一種制備納米二氧化硅高性能混凝土的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備混凝土的方法，特別是涉及一種制備納米二氧化硅高性能混凝土的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米材料的研究始于上世紀(jì)60年代，被譽(yù)為“21世紀(jì)最有前途的材料”，于1981年問世后引起廣泛關(guān)注，是一門新興的并迅速發(fā)展的材料科學(xué)。
[0003]由于納米材料具有尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、體積效應(yīng)等優(yōu)異性能因此廣泛應(yīng)用于塑料、醫(yī)療、食品、機(jī)械制造等行業(yè)，上世紀(jì)末許多專家和學(xué)者提出將納米材料添加至混凝土中以改善混凝土強(qiáng)度及耐久性問題。納米材料的摻入將填充混凝土過渡區(qū)的孔隙，有效改善混凝土界面，提高過渡區(qū)的密實(shí)性；此外納米材料具備較高的活性，普通混凝土在水化反應(yīng)后生成較多的氫氧化鈣，從而提高混凝土強(qiáng)度和耐久性。由于納米二氧化硅粒徑較小，且具有較高的火山灰活性，因此用于制備混凝土具有良好的性能。
[0004]現(xiàn)有制備納米混凝土的方法有以下幾種:
(1)將納米材料與水泥攪拌混合,再倒入水和粗細(xì)集料攪拌制成混凝土拌合物；
(2)將納米材料與水混合成納米溶液,再與水泥、粗細(xì)集料一起攪拌制成混凝土拌合物；
以上兩種制備方法不能將納米材料較好的分散在混凝土中，納米材料由于團(tuán)聚因此難以發(fā)揮納米材料的小尺寸、高活性等優(yōu)異性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種制備納米二氧化硅高性能混凝土的方法，該方法解決了納米二氧化硅在混凝土中的分散性問題，使納米材料均勻的分散，減少納米材料的團(tuán)聚，充分發(fā)揮納米二氧化硅材料的填充作用，并使納米材料更好地參與水泥水化反應(yīng)，使納米二氧化硅發(fā)揮其良好的性能。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種制備納米二氧化硅高性能混凝土的方法，包括以下步驟:
1.按配比稱出各組分的質(zhì)量混凝土的組分及配比為:水泥:水:砂:碎石:減水劑:納米二氧化硅=1:0.31:1.53:2.60:0.02:0.015 ;上述組分的規(guī)格為:水泥為P.042.5硅酸鹽水泥；砂為中砂；碎石最大粒徑不超過35_ ;減水劑為聚羧酸減水劑；納米二氧化硅為親水型，粒徑為35?40nm。
[0007]2.將納米二氧化硅溶于水并攪拌20?40秒形成納米溶液，添加水泥質(zhì)量的
0.2%?0.5%磷酸三丁酯和水泥質(zhì)量的1%?2%的檸檬酸鈉以及減水劑到納米溶液中，使用玻璃棒或機(jī)械攪拌器攪拌30?60秒使納米材料充分溶解分散；本步驟所述的納米二氧化硅、水、水泥和減水劑的質(zhì)量是按步驟I按混凝土配合比稱出的質(zhì)量；磷酸三丁酯濃度^ 98% ;檸檬酸鈉純度> 99%。
[0008]3.將步驟I稱好的水泥與步驟2中減水劑、磷酸三丁酯、檸檬酸鈉和納米二氧化硅形成的混合溶液攪拌均勻，直至形成均勻的水泥漿，沒有明顯的水泥團(tuán)為止。
[0009]4.先投入砂與水泥漿攪拌30?60秒形成水泥砂漿，隨后投入碎石與水泥砂漿攪拌90?120，秒,形成納米二氧化娃高性能混凝土 ；本步驟所述的砂和碎石的質(zhì)量是按步驟I按混凝土配合比稱出的質(zhì)量。
[0010]磷酸三丁酯不僅起到消泡作用，還具有良好的分散性，降低納米材料在溶液中的團(tuán)聚，使納米材料更好地溶于溶液；檸檬酸鈉是一種強(qiáng)堿弱酸鹽，因此有利于提高混凝土堿性，且檸檬酸鈉是一種良好的助溶劑，有極好的溶解性能和抗沉積能力，使得納米材料充分分散，發(fā)揮其效能。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
納米材料售價昂貴，如不能充分利用將造成施工成本的增加和浪費(fèi)。通過改善納米二氧化硅混凝土的制作工藝，使用磷酸三丁酯、檸檬酸鈉使納米材料均勻分散，減少納米二氧化硅遇水后的團(tuán)聚、沉積等不利影響，增強(qiáng)了納米二氧化硅高性能混凝土的強(qiáng)度及耐久性，提高了納米二氧化硅高性能混凝土的性價比，使納米二氧化硅的利用價值最大化。本發(fā)明工藝具有施工便利，納米二氧化硅分散性佳，混凝土流動性好的特征，為納米二氧化硅高性能混凝土提供了一種可規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)途徑。
【附圖說明】
[0011]圖1為納米二氧化硅高性能混凝土電鏡掃描照片。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0013]實(shí)施例1
一種制備納米二氧化硅高性能混凝土的方法為:
1.混凝土的組分及配比為:水泥:水:砂:碎石:減水劑:納米二氧化硅=1:0.31:
1.53:2.60:0.02:0.015，按上述配比稱出各組分的質(zhì)量:水泥150千克，水46.5千克，砂229.5千克，碎石390千克，減水劑3千克，納米二氧化硅2.25千克；上述組分的規(guī)格為:水泥為P *042.5娃酸鹽水泥；砂為中砂；碎石最大粒徑不超過35_ ;減水劑為聚羧酸減水劑；納米二氧化硅為親水型，粒徑為35?40nm。
[0014]2.將2.25千克納米二氧化硅溶于46.5千克水并攪拌20秒形成納米溶液，添加磷酸三丁酯0.6千克和檸檬酸鈉1.5千克以及3千克減水劑到納米溶液中，使用玻璃棒攪拌30秒使納米材料充分溶解分散。磷酸三丁酯濃度> 98%，檸檬酸鈉純度> 99%。
[0015]3.將步驟I稱好的150千克水泥與步驟2中減水劑、磷酸三丁酯、檸檬酸鈉和納米二氧化硅形成的混合溶液攪拌均勻，直至形成均勻的水泥漿，沒有明顯的水泥團(tuán)為止，。
[0016]4.先投入229.5千克砂與水泥漿攪拌30秒形成水泥砂漿，隨后投入390千克碎石與水泥砂漿攪拌90秒，形成納米二氧化硅高性能混凝土。
[0017]通過本實(shí)施例所述方法得到納米二氧化硅高性能混凝土 28天齡期技術(shù)指標(biāo)如下:
抗壓強(qiáng)度:69.2Mpa ； 抗折強(qiáng)度:8.4Mpa。
[0018]實(shí)施例2
一種制備納米二氧化硅高性能混凝土的方法為:
1.混凝土的組分及配比為:水泥:水:砂:碎石:減水劑:納米二氧化硅=1:0.31:
1.53:2.60:0.02:0.015，按上述配比稱出各組分的質(zhì)量:水泥150千克，水46.5千克，砂229.5千克，碎石390千克，減水劑3千克，納米二氧化硅2.25千克；上述組分的規(guī)格為:水泥為P *042.5娃酸鹽水泥；砂為中砂；碎石最大粒徑不超過35_ ;減水劑為聚羧酸減水劑；納米二氧化硅為親水型，粒徑為35?40nm。
[0019]2.將2.25千克納米二氧化硅溶于46.5千克水并攪拌30秒形成納米溶液，添加磷酸三丁酯0.9千克和檸檬酸鈉2.25千克以及3千克減水劑到納米溶液中，使用機(jī)械攪拌器攪拌50秒使納米材料充分溶解分散。磷酸三丁酯濃度> 98%，檸檬酸鈉純度> 99%。
[0020]3.將步驟I稱好的150千克水泥與步驟2中減水劑、磷酸三丁酯、檸檬酸鈉和納米二氧化硅形成的混合溶液攪拌均勻，直至形成均勻的水泥漿，沒有明顯的水泥團(tuán)為止。
[0021]4.先投入229.5千克砂與水泥漿攪拌40秒形成水泥砂漿，隨后投入390千克碎石與水泥砂漿攪拌I1秒，形成納米二氧化硅高性能混凝土。
[0022]通過本實(shí)施例所述方法得到納米二氧化硅高性能混凝土 28天齡期經(jīng)電鏡掃描檢測，見圖1，從圖1中看出混凝土微觀結(jié)構(gòu)致密均勻。
[0023]實(shí)施例3
一種制備納米二氧化硅高性能混凝土的方法為:
1.混凝土的組分及配比為:水泥:水:砂:碎石:減水劑:納米二氧化硅=1:0.31:
1.53:2.60:0.02:0.015，按上述配比稱出各組分的質(zhì)量:水泥150千克，水46.5千克，砂229.5千克，碎石390千克，減水劑3千克，納米二氧化硅2.25千克；上述組分的規(guī)格為:水泥為P *042.5娃酸鹽水泥；砂為中砂；碎石最大粒徑不超過35_ ;減水劑為聚羧酸減水劑；納米二氧化硅為親水型，粒徑為35?40nm。
[0024]2.將2.25千克納米二氧化硅溶于46.5千克水并攪拌40秒形成納米溶液，添加磷酸三丁酯1.2千克和檸檬酸鈉3千克以及減水劑到納米溶液中，使用機(jī)械攪拌器攪拌60秒使納米材料充分溶解分散。磷酸三丁酯濃度> 98%，檸檬酸鈉純度> 99%。
[0025]3.將步驟I稱好的150千克水泥與步驟2中減水劑、磷酸三丁酯、檸檬酸鈉和納米二氧化硅形成的混合溶液攪拌均勻，直至形成均勻的水泥漿，沒有明顯的水泥團(tuán)為止。
[0026]4.先投入229.5千克砂與水泥漿攪拌60秒形成水泥砂漿，隨后投入390千克碎石與水泥砂漿攪拌120秒，形成納米二氧化硅高性能混凝土。
[0027]使用本發(fā)明所述方法得到納米二氧化硅高性能混凝土經(jīng)養(yǎng)護(hù)28天后抗氯離子試驗(yàn)電通量為780庫倫，經(jīng)過凍融300次試驗(yàn)，試件未出現(xiàn)開裂，動彈性模量下降不超過15%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備納米二氧化硅高性能混凝土的方法，其特征在于，所述方法包括以下過程: 1)按配比稱出各組分的質(zhì)量混凝土的組分及配比為:水泥:水:砂:碎石:減水劑:納米二氧化硅=1:0.31:1.53:2.60:0.02:0.015 ； 2)將納米二氧化硅溶于水并攪拌20?40秒形成納米溶液，添加水泥質(zhì)量的0.2%?0.5%磷酸三丁酯和水泥質(zhì)量的1%?2%的檸檬酸鈉以及減水劑到納米溶液中，使用玻璃棒或機(jī)械攪拌器攪拌30?60秒使納米材料充分溶解分散；本步驟所述的納米二氧化硅、水、水泥和減水劑的質(zhì)量是按步驟I按混凝土配合比稱出的質(zhì)量；磷酸三丁酯濃度> 98% ;檸檬酸鈉純度> 99% ； 3)將步驟I稱好的水泥與步驟2中減水劑、磷酸三丁酯、檸檬酸鈉和納米二氧化硅形成的混合溶液攪拌均勻，直至形成均勻的水泥漿，沒有明顯的水泥團(tuán)為止； 4)先投入砂與水泥漿攪拌30?60秒形成水泥砂漿，隨后投入碎石與水泥砂漿攪拌90?120，秒,形成納米二氧化娃高性能混凝土 ；本步驟所述的砂和碎石的質(zhì)量是按步驟I按混凝土配合比稱出的質(zhì)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備納米二氧化硅高性能混凝土的方法，其特征在于，所述水泥為P.042.5娃酸鹽水泥；砂為中砂；碎石最大粒徑不超過35mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備納米二氧化硅高性能混凝土的方法，其特征在于，所述減水劑為聚羧酸減水劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備納米二氧化硅高性能混凝土的方法，其特征在于，所述納米二氧化娃為親水型，粒徑為35?40nm。
【專利摘要】一種制備納米二氧化硅高性能混凝土的方法，涉及一種制備混凝土的方法，所述方法包括按配比稱出各組分的質(zhì)量混凝土的組分及配比為：水泥：水：砂：碎石：減水劑：納米二氧化硅=1:0.31：1.53:2.60：0.02：0.015；將納米二氧化硅溶于水并攪拌20～40秒形成納米溶液，將步驟1稱好的水泥與步驟2中減水劑、磷酸三丁酯、檸檬酸鈉和納米二氧化硅形成的混合溶液攪拌均勻，直至形成均勻的水泥漿，沒有明顯的水泥團(tuán)為止；投入砂與水泥漿攪拌30～60秒形成水泥砂漿，隨后投入碎石與水泥形成納米二氧化硅高性能混凝土；本發(fā)明工藝施工便利、分散性佳、混凝土流動性好，為納米二氧化硅高性能混凝土提供了一種可規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)途徑。
【IPC分類】C04B22-06, C04B28-04
【公開號】CN104628335
【申請?zhí)枴緾N201510065721
【發(fā)明人】李偉, 王曉初, 黃振, 趙延明
【申請人】沈陽大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月9日