù)合材料的制備方法，具體步驟為:
(1)將水泥與聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑在砂漿攪拌容器中干拌4?6分鐘；隨后在攪拌的條件下加入聚羧酸類減水劑和有機(jī)硅消泡粉的水溶液;最后加入秸桿纖維，并持續(xù)攪拌4?6分鐘，即可得到水泥基復(fù)合材料的半成品；
(2)將水泥基復(fù)合材料的半成品裝入模具內(nèi)，覆蓋一層塑料膜密封，20±2°C條件下帶模養(yǎng)護(hù)3天后拆模;再經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)90天，可得到水泥基復(fù)合材料。
[0032]上述工藝制備得到的水泥基復(fù)合材料，測(cè)得其力學(xué)性能及氯離子擴(kuò)散系數(shù)如下:抗壓強(qiáng)度(90d)121.2MPa，抗折強(qiáng)度(90d)31.63MPa，氯離子擴(kuò)散系數(shù)為7.73X 10—1!V/s。
[0033]對(duì)比例2
一種水泥基復(fù)合材料，按照重量份的原料包括:水泥20份、生態(tài)納米顆粒40份、秸桿纖維20份、聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑3份、聚羧酸類減水劑6份和有機(jī)硅消泡粉3份;所述生態(tài)納米顆粒，按照重量份的納米級(jí)組分為:椰殼活性炭顆粒2份、城市垃圾焚燒灰渣顆粒5份和廢舊輪胎橡膠顆粒3份。所述水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為62.5的硅酸鹽水泥。所述秸桿纖維由廢棄農(nóng)作物稻桿制成，其直徑為0.2mm，長(zhǎng)度為13mm。
[0034]—種水泥基復(fù)合材料的制備方法，具體步驟為:
(1)首先將生態(tài)納米顆粒與聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑混合干拌I?2分鐘，再加水沒過生態(tài)納米顆粒，隨后對(duì)其攪拌進(jìn)行處理時(shí)間為25分鐘；處理后將漿體置于真空干燥箱中，在40°C?60°C溫度范圍內(nèi)真空干燥6?8小時(shí)，得到生態(tài)納米顆粒；
(2)將步驟(I)得到的生態(tài)納米顆粒與水泥一起在砂漿攪拌容器中干拌4?6分鐘；隨后在攪拌的條件下加入聚羧酸類減水劑和有機(jī)硅消泡粉的水溶液;最后加入秸桿纖維，并持續(xù)攪拌4?6分鐘，即可得到水泥基復(fù)合材料的半成品；
(3)將水泥基復(fù)合材料的半成品裝入模具內(nèi)，覆蓋一層塑料膜密封，20±2°C條件下帶模養(yǎng)護(hù)3天后拆模;再經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)90天，可得到水泥基復(fù)合材料。
[0035]上述工藝制備得到的水泥基復(fù)合材料，測(cè)得其力學(xué)性能及氯離子擴(kuò)散系數(shù)如下:抗壓強(qiáng)度(90d)257.9MPa，抗折強(qiáng)度(90d)57.81MPa，氯離子擴(kuò)散系數(shù)為4.19X10—1:V/s。
[0036]對(duì)比例3
一種水泥基復(fù)合材料，按照重量份的原料包括:水泥20份、經(jīng)超聲波改性處理的生態(tài)納米顆粒40份、秸桿纖維20份、聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑3份、聚羧酸類減水劑6份和有機(jī)硅消泡粉3份;所述生態(tài)納米顆粒，按照重量份的納米級(jí)組分為:城市垃圾焚燒灰渣顆粒5份和廢舊輪胎橡膠顆粒3份。所述水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為62.5的硅酸鹽水泥。所述秸桿纖維由廢棄農(nóng)作物稻桿制成，其直徑為0.2mm，長(zhǎng)度為13mm。
[0037]—種水泥基復(fù)合材料的制備方法，具體步驟為:
(1)首先將生態(tài)納米顆粒與聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑混合干拌I?2分鐘，再加水沒過生態(tài)納米顆粒，隨后在攪拌的條件下對(duì)其進(jìn)行超聲波改性處理，所述超聲波改性處理的處理溫度為200°C，處理時(shí)間為25分鐘；處理后將漿體置于真空干燥箱中，在40°C?60°C溫度范圍內(nèi)真空干燥6?8小時(shí)，得到改性生態(tài)納米顆粒；
(2)將步驟(I)得到的改性生態(tài)納米顆粒與水泥一起在砂漿攪拌容器中干拌4?6分鐘；隨后在攪拌的條件下加入聚羧酸類減水劑和有機(jī)硅消泡粉的水溶液;最后加入秸桿纖維，并持續(xù)攪拌4?6分鐘，即可得到水泥基復(fù)合材料的半成品；
(3)將水泥基復(fù)合材料的半成品裝入模具內(nèi)，覆蓋一層塑料膜密封，20±2°C條件下帶模養(yǎng)護(hù)3天后拆模;再經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)90天，可得到水泥基復(fù)合材料。
[0038]上述工藝制備得到的水泥基復(fù)合材料，測(cè)得其力學(xué)性能及氯離子擴(kuò)散系數(shù)如下:抗壓強(qiáng)度(90d)163.7MPa，抗折強(qiáng)度(90d)37.71MPa，氯離子擴(kuò)散系數(shù)為5.33X 10—1!V/s。
[0039]上面對(duì)本專利的較佳實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本專利并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下做出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，其特征在于，按照重量份的原料包括:水泥15?25份、經(jīng)微波-超聲波聯(lián)合改性處理的生態(tài)納米顆粒30?50份、秸桿纖維15?25份、聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑2?4份、聚羧酸類減水劑4?8份和有機(jī)硅消泡粉2?4份；所述生態(tài)納米顆粒，按照重量份的納米級(jí)組分為:椰殼活性炭顆粒I?3份、城市垃圾焚燒灰渣顆粒4?6份和廢舊輪胎橡膠顆粒2?4份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，按照重量份的原料包括:水泥20份、經(jīng)微波-超聲波聯(lián)合改性處理的生態(tài)納米顆粒40份、秸桿纖維20份、聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑3份、聚羧酸類減水劑6份和有機(jī)硅消泡粉3份;所述生態(tài)納米顆粒，按照重量份的納米級(jí)組分為:椰殼活性炭顆粒2份、城市垃圾焚燒灰渣顆粒5份和廢舊輪胎橡膠顆粒3份。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為52.5?62.5的硅酸鹽水泥。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述秸桿纖維由廢棄農(nóng)作物稻桿制成，其直徑為0.1?0.3mm，長(zhǎng)度為10?15mm。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述椰殼活性炭顆粒由廢棄椰殼制成。6.—種如權(quán)利要求1-5任一所述的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟為: (1)首先將生態(tài)納米顆粒與聚烷基芳香基磺酸鹽系分散劑混合干拌I?2分鐘，再加水沒過生態(tài)納米顆粒，隨后在攪拌的條件下對(duì)其進(jìn)行微波-超聲波聯(lián)合改性處理，所述微波-超聲波聯(lián)合改性處理的處理溫度為150 °C?250°C，處理時(shí)間為20?30分鐘；處理后將漿體置于真空干燥箱中，在40°C?60°C溫度范圍內(nèi)真空干燥6?8小時(shí)，得到改性生態(tài)納米顆粒； (2)將步驟(I)得到的改性生態(tài)納米顆粒與水泥一起在砂漿攪拌容器中干拌4?6分鐘；隨后在攪拌的條件下加入聚羧酸類減水劑和有機(jī)硅消泡粉的水溶液;最后加入秸桿纖維，并持續(xù)攪拌4?6分鐘，即可得到改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的半成品； (3)將改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的半成品裝入模具內(nèi)，覆蓋一層塑料膜密封，20 ± 2 °(:條件下帶模養(yǎng)護(hù)3天后拆模;再經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)90天或85 V蒸養(yǎng)5天，可得到抗壓強(qiáng)度420MPa以上、抗折強(qiáng)度78MPa以上、氯離子擴(kuò)散系數(shù)3.15 X 10—1VVs以下的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的改性生態(tài)納米顆粒增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述微波-超聲波聯(lián)合改性處理的處理溫度為200°C，處理時(shí)間為25分鐘。
【文檔編號(hào)】C04B28/04GK105948645SQ201610287959
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月4日
【發(fā)明人】楊蕊, 原勝利, 白翔宇, 李偉
【申請(qǐng)人】新鄉(xiāng)學(xué)院