一種碳納米管改性減縮劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程、橋梁工程以及海洋工程等混凝土結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種減少水泥基材料自收縮的減縮劑，尤其涉及一種碳納米管改性減縮劑，本發(fā)明還涉及一種碳納米管改性減縮劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高性能混凝土的應(yīng)用，自收縮現(xiàn)象逐漸受到人們的重視。且隨著水灰比的降低，自收縮現(xiàn)象更加明顯。在現(xiàn)代水泥混凝土應(yīng)用過程中，耐久性逐漸受到重視，提高水泥混凝土體積穩(wěn)定性，可以減少開裂，從而保證建筑材料的力學(xué)性能和耐久性能。目前主要通過摻用外加劑(如減縮劑)或纖維(如聚丙烯纖維)來改善混凝土的塑性收縮抗裂性能，一般的減縮劑能較大幅度的降低干燥收縮和相對較小的提高塑性收縮抗裂能力，對早期自收縮的改善作用不大，且在一定程度上降低了混凝土的力學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:本發(fā)明的所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供了一種碳納米管改性減縮劑。
[0004]本發(fā)明的所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供了一種碳納米管改性減縮劑的制備方法。
[0005]本發(fā)明所要解決的第三個(gè)技術(shù)問題是提供了一種碳納米管改性減縮劑的應(yīng)用。
[0006]技術(shù)方案:為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種碳納米管改性減縮劑，按質(zhì)量百分比包括以下組分，碳納米管10%~15%、聚乙二醇54.4%~69.9%、偶聯(lián)劑20%~30%、消泡劑 0.1%~0.6%。
[0007]其中，上述的碳納米管為帶羧基基團(tuán)的多壁碳納米管(MWNT)，長徑比為500-3000，楊氏模量為lTPa，抗拉強(qiáng)度63GPa，彎曲強(qiáng)度14GPa。
[0008]其中，上述的聚乙二醇的分子量為200?600，常溫下是液體。
[0009]其中，上述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，包括γ_氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和γ -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(ΚΗ560)。
[0010]其中，上述的消泡劑為磷酸三丁酯。
[0011]—種碳納米管改性減縮劑的制備方法，包括以下步驟:精確稱量帶羧基基團(tuán)的多壁碳納米管，倒入燒杯中，向其中滴入所需質(zhì)量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，再加入聚乙二醇至所需質(zhì)量，將所得的混合液放入超聲波細(xì)胞破碎機(jī)中，接通電源，設(shè)置功率80-120W和最高警示溫度35-45°C，超聲分散2小時(shí)后，將固定質(zhì)量的消泡劑加入分散液，置于磁力攪拌器分散2小時(shí)即得。
[0012]上述的一種碳納米管改性減縮劑在改善混凝土的塑性收縮抗裂性能方面的應(yīng)用。
[0013]上述的一種碳納米管改性減縮劑在高性能水泥基材料中的應(yīng)用。
[0014]有益效果:本發(fā)明制備的碳納米管改性減縮劑，使水泥基材料的早期自收縮減少了 14%-33%，28d抗折強(qiáng)度增加了 20%-37%、抗壓強(qiáng)度增加了 25%_43%。本發(fā)明具有顯著減少高性能水泥基材料的自收縮作用，且增強(qiáng)了水泥基復(fù)合材料的強(qiáng)度，改善了耐久性。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0016]實(shí)施例1
一種碳納米管改性減縮劑，按質(zhì)量百分比由以下組分組成，碳納米管10%、聚乙二醇69.9%、偶聯(lián)劑20%、消泡劑0.1%。碳納米管為帶羧基基團(tuán)的多壁碳納米管(MWNT)，長徑比為500-3000，楊氏模量為lTPa，抗拉強(qiáng)度63GPa，彎曲強(qiáng)度14GPa，偶聯(lián)劑為KH550和KH560，按質(zhì)量比1:1滴入碳納米管中，消泡劑為磷酸三丁酯。
[0017]碳納米管改性減縮劑的制備方法，包括以下步驟:精確稱量5gMWNT，倒入燒杯中，向其中滴入5gKH550和5gKH560，再加入34.95g聚乙二醇。將所得的混合液放入超聲波細(xì)胞破碎機(jī)中，接通電源，設(shè)置功率(80W)和最高警示溫度(35°C)，采用冷卻水循環(huán)控制溫度，超聲分散2h (超聲3s，停ls)，將0.05g消泡劑加入分散液，置于磁力攪拌器分散2小時(shí)。
[0018]固定水膠比為0.3，采用的水泥為P II 42.5，納米改性減縮劑摻量為水泥質(zhì)量的1%，與未加納米改性減縮劑的水泥浄漿進(jìn)行對照試驗(yàn)，自收縮按照美國標(biāo)準(zhǔn)(ASTM C1698)測試，并制成試件測試28d的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，經(jīng)過計(jì)算結(jié)果表明:未加納米改性減縮劑的水泥浄漿的7d的自收縮量為748um/m，28d的抗折強(qiáng)度為11.3MPa，抗壓強(qiáng)度為59.3MPa，加碳納米管改性減縮劑的水泥浄漿的自收縮為643 um/m，28d的抗折強(qiáng)度為13.6 MPa,抗壓強(qiáng)度為74.1MPa。
[0019]實(shí)施例2
一種碳納米管改性減縮劑，按質(zhì)量百分比由以下組分組成，碳納米管12.5%，聚乙二醇62.2%，偶聯(lián)劑25%，消泡劑0.3%ο碳納米管為帶羧基基團(tuán)的多壁碳納米管(MWNT)，長徑比為500-3000，楊氏模量為lTPa，抗拉強(qiáng)度63GPa，彎曲強(qiáng)度14GPa，偶聯(lián)劑為KH550和KH560，按質(zhì)量比1:1滴入碳納米管中，消泡劑為磷酸三丁酯。
[0020]上述碳納米管改性減縮劑的制備方法，包括以下步驟:精確稱量6.25gMWNT，倒入燒杯中，向其中滴入6.25gKH550和6.25gKH560，再加入31.lg聚乙二醇。將所得的混合液放入超聲波細(xì)胞破碎機(jī)中，接通電源，設(shè)置功率(100W)和最高警示溫度(40 °C )，采用冷卻水循環(huán)控制溫度，超聲分散2h(超聲3s，停ls)，將0.15g的消泡劑加入分散液，置于磁力攪拌器分散2小時(shí)。
[0021]試驗(yàn)過程參照實(shí)施例1，結(jié)果表明:未加納米改性減縮劑的水泥浄漿的7d的自收縮量為748um/m，28d的抗折強(qiáng)度為11.3MPa，抗壓強(qiáng)度為59.3 MPa,加碳納米管改性減縮劑的水泥浄漿的自收縮為501um/m，28d的抗折強(qiáng)度為14.1 MPa，抗壓強(qiáng)度為75.9MPa。
[0022]
實(shí)施例3
一種碳納米管改性減縮劑，按質(zhì)量百分比由以下組分組成，碳納米管15%，聚乙二醇54.4%，偶聯(lián)劑30%，消泡劑0.6%ο碳納米管為帶羧基基團(tuán)的多壁碳納米管(MWNT)，長徑比為500-3000，楊氏模量為lTPa，抗拉強(qiáng)度63GPa，彎曲強(qiáng)度14GPa，偶聯(lián)劑為KH550和KH560，按質(zhì)量比1:1滴入碳納米管中，消泡劑為磷酸三丁酯。
[0023]上述碳納米管改性減縮劑的制備方法，包括以下步驟:精確稱量7.5gMWNT，倒入燒杯中，向其中滴入7.5g所需質(zhì)量的KH550和7.5gKH560，再加入27.2g聚乙二醇。將所得的混合液放入超聲波細(xì)胞破碎機(jī)中，接通電源，設(shè)置功率(120W)和最高警示溫度(45°C )，采用冷卻水循環(huán)控制溫度，超聲分散2h (超聲3s，停ls)，將0.3g消泡劑加入分散液，置于磁力攪拌器分散2小時(shí)。
[0024]試驗(yàn)過程參照實(shí)施例1，結(jié)果表明:未加納米改性減縮劑的水泥浄漿的7d的自收縮量為748um/m，28d的抗折強(qiáng)度為11.3MPa，抗壓強(qiáng)度為59.3 MPa,加碳納米管改性減縮劑的水泥浄漿的自收縮為583um/m，28d的抗折強(qiáng)度為15.5MPa，抗壓強(qiáng)度為84.8MPa。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳納米管改性減縮劑，其特征在于，按質(zhì)量百分比包括以下組分，碳納米管10%~15%、聚乙二醇 54.4%~69.9%、偶聯(lián)劑 20%~30%、消泡劑 0.1%~0.6%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳納米管改性減縮劑，其特征在于，所述的碳納米管為帶羧基基團(tuán)的多壁碳納米管，長徑比為500-3000，楊氏模量為lTPa，抗拉強(qiáng)度63GPa，彎曲強(qiáng)度14GPa。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種碳納米管改性減縮劑，其特征在于，所述的聚乙二醇的分子量為200?600，常溫下是液體。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳納米管改性減縮劑，其特征在于，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳納米管改性減縮劑，其特征在于，所述的消泡劑為磷酸三丁酯。6.權(quán)利要求1所述的一種碳納米管改性減縮劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:精確稱量帶羧基基團(tuán)的多壁碳納米管，倒入燒杯中，向其中滴入所需質(zhì)量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，再加入聚乙二醇至所需質(zhì)量，將所得的混合液放入超聲波細(xì)胞破碎機(jī)中，接通電源，設(shè)置功率80-120W和最高警示溫度35-45°C，超聲分散2小時(shí)后，將固定質(zhì)量的消泡劑加入分散液，置于磁力攪拌器分散2小時(shí)即得。7.權(quán)利要求1所述的一種碳納米管改性減縮劑在改善混凝土的塑性收縮抗裂性能方面的應(yīng)用。8.權(quán)利要求1所述的一種碳納米管改性減縮劑在高性能水泥基材料中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳納米管改性減縮劑，按質(zhì)量百分比包括以下組分，碳納米管10%~15%、聚乙二醇54.4%~69.9%、偶聯(lián)劑20%~30%、消泡劑0.1%~0.6%。本發(fā)明還公開了一種碳納米管改性減縮劑的制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明制備的碳納米管改性減縮劑，使水泥基材料的早期自收縮減少了14%-33%，28d抗折強(qiáng)度增加了20%-37%、抗壓強(qiáng)度增加了25%-43%。本發(fā)明具有顯著減少高性能水泥基材料的自收縮作用，且增強(qiáng)了水泥基復(fù)合材料的強(qiáng)度，改善了耐久性。
【IPC分類】C04B24/42
【公開號】CN105384388
【申請?zhí)枴緾N201510744211
【發(fā)明人】劉小艷, 傅峰, 劉靜, 梁濤, 夏蘇魯, 趙嘉靜, 戴俊
【申請人】河海大學(xué)
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年11月5日