CN111606731B - 一种高性能自密实水泥配重块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能自密实水泥配重块,以重量份计,包括以下组分:水泥75~100份,石英砂10~20份,粉煤灰10~30份,多孔陶粒1~4份,改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维1~2份,减水剂0.1~0.5份,消泡剂2~6份。本发明还公开该高性能自密实水泥配重块的制备方法。本发明制得的水泥配重块稳定性好,密实性好,强度大,制备成本低。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域,具体涉及一种高性能自密实水泥配重块及其制备方法。
背景技术
水泥自从发明以来,一直作为一种重要的无机非金属胶凝材料,广泛应用于道路桥梁、水利工程、建筑行业、海洋工程等重要领域,是当今人类社会发展不可或缺的材料之一。普通的水泥基材料在实际应用中往往会受到氯盐、硫酸盐等盐类及酸碱侵蚀,宏观上表现为破坏加速、抗压强度下降,严重影响其服役寿命;同时水泥基材料大多表现出脆性,在受到大载荷或冲击时易产生裂缝等脆性破坏。水泥具有抗压强度高,抗拉强度低的特性,而这主要是由于水泥水化时水化产物决定的。水泥水化时产生的水化产物之间的作用力,主要是离子键和共价键以及分子键,而这从根本决定了其抗拉强度低,没有塑性变形的能力,但这也决定了水泥的抗压强度较高。所以水泥水化的研究一直在进行,希望通过添加适当的矿物质,能形成更密实的产物,从而改变水泥的微观结构,提高它本身的性能,主要是以抗压强度为主。
随着社会的快速发展和人类对环境保护意识的提高,人们对水泥基材料提出了新的要求,为了能够让混凝土的性能得到改善,现在致力于绿色建材的研究,例如利用污泥或者有害废渣为原料制造水泥,对工业废渣的使用等。这些不仅能充分利用材料,改善水泥配重块的性能,并且对保护环境也有很大的作用。而且为了提高水泥配重块的性能,常常在水泥配重块中加入聚合物,聚合物具有一定的粘度,在乳液表面活性作用下,较高粘度的砂浆搅拌混合过程中带入气体增多,这些气体在砂浆硬化后形成大量宏观气孔,破坏砂浆的连续结构,严重影响改性砂浆的力学性能;因此在制备改性水泥配重块时如何减少气孔的存在是制备高性能水泥配重块的关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一是,提供一种高性能自密实水泥配重块,该配重块稳定性好,密实性好,强度大。
本发明要解决的技术问题之二是,提供一种高性能自密实水泥配重块的制备方法,该制备方法操作简单,制得的水泥配重块强度大,且制备成本低。
为更好的解决上述第一个技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种高性能自密实水泥配重块,以重量份计,包括以下组分:
水泥75~100份,石英砂10~20份,粉煤灰10~30份,多孔陶粒1~4份,改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维1~2份,减水剂0.1~0.5份,消泡剂2~6份。
作为一种优选的技术方案,所述多孔陶粒是由生活污泥、秸秆灰、粘土混合造粒后高温煅烧制得;所述生活污泥、秸秆灰、粘土的质量比为7:(1~3):1。
作为一种优选的技术方案,所述多孔陶粒的密度为0.81~0.83g/cm3,比表面积为3093~3096cm2/g。
作为一种优选的技术方案,所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
作为一种优选的技术方案,所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
为更好的解决上述第二个技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种高性能自密实水泥配重块的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将生物污泥、秸秆灰、粘土混合均匀后造粒,在80~100℃下烘干30~60min。然后置于马弗炉内,空气气氛下高温煅烧,制得多孔陶粒;
(2)将海藻酸钠和去离子水混合搅拌溶胀处理,然后在40-50℃下搅拌混合制得海藻酸钠溶液;将硅烷偶联剂、锂皂石、去离子水常温下混合搅拌处理;然后加入氧化石墨烯,搅拌处理,制得的混合物加入到海藻酸钠溶液中,并加入戊二醛溶液,搅拌均匀后采用湿法纺丝工艺进行纺丝,并经化学还原处理,制得改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维;
(3)将水泥、粉煤灰混合搅拌均匀,然后加入石英砂继续搅拌混合,加入多孔陶粒、改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维继续搅拌混合均匀,继续加入水、减水剂、消泡剂,搅拌混合后制得拌合料;将拌合料装模成型,养护24h后脱模;脱模后的试样自然湿润环境下养护处理,制得高性能自密实水泥配重块。
作为一种优选的技术方案,步骤(1)中,所述高温煅烧的时间为10~40min,所述高温煅烧的温度为800~1000℃。
作为一种优选的技术方案,步骤(2)中,所述海藻酸钠、硅烷偶联剂、锂皂石、氧化石墨烯、戊二醛的质量比为3:(0.01-0.03):(0.2-0.5):2:0.02。
作为一种优选的技术方案,步骤(2)中,所述搅拌溶胀处理的时间为3.5~4.5h。
由于采用上述技术方案,本发明具有以下有益效果:
本发明在水泥配重块中加入多孔陶粒和改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维作为改性剂;多孔陶粒是由生活污泥、秸秆灰、粘土混合造粒后高温煅烧制得,其比表面积大,强度大;改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维质量轻,强度大;在材料制备过程中,多孔陶粒以及纳米级的改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维可以填充水泥水花形成的孔隙,提高水泥配重块的强度;而且纳米分子可以成为水泥化合物的凝结中心,加速后期的水化,从而提高早期强度。本发明制得的水泥配重块密实好,强度大。
具体实施方式:
下面通过实施例对本发明进一步说明,实施例只用于解释本发明,不会对本发明构成任何的限定。
实施例中采用的水泥均为42.5级普通硅酸盐水泥;石英砂的细度模数为2.5-3.0。
实施例1
一种高性能自密实水泥配重块,以重量份计,包括以下组分:
水泥75份,石英砂10份,粉煤灰10份,多孔陶粒1份,改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维1份,聚羧酸类减水剂0.1份,有机硅类消泡剂2份。
所述多孔陶粒是由生活污泥、秸秆灰、粘土混合造粒后高温煅烧制得;所述生活污泥、秸秆灰、粘土的质量比为7:1:1。
实施例2
一种高性能自密实水泥配重块,以重量份计,包括以下组分:
水泥100份,石英砂20份,粉煤灰30份,多孔陶粒4份,改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维2份,聚羧酸类减水剂0.5份,有机硅类消泡剂6份。
所述多孔陶粒是由生活污泥、秸秆灰、粘土混合造粒后高温煅烧制得;所述生活污泥、秸秆灰、粘土的质量比为7:3:1。
实施例3
一种高性能自密实水泥配重块,以重量份计,包括以下组分:
水泥85份,石英砂15份,粉煤灰20份,多孔陶粒3份,改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维1.5份,聚羧酸类减水剂0.3份,有机硅类消泡剂4份。
所述多孔陶粒是由生活污泥、秸秆灰、粘土混合造粒后高温煅烧制得;所述生活污泥、秸秆灰、粘土的质量比为7:2:1。
实施例4
一种高性能自密实水泥配重块的方法,包括以下步骤:
(1)按照重量份称取原料,水泥75份,石英砂10份,粉煤灰10份,多孔陶粒1份,改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维1份,聚羧酸类减水剂0.1份,有机硅类消泡剂2份;所述多孔陶粒是由生活污泥、秸秆灰、粘土混合造粒后高温煅烧制得;所述生活污泥、秸秆灰、粘土的质量比为7:1:1。
(2)将生物污泥、秸秆灰、粘土混合均匀后造粒,在80℃下烘干30min。然后置于马弗炉内,空气气氛800℃下高温煅烧10min,制得多孔陶粒;
(3)将海藻酸钠和去离子水混合搅拌溶胀处理3.5h,然后在40℃下搅拌混合制得海藻酸钠溶液;将硅烷偶联剂、锂皂石、去离子水常温下混合搅拌处理;然后加入氧化石墨烯,搅拌处理,制得的混合物加入到海藻酸钠溶液中,并加入戊二醛溶液,搅拌均匀后采用湿法纺丝工艺进行纺丝,并经化学还原处理,制得改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维;其中,所述海藻酸钠、硅烷偶联剂、锂皂石、氧化石墨烯、戊二醛的质量比为3:0.01:0.2:2:0.02;
(4)将水泥、粉煤灰混合搅拌均匀,然后加入石英砂继续搅拌混合,加入多孔陶粒、改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维继续搅拌混合均匀,继续加入水、聚羧酸类减水剂、有机硅类消泡剂,搅拌混合后制得拌合料;将拌合料装模成型,养护24h后脱模;脱模后的试样自然湿润环境下养护处理,制得高性能自密实水泥配重块。
实施例5
一种高性能自密实水泥配重块的方法,包括以下步骤:
按照重量份称取原料,水泥100份,石英砂20份,粉煤灰30份,多孔陶粒4份,改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维2份,聚羧酸类减水剂0.5份,有机硅类消泡剂6份。所述多孔陶粒是由生活污泥、秸秆灰、粘土混合造粒后高温煅烧制得;所述生活污泥、秸秆灰、粘土的质量比为7:3:1;
(1)将生物污泥、秸秆灰、粘土混合均匀后造粒,在100℃下烘干60min。然后置于马弗炉内,空气气氛1000℃下高温煅烧40min,制得多孔陶粒;
(2)将海藻酸钠和去离子水混合搅拌溶胀处理4.5h,然后在50℃下搅拌混合制得海藻酸钠溶液;将硅烷偶联剂、锂皂石、去离子水常温下混合搅拌处理;然后加入氧化石墨烯,搅拌处理,制得的混合物加入到海藻酸钠溶液中,并加入戊二醛溶液,搅拌均匀后采用湿法纺丝工艺进行纺丝,并经化学还原处理,制得改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维;其中,所述海藻酸钠、硅烷偶联剂、锂皂石、氧化石墨烯、戊二醛的质量比为3:0.03:0.5:2:0.02
(3)将水泥、粉煤灰混合搅拌均匀,然后加入石英砂继续搅拌混合,加入多孔陶粒、改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维继续搅拌混合均匀,继续加入水、聚羧酸类减水剂、有机硅类消泡剂,搅拌混合后制得拌合料;将拌合料装模成型,养护24h后脱模;脱模后的试样自然湿润环境下养护处理,制得高性能自密实水泥配重块。
实施例6
一种高性能自密实水泥配重块的方法,包括以下步骤:
按照重量份称取原料,水泥85份,石英砂15份,粉煤灰20份,多孔陶粒3份,改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维1.5份,聚羧酸类减水剂0.3份,有机硅类消泡剂4份。所述多孔陶粒是由生活污泥、秸秆灰、粘土混合造粒后高温煅烧制得;所述生活污泥、秸秆灰、粘土的质量比为7:2:1;
(1)将生物污泥、秸秆灰、粘土混合均匀后造粒,在90℃下烘干40min;然后置于马弗炉内,空气气氛900℃下高温煅烧30min,制得多孔陶粒;
(2)将海藻酸钠和去离子水混合搅拌溶胀处理4h,然后在45℃下搅拌混合制得海藻酸钠溶液;将硅烷偶联剂、锂皂石、去离子水常温下混合搅拌处理;然后加入氧化石墨烯,搅拌处理,制得的混合物加入到海藻酸钠溶液中,并加入戊二醛溶液,搅拌均匀后采用湿法纺丝工艺进行纺丝,并经化学还原处理,制得改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维;其中,所述海藻酸钠、硅烷偶联剂、锂皂石、氧化石墨烯、戊二醛的质量比为3:0.02:0.3:2:0.02;
(3)将水泥、粉煤灰混合搅拌均匀,然后加入石英砂继续搅拌混合,加入多孔陶粒、改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维继续搅拌混合均匀,继续加入水、聚羧酸类减水剂、有机硅类消泡剂,搅拌混合后制得拌合料;将拌合料装模成型,养护24h后脱模;脱模后的试样自然湿润环境下养护处理,制得高性能自密实水泥配重块。
对比例1
水泥配重块中没有添加多孔陶粒,其他条件和实施例6相同。
对比例2
水泥配重块中没有添加改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维,其他条件和实施例6相同。
下面对本发明制得的高性能自密实水泥配重块进行性能测试。测试结果如表1所示:
表1
拆模时间,h | 拆模强度,MPa | 1d抗压强度,MPa | 3d抗压强度,MPa | 28抗压强度,MPa | |
实施例4 | 3 | 23.5 | 35.5 | 41.5 | 45.9 |
实施例5 | 3 | 24.6 | 35.3 | 41.8 | 46.2 |
实施例6 | 3 | 23.9 | 35.8 | 42.0 | 47.1 |
对比例1 | 8 | 18.3 | 20.5 | 30.1 | 35.2 |
对比例2 | 9 | 18.5 | 20.9 | 29.5 | 34.4 |
从上述测试结果可以看出,相对于对比例,本发明制得的水泥配重块拆模时间大大缩短,拆模强度得到明显改善;而且其抗压强度大。
虽然已经对本发明的具体实施方案进行了描述,但是本发明的许多其他形式和改变对本领域技术人员而言是显而易见的。应理解所附权利要求和本发明通常涵盖本发明真实精神和范围内的所有这些明显的形式和改变。
Claims (9)
1.一种高性能自密实水泥配重块,其特征在于,以重量份计,包括以下组分:
水泥75~100份,石英砂10~20份,粉煤灰10~30份,多孔陶粒1~4份,改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维1~2份,减水剂0.1~0.5份,消泡剂2~6份;
所述改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维的制备方法为:
将海藻酸钠和去离子水混合搅拌溶胀处理,然后在40-50℃下搅拌混合制得海藻酸钠溶液;将硅烷偶联剂、锂皂石、去离子水常温下混合搅拌处理;然后加入氧化石墨烯,搅拌处理,制得的混合物加入到海藻酸钠溶液中,并加入戊二醛溶液,搅拌均匀后采用湿法纺丝工艺进行纺丝,并经化学还原处理,制得改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维。
2.根据权利要求1所述的一种高性能自密实水泥配重块,其特征在于:所述多孔陶粒是由生活污泥、秸秆灰、粘土混合造粒后高温煅烧制得;所述生活污泥、秸秆灰、粘土的质量比为7:(1~3):1。
3.根据权利要求1所述的一种高性能自密实水泥配重块,其特征在于:所述多孔陶粒的密度为0.81~0.83g/cm3,比表面积为3093~3096cm2/g。
4.根据权利要求1所述的一种高性能自密实水泥配重块,其特征在于:所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
5.根据权利要求1所述的一种高性能自密实水泥配重块,其特征在于:所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
6.根据权利要求1所述的一种高性能自密实水泥配重块,其特征在于:所述海藻酸钠、硅烷偶联剂、锂皂石、氧化石墨烯、戊二醛的质量比为3:(0.01-0.03):(0.2-0.5):2:0.02。
7.根据权利要求1所述的一种高性能自密实水泥配重块,其特征在于:所述搅拌溶胀处理的时间为3.5~4.5h。
8.根据权利要求1至7任一所述的一种高性能自密实水泥配重块的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将生物污泥、秸秆灰、粘土混合均匀后造粒,在80~100℃下烘干30~60min,然后置于马弗炉内,空气气氛下高温煅烧,制得多孔陶粒;
(2)将水泥、粉煤灰混合搅拌均匀,然后加入石英砂继续搅拌混合,加入多孔陶粒、改性石墨烯/海藻酸钠复合凝胶纤维继续搅拌混合均匀,继续加入水、减水剂、消泡剂,搅拌混合后制得拌合料;将拌合料装模成型,养护24h后脱模;脱模后的试样自然湿润环境下养护处理,制得高性能自密实水泥配重块。
9.根据权利要求8所述的一种高性能自密实水泥配重块的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述高温煅烧的时间为10~40min,所述高温煅烧的温度为800~1000℃。
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Denomination of invention: A high-performance self compacting cement weight block and its preparation method Effective date of registration: 20230607 Granted publication date: 20220311 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Shaoxing Shangyu sub branch Pledgor: SHAOXING SHANGYU SHUNDONG RUBBER AND PLASTIC PRODUCT CO.,LTD. Registration number: Y2023980043105 |