CN108164208A - 一种纳米二氧化硅再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种纳米二氧化硅再生混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米二氧化硅再生混凝土及其制备方法，该再生混凝土由原料水泥、再生骨料、细骨料、水、纳米二氧化硅和减水剂聚羧酸制备得到，所述的水泥：再生骨料：细骨料：水：纳米二氧化硅：减水剂的质量比为1：(3.4～3.8)：(1.7～2.1)：(0.58～0.63)：(0.025～0.035)：(0.015～0.02)，所述纳米二氧化硅再生混凝土的水灰比为1：5.1～5.9。本发明改善了再生混凝土的力学性能和物理性能，显著提高了再生混凝土的强度，得到一种新型建筑材料，从而使其能在环境多变的建筑工程中得到广泛应用。

Description

一种纳米二氧化硅再生混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于新型建筑材料技术领域，更具体地，涉及一种纳米二氧化硅再生混凝土及其制备方法。
背景技术
随着我国城市化建设的发展，大量未经处理的建筑废弃物被运往郊外露天堆放或简单地下填埋。仅仅2016年中国就产生了高达35亿吨的建筑垃圾，综合利用率不足5％，对自然生态环境造成了严重污染和威胁。将建筑废弃物经过处理变为再生骨料，不仅能减少其带来的环境污染，而且能节约大量的土地资源，具有较高的经济效益和社会效益。但是利用再生骨料制成的再生混凝土与普通混凝土相比，吸水率和收缩率较高，孔隙比较大且强度较低，这些缺陷在一定程度上限制了再生混凝土的推广和应用。
纳米材料是指粒径介于1～100nm的粒子，由于水泥硬化浆体是由众多颗粒(水化硅酸钙凝胶)和众多纳米级空隙(结构缺陷)以及尺寸较大的结晶性水化产物组成，将具有微粒性和高活性的纳米二氧化硅掺入到再生混凝土中，能够对水泥硬化浆体中的微孔起到填充效应，有效改善孔隙率和孔隙结构，提高再生混凝土的强度和耐久性。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种纳米二氧化硅再生混凝土。
本发明的另一目的在于提供上述纳米二氧化硅再生混凝土的制备方法。该方法能够让纳米二氧化硅均匀地分布到再生混凝土之中，减少纳米二氧化硅的团聚现象，同时纳米二氧化硅能够填充再生混凝土中的微小裂缝和孔隙，提高再生混凝土的抗压强度，操作简单，实用性强。
本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：
一种纳米二氧化硅再生混凝土是由原料水泥、再生骨料、细骨料、水、纳米二氧化硅和减水剂制备得到，所述的水泥：再生骨料：细骨料：水：纳米二氧化硅：减水剂聚羧酸的质量比为1：(3.4～3.8)：(1.7～2.1)：(0.58～0.63)：(0.025～0.035)：(0.015～0.02)，所述纳米二氧化硅再生混凝土的水灰比为1：5.1～5.9。
优选地，所述水泥为42.5R硅酸盐水泥。
优选地，所述的细骨料为连续级配的普通河砂，所述的细骨料的粒径为1～5mm。
优选地，所述的再生骨料为连续级配的再生骨料，所述的再生骨料的粒径为1～10mm。
优选地，所述的纳米二氧化硅的粒径为1～50nm，所述纳米二氧化硅的含量≥99％。
优选地，所述聚羧酸的减水率为25～40％。
上述的纳米二氧化硅再生混凝土的制备方法，包括如下具体步骤：
S1.将水泥、再生骨料和细骨料搅拌均匀后形成混合物A；
S2.将聚羧酸与水充分搅拌均匀后，再加入纳米二氧化硅搅拌，使纳米二氧化硅完全分散，得到混合液B；
S3.将混合液B加入到混合物A中搅拌，搅拌均匀，倒出成型后即为纳米二氧化硅再生混凝土。
优选地，步骤S1中所述搅拌的时间为120～180秒。
优选地，步骤S3中所述搅拌的时间为120～180秒。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.相比普通的再生混凝土，本发明的方法制备的纳米二氧化硅再生混凝土的强度显著提高，从而使其能在环境多变的建筑工程中得到广泛应用，具有广泛的市场前景。
2.本发明根据再生骨料孔隙率高的特点，在现有再生混凝土制造方法的基础上，利用具有高火山灰活性的纳米二氧化硅来改善再生混凝土的力学性能和物理性能。由于纳米二氧化硅的成本较高，通过改善其制备工艺，可以减少纳米二氧化硅的团聚，使其利用价值最大化。
3.本发明提出的制备方法具有操作简单，实用性强，纳米二氧化硅分散均匀，混凝土流动性好的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
本发明在实施例中采用的水泥为石井牌42.5R硅酸盐水泥，从广州水泥厂采购；再生骨料为连续级配的再生骨料，粒径为1-10mm，采用的砂为连续级配的普通河砂，最大粒径为5mm；纳米二氧化硅为亲水型，采购于广东固德树脂有限公司，粒径不超过50nm，比表面积为200m2/g；减水剂为聚羧酸高效减水剂，采购于广州中正力恒新材料有限公司。
实施例1
1.制备：
(1)按比例称出各组分的质量，各组分质量比是水泥：再生骨料：细骨料：水：纳米二氧化硅：减水剂聚羧酸＝1：3.5：1.8：0.59：0.031：0.02，纳米二氧化硅再生混凝土的水灰比1：5.3。
(2)将水泥、再生骨料、细骨料于搅拌机中搅拌120秒，搅拌均匀后形成混合物；
(3)将减水剂聚羧酸与大部分的水(60％-70％)充分搅拌均匀后，再逐渐加入纳米二氧化硅，同时用玻璃棒手工高速搅拌，边加纳米二氧化硅边搅拌，直至纳米二氧化硅完全分散，得到三者的混合液；
(4)将步骤(3)的混合液加入到步骤(2)的混合物之中，同时将剩余的水清洗装混合液的容器后再一并倒入搅拌机，在搅拌机里搅拌120秒，搅拌均匀得到再生混凝土拌合物，倒出成型，即得纳米二氧化硅再生混凝土。
2.性能测试：经测试本实施例制备的纳米二氧化硅再生混凝土的坍落度为28mm，7天的强度达到37.2Mpa，28天的强度达到40.3Mpa，工作性良好。
实施例2
1.制备：
(1)按比例称出各组分的质量，各组分质量比是水泥：再生骨料：细骨料：水：纳米二氧化硅：减水剂聚羧酸＝1：3.8：1.9：0.57：0.029：0.018，纳米二氧化硅再生混凝土的水灰比1：5.7。
(2)将水泥、再生骨料、细骨料于搅拌机中搅拌180秒，搅拌均匀后形成混合物；
(3)将减水剂聚羧酸与大部分的水(60％-70％)充分搅拌均匀后，再逐渐加入纳米二氧化硅，同时用玻璃棒手工高速搅拌，边加纳米二氧化硅边搅拌，直至纳米二氧化硅完全分散，得到三者的混合液；
(4)将步骤(3)的混合液加入到步骤(2)的混合物之中，同时将剩余的水清洗装混合液的容器后再一并倒入搅拌机，在搅拌机里搅拌180秒，搅拌均匀得到再生混凝土拌合物，倒出成型，即得纳米二氧化硅再生混凝土。
2.性能测试：经测试实施例制备的纳米二氧化硅再生混凝土的坍落度为25mm，7天的强度达到39.9Mpa，28天的强度达到43.2Mpa，工作性良好。
实施例3
1.制备：
(1)按比例称出各组分的质量，各组分质量比是水泥：再生骨料：细骨料：水：纳米二氧化硅：减水剂聚羧酸＝1：3.4：2.0：0.6：0.025：0.015，纳米二氧化硅再生混凝土的水灰比1：5.4。
(2)将水泥、再生骨料、砂置于搅拌机中搅拌180秒，搅拌均匀后形成混合物；
(3)将减水剂聚羧酸与大部分的水(60％-70％)充分搅拌均匀后，再逐渐加入纳米二氧化硅，同时用玻璃棒手工高速搅拌，边加纳米二氧化硅边搅拌，直至纳米二氧化硅完全分散，得到三者的混合液；
(4)将步骤(3)的混合液加入到步骤(2)的混合物之中，同时将剩余的水清洗装混合液的容器后再一并倒入搅拌机，在搅拌机里搅拌180秒，搅拌均匀得到再生混凝土拌合物，倒出成型，即得纳米二氧化硅再生混凝土。
2.性能测试：经测试本实施例制备的纳米二氧化硅再生混凝土的坍落度为35mm，7天的强度达到37.1Mpa，28天的强度达到39.5Mpa，工作性良好。
实施例4
一种纳米二氧化硅再生混凝土是由原料水泥、再生骨料、细骨料、水、纳米二氧化硅和减水剂制备得到，其中水泥：再生骨料：细骨料：水：纳米二氧化硅：减水剂聚羧酸的质量比为1：3.4：1.7：0.58：0.035：0.016，所述纳米二氧化硅再生混凝土的水灰比为1：5.2。
实施例5
一种纳米二氧化硅再生混凝土是由原料水泥、再生骨料、细骨料、水、纳米二氧化硅和减水剂制备得到，所述的水泥：再生骨料：细骨料：水：纳米二氧化硅：减水剂聚羧酸的质量比为1：3.8：2.1：0.63：0.025：0.02，所述纳米二氧化硅再生混凝土的水灰比为1：5.9。
实施例6
一种纳米二氧化硅再生混凝土是由原料水泥、再生骨料、细骨料、水、纳米二氧化硅和减水剂制备得到，所述的水泥：再生骨料：细骨料：水：纳米二氧化硅：减水剂聚羧酸的质量比为1：3.6：1.7：0.58：0.03：0.02，所述纳米二氧化硅再生混凝土的水灰比为1：5.1。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种纳米二氧化硅再生混凝土，其特征在于，该再生混凝土是由原料水泥、再生骨料、细骨料、水、纳米二氧化硅和减水剂制备得到，所述的水泥：再生骨料：细骨料：水：纳米二氧化硅：减水剂聚羧酸的质量比为1：(3.4～3.8)：(1.7～2.1)：(0.58～0.63)：(0.025～0.035)：(0.015～0.02)，所述纳米二氧化硅再生混凝土的水灰比为1：5.1～5.9。
2.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅再生混凝土，其特征在于，所述水泥为42.5R硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅再生混凝土，其特征在于，所述的细骨料为连续级配的普通河砂，所述的细骨料的粒径为1～5mm。
4.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅再生混凝土，其特征在于，所述的再生骨料为连续级配的再生骨料，所述的再生骨料的粒径为1～10mm。
5.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅再生混凝土，其特征在于，所述的纳米二氧化硅的粒径为1～50nm，所述纳米二氧化硅的含量≥99％。
6.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅再生混凝土，其特征在于，所述聚羧酸的减水率为25～40％。
7.根据权利要求1-6任一项所述的纳米二氧化硅再生混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1.将水泥、再生骨料和细骨料搅拌均匀后形成混合物A；
S2.将聚羧酸与水充分搅拌均匀后，再加入纳米二氧化硅搅拌，使纳米二氧化硅完全分散，得到混合液B；
S3.将混合液B加入到混合物A中搅拌，搅拌均匀，倒出成型后即为纳米二氧化硅再生混凝土。
8.根据权利要求7所述的纳米二氧化硅再生混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述搅拌的时间为120～180秒。
9.根据权利要求7所述的纳米二氧化硅再生混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述搅拌的时间为120～180秒。
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