一種納微米改性膠凝材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種納微米改性膠凝材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)技術(shù)的現(xiàn)代化和科學(xué)研究的不斷發(fā)展，納米技術(shù)的推廣應(yīng)用給諸多行 業(yè)帶來前所未有的發(fā)展空間。如今，許多國家的研究人員早已著眼于通過摻超細(xì)粉體和采 用新的成型工藝以及控制微觀結(jié)構(gòu)，來提高水泥基材料的力學(xué)性能，從而制備出高性能混 凝土。超細(xì)粉體的加入，能夠填充在水泥基材料內(nèi)部的孔隙，使水泥石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密 實(shí)，從而提高水泥石的強(qiáng)度；同時(shí)由于其顆粒尺寸小，比表面能大，具有很強(qiáng)的化學(xué)活性，能 直接參與到水泥的水化中，與水化產(chǎn)物中的Ca(0H)2發(fā)生二次水化反應(yīng)，促進(jìn)水泥的早期水 化，進(jìn)而提高水泥基材料的強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度；并且由于超細(xì)粉體顆粒小，表面活性鍵 較多，在水泥水化的過程中，可以充當(dāng)水泥水化產(chǎn)物的晶核，使水化產(chǎn)物直接在納米顆粒的 表面生長(zhǎng)，形成水化產(chǎn)物的結(jié)晶，從而使原本結(jié)構(gòu)松散的C-S-H凝膠變成極為致密的網(wǎng)絡(luò) 狀結(jié)構(gòu)。目前，在水泥基材料中應(yīng)用最為廣泛的納米材料主要有納米Si02，納米A1203，納米 Fe203，納米CaC03和碳納米管等，而微米級(jí)材料主要有硅灰，超細(xì)礦粉，超細(xì)粉煤灰等。
[0003] 專利CN102199021A公開了一種納米材料復(fù)合超高性能混凝土，其特征是lm3混凝 土中含有水泥380-420kg，細(xì)骨料680-740kg，粗骨料1120-1190kg，水130-160kg，粉煤灰 50-75kg，硅灰25-64kg，高性能減水劑6. 1-10. 4kg，多壁碳納米管0. 05-0. 25kg，納米Si02 15-25kg。制備工藝是機(jī)械攪拌，攪拌時(shí)間180-240秒，分散劑是十六烷基三甲基溴化銨 (C16TAB)(分散液配置比例MWNTs:C16TAB:水=0. 48g:4. 10g:40ml)。該發(fā)明提高了高性 能混凝土的力學(xué)及耐久性，大幅增加了高性能混凝土的使用年限，可用于大型跨海大橋等 對(duì)混凝土材料性能要求較高的工程。但該專利中并未考慮硅灰如何均勻分散到混凝土中， 在使用過程中難免存在硅灰團(tuán)聚問題。
[0004] 雖然目前通過超細(xì)粉體來提高混凝土各項(xiàng)性能，已有大量研究，但是大部分研究 都只局限于通過摻入超細(xì)粉發(fā)揮其填充效應(yīng)及化學(xué)活性等，從而提高強(qiáng)度，卻忽視了水泥 本身的利用率。研究表明，由于水泥顆粒級(jí)配不合理，導(dǎo)致有將近25%的水泥未能完全水 化，這部分水泥只發(fā)揮了填充作用，并未起到膠凝作用，抑制了混凝土的強(qiáng)度發(fā)展，造成了 大量能源浪費(fèi)。因此，需要研發(fā)一種新型的納微米改性膠凝材料，在充分發(fā)揮水泥膠凝作用 下，引入納微米粉體進(jìn)行改性，從而大幅提高混凝土各項(xiàng)性能，同時(shí)達(dá)到節(jié)能減排的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種納微米 改性膠凝材料，其能提高混凝土界面過渡區(qū)強(qiáng)度，使混凝土結(jié)構(gòu)更加致密，從而大幅提高混 凝土強(qiáng)度以及耐久性。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種納微米改性膠凝材料，其組 分以及質(zhì)量百分含量如下：水泥為34%~58 %，改性水泥為8 %~15 %，優(yōu)質(zhì)I級(jí)粉煤灰為 30 %~40 %，改性硅灰為3 %~7 %，高分散增強(qiáng)劑為1 %~4 %。
[0007] 按上述方案，水泥為普通42. 5級(jí)硅酸鹽水泥；改性水泥為由普通42. 5級(jí)硅酸鹽水 泥經(jīng)過物理化學(xué)改性后制得的比表面積為400~600m2/kg、D50為5~10ym的具有高膠 凝效率的水泥，其具體制備工藝為：將普通42. 5級(jí)硅酸鹽水泥放入球磨機(jī)，將質(zhì)量為硅酸 鹽水泥1 %的表面改性劑放入氣相沉積裝置，在球磨過程中噴到水泥表面，粉磨20min。
[0008]按上述方案，所述的表面改性劑組分為三異丙醇胺20~30 %，糖蜜30~40 %，水 30 ~50%。
[0009] 按上述方案，所述的改性硅灰為：將平均粒徑為0. 1~0. 3um，Si02含量> 92%的 硅灰加入到水中，其中質(zhì)量比為硅灰：水=1:2,同時(shí)加入六偏磷酸鈉，其加入量為硅灰質(zhì) 量的0. 1%，攪拌均勻，然后超聲波震蕩5min。
[0010] 按上述方案，所述的高分散增強(qiáng)劑為：將粒徑為30±5nm的納米Si02加入到 KH-570硅烷偶聯(lián)劑中攪拌均勻，其中，質(zhì)量比為納米Si02:KH-570硅烷偶聯(lián)劑=1:2,然后 超聲波震蕩5min。
[0011] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：（1)采用后制備技術(shù)，對(duì)普通水泥進(jìn)行物理化學(xué)改性，使水泥 顆粒粒徑減小，引入表面改性劑延緩水泥由于過細(xì)而導(dǎo)致的水化過快現(xiàn)象，使其易于分散 并填充到水泥漿體孔隙中，使水泥漿體更加致密，從而提高水泥漿體強(qiáng)度，同時(shí)不易水化的 粗顆粒水泥含量降低，使得水泥整體的膠凝作用被充分發(fā)揮出來。（2)引入納微米粉體對(duì)水 泥漿體進(jìn)行改性，大幅優(yōu)化水泥顆粒級(jí)配，進(jìn)一步減少水泥漿體中的孔隙，提高水泥漿體致 密程度，從而提高強(qiáng)度，同時(shí)采用物理化學(xué)方式提高納微米顆粒的分散性，保證粉體在混合 過程中不會(huì)發(fā)生團(tuán)聚。（3)引入粉煤灰，能大幅降低成本，并且提高水泥漿體的流動(dòng)性，同時(shí) 能提高后期強(qiáng)度，而早期強(qiáng)度由于硅灰的加入，其高活性彌補(bǔ)了粉煤灰早期活性低的缺點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 以下結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0013] 實(shí)施例1
[0014]-種納微米改性膠凝材料，稱取各原料：普通水泥為50 %，改性水泥為15 %，優(yōu)質(zhì) 一級(jí)粉煤灰為30%，改性硅灰為4%，高分散增強(qiáng)劑為1%。其中，水泥為普通42. 5級(jí)硅 酸鹽水泥；改性水泥為由普通42. 5級(jí)硅酸鹽水泥經(jīng)過物理化學(xué)改性后制得的比表面積為 600m2/kg、D50為10ym的具有高膠凝效率的水泥，其具體制備工藝為：將普通42. 5級(jí)硅 酸鹽水泥放入球磨機(jī)，將質(zhì)量為硅酸鹽水泥1 %的表面改性劑放入氣相沉積裝置，在球磨過 程中噴到水泥表面，粉磨20min，所述的表面改性劑組分為三異丙醇胺20%，糖蜜30%，水 50% ;改性硅灰為：將平均粒徑為0. 1~0. 3um，Si02含量> 92%的硅灰加入到水中，其中 質(zhì)量比為硅灰：水=1:2,同時(shí)加入六偏磷酸鈉，其加入量為硅灰質(zhì)量的0. 1%，攪拌均勻， 然后超聲波震蕩5min;高分散增強(qiáng)劑為：將粒徑為30±5nm的納米Si02加入到KH-570硅 烷偶聯(lián)劑中攪拌均勻，其中，質(zhì)量比為納米Si02:KH-570硅烷偶聯(lián)劑=1:2,然后超聲波震 蕩 5min〇
[0015] 按混凝土配合比稱取各實(shí)驗(yàn)原料：膠凝材料360;中砂785;碎石1080;減水劑 6. 8 ;水 165。
[0016] 對(duì)實(shí)驗(yàn)所制得的混凝土進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果見表1。
[0017] 實(shí)施例2
[0018]-種納微米改