CN107129235B - 一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法 - Google Patents
一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107129235B CN107129235B CN201710485738.5A CN201710485738A CN107129235B CN 107129235 B CN107129235 B CN 107129235B CN 201710485738 A CN201710485738 A CN 201710485738A CN 107129235 B CN107129235 B CN 107129235B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene oxide
- water
- cement
- concrete
- dispersion liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/04—Portland cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00017—Aspects relating to the protection of the environment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，按以下步骤进行：(1)准备原料；(2)将氧化石墨烯加水制成分散液；(3)减水剂加水制成减水剂溶液；(4)将分散液加入到减水剂溶液中，搅拌后超声处理15～20min，制成混合液；(5)将再生粗骨料筛分后与细沙混合搅拌，再加入水泥搅拌；(6)在搅拌条件下，将混合液加入到混合料中，搅拌后放入试模中，在振动台振捣均匀，置于养护室中养护。本发明的方法设计合理，操作简便，氧化石墨烯丰富的片层结构上有大量的含氧活性基团为水泥的水化产物提供了生长点；为混凝土的水化起到了模板效应，提高了再生混凝土的力学性能和耐久性。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法。
背景技术
人类进入21世纪后，面临着资源短缺，人口膨胀以及环境恶化等问题。发展循环经济是全球经济呈现出的新态势。迄今为止，混凝土仍是土木工程以及各项基础设施建设最重要的材料，在混凝土的各项原材料中，粗骨料又是比例最大的一部分。随着混凝土的使用量不断增加，消耗的粗骨料的量也是呈现出几何增长的态势。同时，据统计工业固体废弃物中的建筑垃圾占40％，其中大部分废弃的混凝土，那么废弃混凝土的再次利用开发已经顺应时代的发展。由于废弃混凝土块中含有大量砂石骨料，如果能将它们就地回收,经过破碎、清洗、分级后作为骨料再利用，生产再生混凝土用到新建建筑物上，则不仅能降低成本、节省天然骨料资源、缓解骨料供求矛盾,还能保护骨料产地的生态环境，又能解决城市废弃物的堆放、占地和环境污染等问题，实现混凝土生产过程中的物质循环闭路化。对废弃混凝土进行循环再利用被看作是发展绿色混凝土的主要措施之一，具有十分明显的环境效益、经济效益和社会效益。
但是由废弃混凝土做成的再生骨料直接做成混凝土的强度没有普通混凝土高，其原因可能是再生骨料本身在人工破碎过程中有一定程度的损伤，还有就是再生骨料表面包裹有一部分水泥水化产物，这一部分水化产物可能与新砂浆接触面活性低。这样就会做成再生混凝土的强度有一定的降低，如果没有一定的技术措施，这样的混凝土只能用于对强度要求不高的地方，不能发挥出其真正的价值。
发明内容
本发明的主要内容为一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，利用氧化石墨烯提高再生混凝土的强度，提供一种含氧化石墨烯的再生混凝土，解决现有再生混凝土强度的缺陷。
本发明方法按以下步骤进行：
1、准备水泥、细沙、再生粗骨料、氧化石墨烯、水和减水剂作为原料；所述的氧化石墨烯中氧的重量百分比为24～26％；
2、将氧化石墨烯加水制成分散液，氧化石墨烯的重量浓度为0.8～1.2％；
3、减水剂加水制成重量浓度25～35％的减水剂溶液；
4、将分散液加入到减水剂溶液中，为了防止发生絮凝作用，先搅拌10～20min，然后再超声处理15～20min，制成混合液；其中分散液和减水剂溶液的体积比为1:(0.3～0.5)；
5、将再生粗骨料筛分出粒径5～25mm的部分，然后与细沙混合搅拌40～80s，再加入水泥搅拌20～40s，获得混合料；其中再生粗骨料、细沙和水泥的重量混合比例为1:(0.4～0.5):(0.3～0.4)；
6、在搅拌条件下，将混合液加入到混合料中，加入比例按氧化石墨烯为水泥总重量的0.05～0.085％，继续搅拌2～5min，然后放入试模中，在振动台振捣均匀，获得的再生混凝土置于养护室中养护。
上述的水泥选用42.5级普通硅酸盐水泥。
上述的减水剂为聚羧酸减水泥，减水率为20～30％。
上述的氧化石墨烯的平面尺寸为20～50微米。
上述的再生混凝土养护7天的强度为28.2～28.9MPa，养护14天的强度为32.2～38.3MPa，养护28天的强度为43.6～45.5MPa。
与现有技术相比，本发明的创新性和有益成果如下：
获得的再生混凝土强度提高，其新旧砂浆结合面形成的新界面过渡区宽度减少，针状的钙钒石晶体排列紧密，过渡区周围元素聚集效应减少，“水囊现象”也有一定程度减缓，弥补了这个界面弱区的一些缺点；
减水剂加入后用磁力搅拌器搅拌和超声波进行分散，有效的避免了减水剂可能与氧化石墨烯发生絮凝作用，使结果更优；
得到最优氧化石墨烯的掺量，由于氧化石墨烯添加的量过多后，与水泥基材料不能充分接触，容易与水泥形成絮凝作用，导致混凝土表面形成很明显的肉眼可见的小孔洞；最优掺入量可以避免由于掺量过多造成一定损失；
分析了不同含氧量下氧化石墨烯对再生混凝土的影响。由于氧化石墨烯独特的含氧基团对再生混凝土水化过程有指导和模板效应，获得了不同含氧量下的影响以及氧化石墨烯最优含氧量。
本发明的方法设计合理，操作简便，且不需要什么特殊设备；氧化石墨烯(GO)是石墨的氧化产物，具有超高的强度和柔韧性，具有超大的比表面积，结构中含有羟基、羧基、环氧基等基团，容易形成纳米分散片层，容易与聚合物、陶瓷等形成插层复合物，具有明显的增强增韧作用；利用氧化石墨烯制备的再生混凝土时，氧化石墨烯丰富的片层结构上有大量的含氧活性基团为水泥的水化产物提供了生长点；同时，氧化石墨的大比表面积为混凝土的水化起到了一定的模板效应，再生混凝土骨料与砂浆结合面处的孔洞以及缺陷都有一定程度的修复作用，从而提高了再生混凝土的力学性能和耐久性。
具体实施方式
本发明实施例中的水泥、细沙、再生粗骨料、氧化石墨烯和减水剂(聚羧酸高性能减水剂)为市购产品；减水剂的减水率为20～30％。
本发明实施例中制备混合液采用磁力搅拌器。
本发明实施例中制备混合料采用搅拌机。
本发明实施例中超声处理采用的超声频率为40000Hz。
本发明实施例中试模为混凝土抗压试模，尺寸为150mm×150mm×150mm。
本发明实施例中测试强度采用的标准为《普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2016》。
本发明实施例中振动台型号为HZJ-A，振动频率2860次/分。
本发明实施例中的水泥选用42.5级普通硅酸盐水泥。
本发明实施例中采用的氧化石墨烯的平面尺寸为20～50微米。
以下结合实例来具体说明本发明。
实施例1
准备水泥、细沙、再生粗骨料、氧化石墨烯、水和减水剂作为原料；所述的氧化石墨烯中氧的重量百分比为25％；
将氧化石墨烯加水制成分散液，氧化石墨烯的重量浓度为1.0％；
减水剂加水制成重量浓度30％的减水剂溶液；
将分散液加入到减水剂溶液中，为了防止发生絮凝作用，先搅拌15min，然后再超声处理15min，制成混合液；其中分散液和减水剂溶液的体积比为1:0.4；
将再生粗骨料筛分出粒径5～25mm的部分，然后与细沙混合搅拌60s，再加入水泥搅拌20～40s，获得混合料；其中再生粗骨料、细沙和水泥的重量混合比例为1:0.4:0.3；
在搅拌条件下，将混合液加入到混合料中，加入比例按氧化石墨烯为水泥总重量的0.06％，继续搅拌3min，然后放入试模中，在振动台振捣均匀，获得的再生混凝土置于养护室中养护；养护7天的强度为28.9MPa，养护14天的强度为38.3MPa，养护28天的强度为45.5MPa。
实施例2
方法同实施例1，不同点在于：
(1)分散液中氧化石墨烯的重量浓度为0.8％；
(2)减水剂加水制成重量浓度25％的减水剂溶液；
(3)分散液加入到减水剂溶液中搅拌10min，然后再超声处理20min；分散液和减水剂溶液的体积比为1:0.3；
(4)粒径5～25mm的再生粗骨料与细沙混合搅拌40～80s，加入水泥搅拌20s；再生粗骨料、细沙和水泥的重量混合比例为1:0.5:0.4；
(5)混合液加入混合料比例按氧化石墨烯为水泥总重量的0.05％，继续搅拌5min；养护7天的强度为28.7MPa，养护14天的强度为36.9MPa，养护28天的强度为44.3MPa。
实施例3
方法同实施例1，不同点在于：
(1)分散液中氧化石墨烯的重量浓度为1.2％；
(2)减水剂加水制成重量浓度35％的减水剂溶液；
(3)分散液加入到减水剂溶液中搅拌20min，然后再超声处理18min；分散液和减水剂溶液的体积比为1:0.5；
(4)粒径5～25mm的再生粗骨料与细沙混合搅拌40～80s，加入水泥搅拌40s；再生粗骨料、细沙和水泥的重量混合比例为1:0.4:0.4；
(5)混合液加入混合料比例按氧化石墨烯为水泥总重量的0.085％，继续搅拌2min；养护7天的强度为28.6MPa，养护14天的强度为37.1MPa，养护28天的强度为44.9MPa。
实施例4
方法同实施例1，不同点在于：
(1)氧化石墨烯中氧的重量百分比为24％；
(2)分散液中氧化石墨烯的重量浓度为0.9％；
(3)减水剂加水制成重量浓度28％的减水剂溶液；
(4)分散液加入到减水剂溶液中搅拌12min，然后再超声处理19min；分散液和减水剂溶液的体积比为1:0.3；
(5)粒径5～25mm的再生粗骨料与细沙混合搅拌50s，加入水泥搅拌25s；再生粗骨料、细沙和水泥的重量混合比例为1:0.5:0.4；
(6)混合液加入混合料比例按氧化石墨烯为水泥总重量的0.07％，继续搅拌4min；养护7天的强度为28.2MPa，养护14天的强度为32.2MPa，养护28天的强度为43.6MPa。
实施例5
方法同实施例1，不同点在于：
(1)氧化石墨烯中氧的重量百分比为26％；
(2)分散液中氧化石墨烯的重量浓度为1.1％；
(3)减水剂加水制成重量浓度31％的减水剂溶液；
(4)分散液加入到减水剂溶液中搅拌14min，然后再超声处理17min；分散液和减水剂溶液的体积比为1:0.4；
(5)粒径5～25mm的再生粗骨料与细沙混合搅拌70s，加入水泥搅拌35s；再生粗骨料、细沙和水泥的重量混合比例为1:0.5:0.3；
(6)混合液加入混合料比例按氧化石墨烯为水泥总重量的0.08％，继续搅拌5min；养护7天的强度为28.6MPa，养护14天的强度为35.5MPa，养护28天的强度为44.1MPa。
实施例6
方法同实施例1，不同点在于：
(1)氧化石墨烯中氧的重量百分比为26％；
(2)分散液中氧化石墨烯的重量浓度为0.8％；
(3)减水剂加水制成重量浓度29％的减水剂溶液；
(4)分散液加入到减水剂溶液中搅拌13min，然后再超声处理17min；分散液和减水剂溶液的体积比为1:0.5；
(5)粒径5～25mm的再生粗骨料与细沙混合搅拌65s，加入水泥搅拌30s；再生粗骨料、细沙和水泥的重量混合比例为1:0.4:0.3；
(6)混合液加入混合料比例按氧化石墨烯为水泥总重量的0.065％，继续搅拌4min；养护7天的强度为28.8MPa，养护14天的强度为37.8MPa，养护28天的强度为45.2MPa。
对比例1
采用实施例1的原料和方法，在不加入氧化石墨烯，配制空白分散液的情况下，其他步骤同实施例1，进行对比试验，氧化石墨烯为水泥总重量的0％，获得的再生混凝土置于养护室中养护；养护7天的强度为25.1MPa，养护14天的强度为30.2MPa，养护28天的强度为37.3MPa。
对比例2
采用实施例2的原料和方法，在不加入氧化石墨烯，配制空白分散液的情况下，其他步骤同实施例2，进行对比试验，氧化石墨烯为水泥总重量的0％，获得的再生混凝土置于养护室中养护；养护7天的强度为25.5MPa，养护14天的强度为31.9MPa，养护28天的强度为37.5MPa。
对比例3
方法同实施例1，不同点在于：氧化石墨烯中氧的重量百分比为20％；获得的再生混凝土置于养护室中养护；养护7天的强度为25.4MPa，养护14天的强度为32.2MPa，养护28天的强度为39.6MPa。
Claims (2)
1.一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）准备水泥、细沙、再生粗骨料、氧化石墨烯、水和减水剂作为原料；所述的氧化石墨烯中氧的重量百分比为24~26%，平面尺寸为20~50微米；所述的水泥选用42.5级普通硅酸盐水泥；所述的减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为20~30%；
（2）将氧化石墨烯加水制成分散液，氧化石墨烯的重量浓度为0.8~1.2%；
（3）减水剂加水制成重量浓度25~35%的减水剂溶液；
（4）将分散液加入到减水剂溶液中，为了防止发生絮凝作用，先搅拌10~20min，然后再超声处理15~20min，制成混合液；其中分散液和减水剂溶液的体积比为1:（0.3~0.5）；
（5）将再生粗骨料筛分出粒径5~25mm的部分，然后与细沙混合搅拌40~80s，再加入水泥搅拌20~40s，获得混合料；其中再生粗骨料、细沙和水泥的重量混合比例为1:（0.4~0.5）:（0.3~0.4）；
（6）在搅拌条件下，将混合液加入到混合料中，加入比例按氧化石墨烯为水泥总重量的0.05~0.085%，继续搅拌2~5min，然后放入试模中，在振动台振捣均匀，获得的再生混凝土置于养护室中养护。
2.根据权利要求1所述的一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法，其特征在于所述的再生混凝土养护7天的强度为28.2~28.9MPa，养护14天的强度为32.2~38.3MPa，养护28天的强度为43.6~45.5MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710485738.5A CN107129235B (zh) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | 一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710485738.5A CN107129235B (zh) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | 一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107129235A CN107129235A (zh) | 2017-09-05 |
| CN107129235B true CN107129235B (zh) | 2019-07-16 |
Family
ID=59737041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710485738.5A Active CN107129235B (zh) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | 一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107129235B (zh) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107663057A (zh) * | 2017-09-13 | 2018-02-06 | 南京工业大学 | 一种用于面层的高强度自流平砂浆地坪材料及制备方法 |
| CN107827414A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-03-23 | 安徽铭能保温科技有限公司 | 一种掺杂氧化石墨烯的高性能再生混凝土的制备方法 |
| CN108117335A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-06-05 | 佛山科学技术学院 | 一种掺粉煤灰的氧化石墨烯混凝土及其制备方法 |
| CN108117323A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-06-05 | 定远县明友墙体材料有限责任公司 | 一种环保市政排水路面板的制备方法 |
| CN108083714A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-05-29 | 定远县明友墙体材料有限责任公司 | 一种采用建筑垃圾制备市政排水路面砖的方法 |
| CN108440018B (zh) * | 2018-05-31 | 2020-11-24 | 济南大学 | 混凝土表面防护的方法及所得表面防护型混凝土 |
| CN109400038B (zh) * | 2018-11-28 | 2021-11-26 | 广西绿色水泥产业工程院有限公司 | 一种含氧化石墨烯的高抗蚀低热水泥材料及其制备方法 |
| CN109467364A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-15 | 广东工业大学 | 一种石墨烯混凝土及其制备方法 |
| CN111470816B (zh) * | 2020-03-09 | 2022-03-29 | 山东省产品质量检验研究院 | 一种道路用路缘石及其制备方法 |
| CN111960772B (zh) * | 2020-08-26 | 2022-05-13 | 中国建筑土木建设有限公司 | 改性抗裂型水泥稳定再生基层混合料及其制备方法 |
| CN112142410A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-29 | 燕山大学 | 一种高强高抗渗多层氧化石墨烯混凝土及其制备方法 |
| CN113277820A (zh) * | 2021-06-20 | 2021-08-20 | 华北理工大学 | 氧化石墨烯增强固废混凝土及其制备方法 |
| CN114263366A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-01 | 四川省川铁枕梁工程有限公司 | 一种高粘接的混凝土界面粘接方法 |
| CN114133174B (zh) * | 2021-12-27 | 2023-02-28 | 四川省川铁枕梁工程有限公司 | 石墨烯或氧化石墨烯的超早强及高粘接混凝土修补方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104446175A (zh) * | 2014-10-30 | 2015-03-25 | 南昌大学 | 一种高性能再生混凝土及其制备方法 |
-
2017
- 2017-06-23 CN CN201710485738.5A patent/CN107129235B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104446175A (zh) * | 2014-10-30 | 2015-03-25 | 南昌大学 | 一种高性能再生混凝土及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107129235A (zh) | 2017-09-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107129235B (zh) | 一种利用氧化石墨烯强化再生混凝土的方法 | |
| CN105084837B (zh) | 一种海砂粉末混凝土 | |
| CN106365578A (zh) | 利用磷石膏制备建筑材料的方法 | |
| CN103951327B (zh) | 一种废弃烧结砖粉免烧陶粒及制备方法 | |
| CN108726956A (zh) | 一种改性再生混凝土及其制备方法 | |
| CN105884308A (zh) | 一种废弃混凝土再生方法 | |
| CN105924053A (zh) | 一种再生混凝土的制备方法 | |
| CN107311591A (zh) | 一种新型灌浆料及其制备方法 | |
| CN113666588A (zh) | 一种高含水率泥浆的固化方法 | |
| WO2024040952A1 (zh) | 一种基于淤泥和废旧混凝土的绿色混凝土的制备方法 | |
| CN114163183A (zh) | 一种含粗骨料的3d打印混凝土材料及其制作方法 | |
| JP7128557B1 (ja) | 製鋼スラグ脱硫副産物と建設残土を利用した制御型低強度材料及びその製造方法 | |
| CN111732365A (zh) | 一种混凝土复合掺合料及其制备方法 | |
| CN113321437B (zh) | 一种晶核型早强矿物掺合料及其制备方法 | |
| CN105252644A (zh) | 基于超声波处理的混凝土二次搅拌工艺 | |
| CN106977158A (zh) | 一种预制双联块体混凝土施工配合比及其制作工艺 | |
| CN109896791A (zh) | 自密实混凝土及其制备方法 | |
| CN109467370A (zh) | 一种高掺量混合瓷砖骨料c160uhpc及其制备方法 | |
| CN106045423A (zh) | 利用煤矸石生产混凝土渠槽预制件的方法 | |
| CN103553545B (zh) | 一种高效固化剂 | |
| CN103204645B (zh) | 一种高强环保高效减水剂及其制备方法 | |
| CN117303808A (zh) | 一种利用锂渣的软土固化剂、制备方法及其应用 | |
| CN106220064A (zh) | 强化再生混凝土粗骨料、制备方法及应用 | |
| CN106242454A (zh) | 一种用废弃混凝土再生骨料生产的保温砌块 | |
| CN114907069B (zh) | 生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210607 Address after: 750001 north side of No.9 Road, Jinfeng Industrial Park, Jingkai District, Yinchuan City, Ningxia Hui Autonomous Region Patentee after: Ningxia Saima Kejin Concrete Co.,Ltd. Address before: 110168 Liaoning province Shenyang Hunnan Hunnan Road No. 9 Patentee before: SHENYANG JIANZHU University |
|
| TR01 | Transfer of patent right |