CN114671655A - 一种碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于再生混凝土技术领域，具体涉及到一种碳纤维纳米偏高岭土再生混凝土及其制备方法，该再生混凝土的原料如下重量份数的组分：碳纤维0～3.5份，纳米偏高岭土0～45份，再生粗骨料175～1166份，天然粗骨料0～991份，天然细骨料656份，十二烷基苯磺酸钠3.7份，水泥328～373份，水215～249份；本发明具有抗压强度好、劈裂抗拉强度好、延性好等优点，并且其使用的原材料成本低，解决了建筑垃圾对环境污染，缓解天然粗骨料过度开采问题的同时，为再生混凝土的广泛应用奠定了基础。

Description

一种碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于再生混凝土技术领域，具体涉及一种碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土及其制备方法。
背景技术
近年来，城市化进程的快速发展，一方面，对建筑材料-天然粗骨料的需求在急剧增加，另一方面，由于一些基础性建筑设施或旧、危房逐渐被淘汰，使得在拆除重建过程中产生产生不可估量的建筑垃圾。沿用传统的处理方式，如：填埋、择地堆放等，已经难以有效处理数量正在急剧增多的建筑垃圾，这将会对生态环境及周围的生活环境受到巨大影响。
为了有效解决拆除旧建筑所产生的建筑垃圾，利用再生混凝土技术，用再生粗骨料部分取代或全部取代天然粗骨料。但由于再生粗骨料表面附着砂浆，其较弱的骨料-砂浆接触界面以及内部孔隙是导致再生混凝土性能差的主要原因，且再生粗骨料具有吸水率大、压碎指标高等特点。因此利用再生骨料制备的再生混凝土各项性能均不如普通混凝土，很大程度上限制了再生混凝土的实际应用。
纳米材料具有粒径小，表面活性高的特点，可填充混凝土中的孔隙和裂缝，同时依靠部分材料特有的火山灰活性，产生大量凝胶改善混凝土材料的界面过渡区及微观孔结构，使其具有更致密的结构，且能有效促进水泥基材料的早期水化反应，增强混凝土的抗压强度，但对劈裂抗拉强度的提升效果甚微，且大多数纳米材料造价较高，因此，应用前景受到限制。
目前，已有研究使用纤维改善再生混凝土的劈裂抗拉强度，改善再生混凝土的综合性能。研究表明，纤维能够在再生混凝土内部形成稳定的支撑结构，阻碍再生混凝土内部微裂缝的产生和发展，有利于增强再生混凝土的韧性，从而显著提高再生混凝土的劈裂抗拉强度。但与此同时，由于纤维的加入会导致再生混凝土内部结构密实度降低，从而影响再生混凝土的抗压强度。
因此，为了解决再生混凝土力学性能不足的问题，亟需一种再生混凝土的制备方法，提高再生混凝土在实际工程中的应用。
发明内容
为了解决再生混凝土力学性能的不足，本发明提供一种碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土，由包括以下重量份组分的原料制成：
碳纤维0～3.5份
纳米偏高岭土0～45份
再生粗骨料175～1166份
天然粗骨料0～991份
天然细骨料656份
十二烷基苯磺酸钠3.7份
水泥328～373份
水215～249份
所述碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土制备方法，包括如下步骤：
S1：将试验所需量的纳米偏高岭土、十二烷基苯磺酸钠和水加入至搅拌桶内，用搅拌仪对其进行搅拌分散，制得纳米偏高岭土分散液。
S2：将碳纤维、水泥、砂、天然粗骨料、再生粗骨料加入到混凝土搅拌机中进行干拌，使其混合均匀。
S3：将上述制得纳米偏高岭土分散液倒入混凝土搅拌机中搅拌，装模、振捣后，得到碳纤维纳米偏高岭土再生混凝土。
优选的，所述十二烷基苯磺酸钠分子式为C18H29NaO3S，相对分子质量为348.48。
优选的，所述碳纤维密度为1.75g/cm3，纤维直径为5.24μm，拉伸强度为3530MPa。
优选的，所述纳米偏高岭土平均粒径小于50nm，比表面积大于15m2/g，纯度大于95％。
优选的，所述天然粗骨料为连续级配碎石，粒径为5～25mm，所述再生粗骨料为连续级配碎石，粒径为5～25mm。
优选的，所述水泥选用强度等级不低于42.5级的P.O水泥。
优选的，所述天然细骨料为水洗中级河砂，细度模数为2.5～3.0，经水洗晾晒后含泥量为小于2.5％。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)纳米偏高岭土由于本身的小尺寸效应，将其用于再生混凝土中，能够对再生混凝土内部微孔隙、裂缝进行填充，且由于其具有晶核效应，能够促进早期水泥水化反应，水化过程中消耗氢氧化钙生成堆积紧密的水化硅酸钙和水化铝酸钙凝胶，同时由于纳米偏高岭土具有较强的火山灰活性能够促进二次水化反应，产生更多的水化硅酸钙和水化铝酸钙凝胶，提高结构密实度的同时，改善骨料-砂浆的接触界面，增强界面强度，提高再生混凝土力学性能。
(2)为了显著提高再生混凝土的劈裂抗拉强度，本发明将物理性质稳定、韧性好的碳纤维用于再生混凝土中，阻碍再生混凝土内部微裂缝的产生和发展，改善了再生混凝土的阻裂效应，而且随机乱向分布的碳纤维有利于增强再生混凝土的韧性，进而提高再生混凝土的劈裂抗拉强度。
(3)将十二烷基苯磺酸钠作为分散剂对纳米偏高岭土进行分散，减少由于掺量过多而产生的团聚现象，使纳米偏高岭土能够均匀分布在再生混凝土中，充分发挥其作用效果，改善再生混凝土各项性能。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土，其原料包括如下重量份数的组分：碳纤维2.6份，纳米偏高岭土37份，再生粗骨料175份，天然粗骨料991份，天然细骨料656份，十二烷基苯磺酸钠3.7份，水泥335份，水215份。
所述碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：将试验所需量的纳米偏高岭土、十二烷基苯磺酸钠和水加入至搅拌桶内，采用机械搅拌，用搅拌仪对其进行搅拌分散120s，制得纳米偏高岭土分散液。
S2：将碳纤维、水泥、砂、天然粗骨料、再生粗骨料加入到混凝土搅拌机中进行干拌180s，使其混合均匀。
S3：将上述制得纳米偏高岭土分散液倒入混凝土搅拌机中搅拌180s，装模、振捣；试件浇筑完成后，在标准养护室内养护24h后拆模，拆模后继续标养至规定测试龄期，得到碳纤维纳米偏高岭土再生混凝土。
实施例2：一种碳纤维再生混凝土，与实施例1的不同之处在于各原料包括如下重量份数的组分：碳纤维2.6份，再生粗骨料700份，天然粗骨料467份，天然细骨料656份，十二烷基苯磺酸钠3.7份，水泥373份，水233份。
实施例3：一种碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土，与实施例1的不同之处在于各原料包括如下重量份数的组分：碳纤维2.6份，纳米偏高岭土26份，再生粗骨料1166份，天然细骨料656份，十二烷基苯磺酸钠3.7份，水泥347份，水249份。
实施例4：一种碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土，与实施例1的不同之处在于各原料包括如下重量份数的组分：碳纤维2.6份，纳米偏高岭土45份，再生粗骨料350份，天然粗骨料816份，天然细骨料656份，十二烷基苯磺酸钠3.7份，水泥328份，水221份。
以下对比例，均以上述4个实施例中强度最高的实施例1为基础进行设置，旨在揭示碳纤维重量组分的变化对纳米偏高岭土再生混凝土的影响规律。
对比例1：一种纳米偏高岭土再生混凝土，与实施例1的不同之处在于各原料包括如下重量份数的组分：纳米偏高岭土37份，再生粗骨料700份，天然粗骨料467份，天然细骨料656份，十二烷基苯磺酸钠3.7份，水泥335份，水233份。
对比例2：一种碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土，与实施例1的不同之处在于各原料包括如下重量份数的组分：碳纤维1.75份，纳米偏高岭土37份，再生粗骨料1166份，天然细骨料656份，十二烷基苯磺酸钠3.7份，水泥335份，水249份。
对比例3：一种碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土，与实施例1的不同之处在于各原料包括如下重量份数的组分：碳纤维3.5份，纳米偏高岭土37份，再生粗骨料350份，天然粗骨料816份，天然细骨料656份，十二烷基苯磺酸钠3.7份，水泥335份，水221份。
性能测试
将实施例1～实施例4及对比例1～对比例3制备得到再生混凝土试件参照混凝土物理力学性能试验方法标准(GB/T 50081-2019)，对试件的抗压强度、劈裂抗拉强度进行测试，并记录在表1：
抗压强度(MPa) 劈裂抗拉强度(MPa) 拉压比
实施例1 40.31 4.41 0.109
实施例2 30.27 4.44 0.147
实施例3 32.14 3.94 0.123
实施例4 34.54 4.16 0.120
对比例1 33.32 3.17 0.095
对比例2 31.74 4.33 0.136
对比例3 37.19 4.32 0.116
通过对比实施例1～4抗压强度值可知，随着纳米偏高岭土掺量的增加，制备得到的再生混凝土抗压强度呈现先增加后降低的趋势，在实施例1的重量组分下抗压强度达到最大值，为40.31MPa；对比实施例1～4劈裂抗拉强度值可知，纳米偏高岭土掺量的增加，对再生混凝土劈裂抗拉强度提升作用并无明显规律；对比实施例1与对比例1～3劈裂抗拉强度值可知，随着碳纤维掺量的增加，制备得到的再生混凝土劈裂抗拉强度呈现先增大后减小的趋势，在实施例1的重量组分下劈裂抗拉强度达到最大值，为4.41MPa；此外，对比实施例1与对比例1～3抗压强度值可知，碳纤维掺量的增加，对再生混凝土抗压强度提升作用并无明显规律；将实施例1～4与对比例1～3进行比较，实施例2的拉压比最大，说明在实施例2的重量组分下，制备得到的再生混凝土延性最好。
以上所述是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，所做的任何修改、替换、改进、润饰等，也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土，其特征在于，由包括以下重量份组分的原料制成：
碳纤维0～3.5份
纳米偏高岭土0～45份
再生粗骨料175～1166份
天然粗骨料0～991份
天然细骨料656份
十二烷基苯磺酸钠3.7份
水泥328～373份
水215～249份
所述碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土制备方法，包括如下步骤：
S1：将试验所需量的纳米偏高岭土、十二烷基苯磺酸钠和水加入至搅拌桶内，用搅拌仪对其进行搅拌分散，制得纳米偏高岭土分散液。
S2：将碳纤维、水泥、砂、天然粗骨料、再生粗骨料加入到混凝土搅拌机中进行干拌，使其混合均匀。
S3：将上述制得纳米偏高岭土分散液倒入混凝土搅拌机中搅拌，装模、振捣后，得到碳纤维纳米偏高岭土再生混凝土。
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土，其特征在于：所述十二烷基苯磺酸钠分子式为C18H29NaO3S，相对分子质量为348.48。
3.根据权利要求1所述的碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土，其特征在于：所述碳纤维密度为1.75g/cm3，纤维直径为5.24μm，拉伸强度为3530MPa。
4.根据权利要求1所述的碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土，其特征在于：所述纳米偏高岭土平均粒径小于50nm，比表面积大于15m2/g，纯度大于95％。
5.根据权利要求1所述的碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土，其特征在于：所述天然粗骨料为连续级配碎石，粒径为5-25mm，所述再生粗骨料为连续级配碎石，粒径为5-25mm。
6.根据权利要求1所述的碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土，其特征在于：所述水泥选用强度等级不低于42.5级的P.O水泥。
7.根据权利要求1所述的碳纤维增强纳米偏高岭土再生混凝土，其特征在于：所述天然细骨料为水洗中级河砂，细度模数为2.5-3.0，经水洗晾晒后含泥量小于2.5％。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115572131A (zh) * 2022-10-17 2023-01-06 大连海事大学 一种纳米偏高岭土改性水泥砂浆界面剂及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160264466A1 (en) * 2015-03-11 2016-09-15 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Binder compositions and method of synthesis
CN108609961A (zh) * 2018-06-05 2018-10-02 长安大学 一种高性能轻骨料混凝土的配合比及其配制方法
CN111362636A (zh) * 2020-02-10 2020-07-03 南阳师范学院 一种c60碳纤维混凝土及其制备方法
CN112960953A (zh) * 2021-03-04 2021-06-15 河北建筑工程学院 一种纳米偏高岭土再生混凝土及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160264466A1 (en) * 2015-03-11 2016-09-15 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Binder compositions and method of synthesis
CN108609961A (zh) * 2018-06-05 2018-10-02 长安大学 一种高性能轻骨料混凝土的配合比及其配制方法
CN111362636A (zh) * 2020-02-10 2020-07-03 南阳师范学院 一种c60碳纤维混凝土及其制备方法
CN112960953A (zh) * 2021-03-04 2021-06-15 河北建筑工程学院 一种纳米偏高岭土再生混凝土及其制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张恒: "纳米偏高岭土强化再生混凝土性能的研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅰ辑》 *
杨继生: "《表面活性剂原理与应用》", 31 December 2012, 东南大学出版社 *
沈新元: "《先进高分子材料》", 28 February 2006, 中国纺织出版社 *
王建超等: "碳纤维再生混凝土力学性能的试验研究", 《混凝土》 *
韩菊红: "《碳纤维智能混凝土》", 31 January 2021, 黄河水利出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115572131A (zh) * 2022-10-17 2023-01-06 大连海事大学 一种纳米偏高岭土改性水泥砂浆界面剂及其制备方法和应用

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