CN117756459A - 一种绿色环保混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土技术领域，且公开了一种绿色环保混凝土及其制备方法，包括以下重量组分：400‑600份水泥、600‑800份中砂、300‑500份原生废浆、60‑90份粉煤灰、120‑150份矿粉、500‑700份水、10‑15份聚羧酸减水剂、1‑4份消泡剂XP‑0015、4‑6份硅酸盐水泥胶浆保鲜剂BX‑001、3‑5份硅酸盐高碱废浆活化改性剂、2‑6份改性壳聚糖吸附球；按配比将原生废浆、消泡剂XP‑0015、硅酸盐水泥胶浆保鲜剂BX‑001、硅酸盐高碱废浆活化改性剂、改性壳聚糖吸附球加入到搅拌机中，搅拌3‑5h，得到预处理的原生废浆；按配比将水泥、中砂、粉煤灰、矿粉、水、聚羧酸减水剂、预处理的原生废浆加入到搅拌机中进行搅拌，得到绿色环保混凝土，具有较好的环保性、和易性、抗裂性、降本增效性。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体为一种绿色环保混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是由凝胶材料、骨料、水、外加剂按一定比例配制而成的一种人工石材，具有原料丰富、价格低廉、生产工艺简单的特点，此外，由于混凝土具有高耐压性、耐久性等优良特点，广泛应用于造船业、机械工业等工程中。随着发展循环经济、建设资源节约型、环境友好型社会和绿色施工的要求，城市不断建设，例如铺设地面、建设高楼等，土壤就会不断被混凝土所覆盖，传统的地面铺装强调的是地面的坚固耐用及使用性，所以大多都使用的普通混凝土，普通混凝土是由胶凝材料、水和集料按适当比例配合拌制成混合料，经硬化而形成的人工石材，但传统混凝土生产过程中的废浆会产生污染和浪费。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种绿色环保混凝土及其制备方法，具有较好的环保性、和易性、抗裂性、降本增效性。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种绿色环保混凝土，包括以下重量组分：400-600份水泥、600-800份中砂、300-500份原生废浆、60-90份粉煤灰、120-150份矿粉、500-700份水、10-15份聚羧酸减水剂、1-4份消泡剂XP-0015、4-6份硅酸盐水泥胶浆保鲜剂BX-001、3-5份硅酸盐高碱废浆活化改性剂、2-6份改性壳聚糖吸附球。
优选的，所述改性壳聚糖吸附球的制备方法为：
(1)将纳米二氧化硅与3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷加入至乙醇溶剂中，在30-60℃下超声分散2-3h，得到烯基修饰纳米二氧化硅；
(2)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入烯基修饰纳米二氧化硅进行溶解，溶解结束后加入二烯丙基二甲基氯化铵与二丁基二月桂酸锡催化剂，在40-80℃下反应4-8h，反应结束后，无水乙醇和去离子水洗涤，过滤并干燥，得到二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物；
(3)将二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物和环氧剂加入到甲苯溶剂中，在60-100℃下反应2-6h，过滤洗涤并干燥得到环氧化改性纳米二氧化硅；
(4)向乙酸溶剂中加入壳聚糖进行溶解，溶解结束后恒压加入环氧化改性纳米二氧化硅，进行水浴反应，水浴反应温度为60-90℃，反应时间为2-6h，反应结束后，减压蒸馏、无水乙醇洗涤、过滤干燥，得到改性壳聚糖吸附球。
优选的，所述(1)中纳米二氧化硅、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为1.2-1.5:1。
优选的，所述(2)中烯基修饰纳米二氧化硅、二烯丙基二甲基氯化铵、二丁基二月桂酸锡催化剂的质量比为0.4-0.5:1:0.01-0.02。
优选的，所述(3)中二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物、环氧剂的质量比为1.5-1.8:1。
优选的，所述(3)中环氧剂为双氧水或过氧乙酸或过氧化苯甲酰。
优选的，所述(4)中壳聚糖、环氧化改性纳米二氧化硅的质量比为0.8-1.2:1。
优选的，所述硅酸盐高碱废浆活化改性剂为硅酸盐高碱废浆活化改性剂-I型(HH-101)或硅酸盐高碱废浆活化改性剂-I型(HH-201)。
优选的，所述绿色环保混凝土的制备方法包括以下步骤：
S1.按配比将原生废浆、消泡剂XP-0015、硅酸盐水泥胶浆保鲜剂BX-001、硅酸盐高碱废浆活化改性剂、改性壳聚糖吸附球加入到搅拌机中，搅拌3-5h，得到预处理的原生废浆；
S2.按配比将水泥、中砂、粉煤灰、矿粉、水、聚羧酸减水剂、预处理的原生废浆加入到搅拌机中进行搅拌，在90-130℃下搅拌1-2h，得到绿色环保混凝土。
(三)有益的技术效果
本发明通过将原生废浆、消泡剂XP-0015、硅酸盐水泥胶浆保鲜剂BX-001、硅酸盐高碱废浆活化改性剂、改性壳聚糖吸附球加入到搅拌机中，搅拌，得到预处理的原生废浆；按配比将水泥、中砂、粉煤灰、矿粉、水、聚羧酸减水剂、预处理的原生废浆加入到搅拌机中进行搅拌，得到绿色环保混凝土。
硅酸盐高碱废浆活化改性剂-I型HH-101在处理混凝土搅拌的原生废浆时，有效分散粉体颗粒、螯合碱金属离子、中和碱性物质，稳定原生废浆的化学性质，保存原生废浆中胶材的活性，同时可以有效避免由于原生废浆性能不稳定造成生产减水剂用量增加的问题。
硅酸盐高碱废浆活化改性剂-II型HH-201在处理湿拌砂浆搅拌站的原生废浆，稳定原生废浆中水化胶凝材料的性能，消除水化胶凝材料、钙离子、氢氧根离子，保证用废浆生产混凝土的保塑性以及开放时间，同时可提高混凝土上墙后的早期强度；改性壳聚糖吸附球协同硅酸盐高碱废浆活化改性剂对金属离子进行吸附，协效作用达到更好的效果。
硅酸盐水泥胶浆保鲜剂可以有效降低成品胶浆中胶凝材料的水化速度以及水化反应热，延长搅拌站成品胶浆中胶凝材料的活性保持的时间，从而有效保持废浆中的胶凝材料的活性。
消泡剂可以很快消灭搅拌站原生废浆中的大气泡，并长时间抑制泡沫再生；经消泡剂处理过的废浆对后期制备混凝土和砂浆的性能影响较小，不会影响混凝土的坍落度；同传统的消泡剂相比，在高温，高剪切，高碱性体系中能保持优异的稳定性，且消泡抑泡性能优良，使用安全性高。
具体实施方式
实施例1
(1)将纳米二氧化硅与3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷加入至乙醇溶剂中，其中纳米二氧化硅、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为1.2:1，在30℃下超声分散2h，得到烯基修饰纳米二氧化硅；
(2)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入烯基修饰纳米二氧化硅进行溶解，溶解结束后加入二烯丙基二甲基氯化铵与二丁基二月桂酸锡催化剂，其中烯基修饰纳米二氧化硅、二烯丙基二甲基氯化铵、二丁基二月桂酸锡催化剂的质量比为0.4:1:0.01，在40℃下反应4h，反应结束后，无水乙醇和去离子水洗涤，过滤并干燥，得到二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物；
(3)将二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物和双氧水加入到甲苯溶剂中，其中二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物、双氧水的质量比为1.5:1，在60℃下反应2h，过滤洗涤并干燥得到环氧化改性纳米二氧化硅；
(4)向乙酸溶剂中加入壳聚糖进行溶解，溶解结束后恒压加入环氧化改性纳米二氧化硅，其中壳聚糖、环氧化改性纳米二氧化硅的质量比为0.8:1，进行水浴反应，水浴反应温度为60℃，反应时间为2h，反应结束后，减压蒸馏、无水乙醇洗涤、过滤干燥，得到改性壳聚糖吸附球；
(5)将300重量份的原生废浆、1重量份的消泡剂XP-0015、4重量份的硅酸盐水泥胶浆保鲜剂BX-001、3重量份的硅酸盐高碱废浆活化改性剂-I型(HH-101)、2重量份的改性壳聚糖吸附球加入到搅拌机中，搅拌3h，得到预处理的原生废浆；
(6)将400重量份的水泥、600重量份的中砂、60重量份的粉煤灰、120重量份的矿粉、500重量份的水、10重量份的聚羧酸减水剂、150重量份的预处理的原生废浆加入到搅拌机中进行搅拌，在90℃下搅拌1h，得到绿色环保混凝土。
实施例2
(1)将纳米二氧化硅与3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷加入至乙醇溶剂中，其中纳米二氧化硅、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为1.5:1，在60℃下超声分散3h，得到烯基修饰纳米二氧化硅；
(2)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入烯基修饰纳米二氧化硅进行溶解，溶解结束后加入二烯丙基二甲基氯化铵与二丁基二月桂酸锡催化剂，其中烯基修饰纳米二氧化硅、二烯丙基二甲基氯化铵、二丁基二月桂酸锡催化剂的质量比为0.5:1:0.02，在80℃下反应8h，反应结束后，无水乙醇和去离子水洗涤，过滤并干燥，得到二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物；
(3)将二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物和过氧化苯甲酰加入到甲苯溶剂中，其中二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物、过氧化苯甲酰的质量比为1.8:1，在100℃下反应6h，过滤洗涤并干燥得到环氧化改性纳米二氧化硅；
(4)向乙酸溶剂中加入壳聚糖进行溶解，溶解结束后恒压加入环氧化改性纳米二氧化硅，其中壳聚糖、环氧化改性纳米二氧化硅的质量比为1.2:1，进行水浴反应，水浴反应温度为90℃，反应时间为6h，反应结束后，减压蒸馏、无水乙醇洗涤、过滤干燥，得到改性壳聚糖吸附球；
(5)将500重量份的原生废浆、4重量份的消泡剂XP-0015、6重量份的硅酸盐水泥胶浆保鲜剂BX-001、5重量份的硅酸盐高碱废浆活化改性剂-I型(HH-201)、6重量份的改性壳聚糖吸附球加入到搅拌机中，搅拌5h，得到预处理的原生废浆；
(6)将600重量份的水泥、800重量份的中砂、90重量份的粉煤灰、150重量份的矿粉、700重量份的水、15重量份的聚羧酸减水剂、200重量份的预处理的原生废浆加入到搅拌机中进行搅拌，在30℃下搅拌2h，得到绿色环保混凝土。
实施例3
(1)将纳米二氧化硅与3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷加入至乙醇溶剂中，其中纳米二氧化硅、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为1.35:1，在45℃下超声分散2.5h，得到烯基修饰纳米二氧化硅；
(2)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入烯基修饰纳米二氧化硅进行溶解，溶解结束后加入二烯丙基二甲基氯化铵与二丁基二月桂酸锡催化剂，其中烯基修饰纳米二氧化硅、二烯丙基二甲基氯化铵、二丁基二月桂酸锡催化剂的质量比为0.45:1:0.015，在60℃下反应6h，反应结束后，无水乙醇和去离子水洗涤，过滤并干燥，得到二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物；
(3)将二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物和环氧剂加入到甲苯溶剂中，其中二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物、环氧剂的质量比为1.65:1，在80℃下反应4h，过滤洗涤并干燥得到环氧化改性纳米二氧化硅；环氧剂为双氧水或过氧乙酸或过氧化苯甲酰；
(4)向乙酸溶剂中加入壳聚糖进行溶解，溶解结束后恒压加入环氧化改性纳米二氧化硅，其中壳聚糖、环氧化改性纳米二氧化硅的质量比为1.0:1，进行水浴反应，水浴反应温度为75℃，反应时间为4h，反应结束后，减压蒸馏、无水乙醇洗涤、过滤干燥，得到改性壳聚糖吸附球；
(5)将400重量份的原生废浆、2.5重量份的消泡剂XP-0015、5重量份的硅酸盐水泥胶浆保鲜剂BX-001、4重量份的硅酸盐高碱废浆活化改性剂-I型(HH-201)、4重量份的改性壳聚糖吸附球加入到搅拌机中，搅拌4h，得到预处理的原生废浆；
(6)将500重量份的水泥、700重量份的中砂、75重量份的粉煤灰、135重量份的矿粉、600重量份的水、12.5重量份的聚羧酸减水剂、175重量份的预处理的原生废浆加入到搅拌机中进行搅拌，在110℃下搅拌1.5h，得到绿色环保混凝土。
实施例4
(1)将纳米二氧化硅与3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷加入至乙醇溶剂中，其中纳米二氧化硅、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为1.2:1，在30℃下超声分散2h，得到烯基修饰纳米二氧化硅；
(2)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入烯基修饰纳米二氧化硅进行溶解，溶解结束后加入二烯丙基二甲基氯化铵与二丁基二月桂酸锡催化剂，其中烯基修饰纳米二氧化硅、二烯丙基二甲基氯化铵、二丁基二月桂酸锡催化剂的质量比为0.4:1:0.01，在40℃下反应4h，反应结束后，无水乙醇和去离子水洗涤，过滤并干燥，得到二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物；
(3)将二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物和过氧化苯甲酰加入到甲苯溶剂中，其中二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物、过氧化苯甲酰的质量比为1.8:1，在100℃下反应6h，过滤洗涤并干燥得到环氧化改性纳米二氧化硅；
(4)向乙酸溶剂中加入壳聚糖进行溶解，溶解结束后恒压加入环氧化改性纳米二氧化硅，其中壳聚糖、环氧化改性纳米二氧化硅的质量比为1.2:1，进行水浴反应，水浴反应温度为90℃，反应时间为6h，反应结束后，减压蒸馏、无水乙醇洗涤、过滤干燥，得到改性壳聚糖吸附球；
(5)将400重量份的原生废浆、2.5重量份的消泡剂XP-0015、5重量份的硅酸盐水泥胶浆保鲜剂BX-001、4重量份的硅酸盐高碱废浆活化改性剂-I型(HH-201)、4重量份的改性壳聚糖吸附球加入到搅拌机中，搅拌4h，得到预处理的原生废浆；
(6)将500重量份的水泥、700重量份的中砂、75重量份的粉煤灰、135重量份的矿粉、600重量份的水、12.5重量份的聚羧酸减水剂、175重量份的预处理的原生废浆加入到搅拌机中进行搅拌，在110℃下搅拌1.5h，得到绿色环保混凝土。
实施例5
(1)将纳米二氧化硅与3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷加入至乙醇溶剂中，其中纳米二氧化硅、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为1.5:1，在60℃下超声分散3h，得到烯基修饰纳米二氧化硅；
(2)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入烯基修饰纳米二氧化硅进行溶解，溶解结束后加入二烯丙基二甲基氯化铵与二丁基二月桂酸锡催化剂，其中烯基修饰纳米二氧化硅、二烯丙基二甲基氯化铵、二丁基二月桂酸锡催化剂的质量比为0.5:1:0.02，在80℃下反应8h，反应结束后，无水乙醇和去离子水洗涤，过滤并干燥，得到二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物；
(3)将二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物和环氧剂加入到甲苯溶剂中，其中二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物、环氧剂的质量比为1.65:1，在80℃下反应4h，过滤洗涤并干燥得到环氧化改性纳米二氧化硅；环氧剂为双氧水或过氧乙酸或过氧化苯甲酰；
(4)向乙酸溶剂中加入壳聚糖进行溶解，溶解结束后恒压加入环氧化改性纳米二氧化硅，其中壳聚糖、环氧化改性纳米二氧化硅的质量比为1.0:1，进行水浴反应，水浴反应温度为75℃，反应时间为4h，反应结束后，减压蒸馏、无水乙醇洗涤、过滤干燥，得到改性壳聚糖吸附球；
(5)将300重量份的原生废浆、1重量份的消泡剂XP-0015、4重量份的硅酸盐水泥胶浆保鲜剂BX-001、3重量份的硅酸盐高碱废浆活化改性剂-I型(HH-101)、2重量份的改性壳聚糖吸附球加入到搅拌机中，搅拌3h，得到预处理的原生废浆；
(6)将400重量份的水泥、600重量份的中砂、60重量份的粉煤灰、120重量份的矿粉、500重量份的水、10重量份的聚羧酸减水剂、150重量份的预处理的原生废浆加入到搅拌机中进行搅拌，在90℃下搅拌1h，得到绿色环保混凝土。
对比例1
(1)将400重量份的原生废浆、2.5重量份的消泡剂XP-0015，加入到搅拌机中，搅拌4h，得到预处理的原生废浆；
(2)将400重量份的水泥、600重量份的中砂、60重量份的粉煤灰、120重量份的矿粉、500重量份的水、10重量份的聚羧酸减水剂、150重量份的预处理的原生废浆加入到搅拌机中进行搅拌，在90℃下搅拌1h，得到绿色环保混凝土。
将上述实施例以及对比例制成100mm×100mm×400mm立方体试件，放入养护室，在25℃、相对湿度大于98％条件下，进行标准养护30d，进行以下测试：
根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》分别测试28d的抗压强度和抗折强度，测试结果如表1。
表1：抗压强度和抗折强度测试。
| 项目 | 抗压强度(MPa) | 抗折强度(MPa) |
| 实施例1 | 37.9 | 6.4 |
| 实施例2 | 38.5 | 7.2 |
| 实施例3 | 36.8 | 6.1 |
| 实施例4 | 46.4 | 7.3 |
| 实施例5 | 43.2 | 5.6 |
| 对比例1 | 23.1 | 3.2 |
由表1可知，本发明的绿色环保混凝土具有较好的抗压强度、抗折强度。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种绿色环保混凝土，其特征在于，包括以下重量组分：400-600份水泥、600-800份中砂、300-500份原生废浆、60-90份粉煤灰、120-150份矿粉、500-700份水、10-15份聚羧酸减水剂、1-4份消泡剂XP-0015、4-6份硅酸盐水泥胶浆保鲜剂BX-001、3-5份硅酸盐高碱废浆活化改性剂、2-6份改性壳聚糖吸附球。
2.根据权利要求1所述的绿色环保混凝土，其特征在于，所述改性壳聚糖吸附球的制备方法为：
（1）将纳米二氧化硅与3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷加入至乙醇溶剂中，在30-60℃下超声分散2-3h，得到烯基修饰纳米二氧化硅；
（2）向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入烯基修饰纳米二氧化硅进行溶解，溶解结束后加入二烯丙基二甲基氯化铵与二丁基二月桂酸锡催化剂，在40-80℃下反应4-8h，反应结束后，无水乙醇和去离子水洗涤，过滤并干燥，得到二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物；
（3）将二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物和环氧剂加入到甲苯溶剂中，在60-100℃下反应2-6h，过滤洗涤并干燥得到环氧化改性纳米二氧化硅；
（4）向乙酸溶剂中加入壳聚糖进行溶解，溶解结束后恒压加入环氧化改性纳米二氧化硅，进行水浴反应，水浴反应温度为60-90℃，反应时间为2-6h，反应结束后，减压蒸馏、无水乙醇洗涤、过滤干燥，得到改性壳聚糖吸附球。
3.根据权利要求1所述的绿色环保混凝土，其特征在于，所述（1）中纳米二氧化硅、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为1.2-1.5:1。
4.根据权利要求1所述的绿色环保混凝土，其特征在于，所述（2）中烯基修饰纳米二氧化硅、二烯丙基二甲基氯化铵、二丁基二月桂酸锡催化剂的质量比为0.4-0.5:1:0.01-0.02。
5.根据权利要求1所述的绿色环保混凝土，其特征在于，所述（3）中二烯丙基二甲基氯化铵-纳米二氧化硅共聚物、环氧剂的质量比为1.5-1.8:1。
6.根据权利要求1所述的绿色环保混凝土，其特征在于，所述（3）中环氧剂为双氧水或过氧乙酸或过氧化苯甲酰。
7.根据权利要求1所述的绿色环保混凝土，其特征在于，所述（4）中壳聚糖、环氧化改性纳米二氧化硅的质量比为0.8-1.2:1。
8.根据权利要求1所述的绿色环保混凝土，其特征在于，所述硅酸盐高碱废浆活化改性剂为硅酸盐高碱废浆活化改性剂-I型（HH-101）或硅酸盐高碱废浆活化改性剂-I型（HH-201）。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的绿色环保混凝土的制备方法，其特征在于，所述绿色环保混凝土的制备方法包括以下步骤：
S1.按配比将原生废浆、消泡剂XP-0015、硅酸盐水泥胶浆保鲜剂BX-001、硅酸盐高碱废浆活化改性剂、改性壳聚糖吸附球加入到搅拌机中，搅拌3-5h，得到预处理的原生废浆；
S2.按配比将水泥、中砂、粉煤灰、矿粉、水、聚羧酸减水剂、预处理的原生废浆加入到搅拌机中进行搅拌，在90-130℃下搅拌1-2h，得到绿色环保混凝土。
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