CN117819872A - 混凝土用环保外加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了混凝土用环保外加剂及其制备方法。所述混凝土用环保外加剂的制备方法,包括以下步骤:将5‑10份保水剂、3‑6份减缩剂、40‑60份废纸研磨料、10‑17份桑叶提取物、4‑6份改性碳纳米纤维混合均匀,装袋备用,作为固体成分;将20‑35份改性减水剂单独包装,作为液体成分;使用时将固体成分与液体成分加入混凝土中即可。本发明的外加剂通过改性减水剂、保水剂、废纸研磨料、桑叶提取物、改性碳纳米纤维、减缩剂的各组分协同作用,调整混凝土的凝固时间、减少坍落度损失,增加混凝土耐久性、强度、抗裂性以及抗碳化能力。
Description
技术领域
本发明属于于材料技术领域,具体涉及一种混凝土用环保外加剂及其制备方法。
背景技术
在我国国民经济的迅速发展中,建筑行业起到了重要的地位,而在众多的建筑材料中,混凝土依然是用量最大,用途最广的材料之一。随着混凝土结构的大型化、高耐久性等要求,人们对混凝土材料提出了更高的要求,因此如何实现混凝土的高性能化,已成为人们日趋关注的重点。
我国海洋和西部等区域建设或规划中,然而这些基础工程所处区域气候条件恶劣,一些高浓度的侵蚀介质(Mg2+、SO4 2-、Cl-)易导致混凝土材料内部结构破坏、胶凝力退化、钢筋锈蚀速率增大,使工程结构过早失效,服役寿命达不到设计使用年限,造成巨大的经济损失,大量研究表明提高海工混凝土的耐久性关键是提高混凝土的密实度及抗渗性,控制混凝土收缩,阻止氯离子迁移。国内外大多采用添加掺合料的方式来提高混凝土的耐久性,但长期实验表明效果并不明显,目前常用的还是在混凝土外壁涂刷保护层的方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土用环保外加剂及其制备方法,用于解决现有技术中混凝土耐久性、强度、抗腐蚀、抗碳化能力不佳的技术问题。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
根据本发明的一个方面,提供了一种混凝土用环保外加剂,该环保外加剂包括以下质量份数的原料制成:改性减水剂20-35份,保水剂5-10份,减缩剂3-6份,废纸研磨料40-60份,桑叶提取物10-17份,改性碳纳米纤维4-6份。
优选地,所述保水剂由壳聚糖、聚丙烯酰胺按质量比1:(1-3)混合而成。
优选地,所述减缩剂包括聚丙烯醇、新戊二醇中的至少一种。
优选地,所述改性减水剂的制备方法,包括以下步骤:
A1:将60-76g烯丙基缩水甘油醚、30-38g乙烯基三乙氧基硅烷、20-30g 2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基甲基丙烯酸酯和200-300mL 1,4-二氧六环混合,搅拌处理5-10min,得到中间液;
A2:将2-6g过硫酸铵、2.0-2.6g 3-巯基丙酸溶于100-150mL去离子水中,搅拌处理5-10min,得到滴加液A;
A3:将30-40g丙烯酸溶于100-150mL去离子水中,得到滴加液B;
A4:将步骤A1得到的中间液加热至60-80℃,然后在20-40min内滴入滴加液A和滴加液B,滴入完成后搅拌1-3h,再加入30wt%的NaOH溶液中和至pH值为7.5-8.5,得到减水剂;
减水剂主要成分结构式如下:
A5:将减水剂与去离子水混合,得到为20-40wt%减水剂溶液,在50-70 ℃下将20-40g、30wt%的纳米二氧化硅水分散液加入250-350g减水剂溶液中,反应20-40min,再搅拌100-140min,得到改性减水剂。
以上过程中,减水剂中的羧基与纳米二氧化硅表面的羟基脱水缩合使得二氧化硅掺杂到减水剂上。
通过以上技术方案,二氧化硅掺杂到减水剂上可以得到分散性较好的改性减水剂,并且二氧化硅可以均匀分散在混凝土中,同时改性减水剂中2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基甲基丙烯酸酯组分和二氧化硅协同增长分子链,提高减水剂的空间效应,使得改性减水剂的整体聚合良好;由于分子链的增长和相对分子质量的增大,空间位阻增大,与羧酸盐基团的静电相互作用产生的排斥能结合,提高了改性减水剂对水泥颗粒的分散能力;改性减水剂中的二氧化硅羟基脱水并与水泥颗粒表面的羟基缩合,通过化学键合对水泥颗粒产生吸附,化学吸附比静电吸附更强;接枝的纳米二氧化硅导致粘度增加,同时可以填充混凝土孔隙和微裂缝中,形成新的网络结构,降低游离水含量并阻断侵蚀性离子的传输,使纳米混凝土内部更加致密,阻止了内部CO2移动,减少碳化深度,提高抗侵蚀能力,并且纳米二氧化硅不平坦的表面和火山灰效应可以促进了水泥的水化,与水合产物Ca(OH)2相互作用生成无定形C-S-H凝胶,提升混凝土的强度及耐久性能。
优选地,所述纳米二氧化硅的制备方法,包括以下步骤:
P1:将柠檬酸粉加入去离子水中得到1-5wt%的柠檬酸溶液;
P2:将棕榈废料在600-800°C下燃烧4-6h,得到灰粉,再将灰粉在球磨机中球磨1-2h,过50-150μm筛,得到细粉;
P3:将250-350g细粉加入4-6L、3-5wt%的柠檬酸溶液中,反应0.5-1.5h,过滤,滤渣用去离子水在室温下洗涤3-5次,然后在750-850℃下燃烧20-40min,再球磨2-4h,得到纳米二氧化硅。
以上过程中,利用棕榈废料制备无定型二氧化硅,绿色环保。
优选地,所述改性碳纳米纤维的制备方法,包括以下步骤:
B1:将浓度为6.0mol/L的硫酸和硝酸以体积比3:1混合,再加入直径为50-150nm的碳纳米纤维,在50-70℃下超声处理1-3min,过滤,滤渣用去离子水洗涤3-5次,得到处理碳纳米纤维;
B2:将10-20g碳纳米纤维分散在20-30L的庚烷中,超声处理15-25min后,在超声处理下加入10-20mL的水,继续超声15-25min,然后在氮气氛围下注入41-61g三甲基铝,在90-110℃下真空干燥7-8h,再以3-5℃/min的升温速率升温至300-400℃,退火1-3h,得到改性碳纤维。
以上过程中,采用冷凝层沉积法在碳纳米纤维上合成具有多孔形态的均匀Al2O3涂层,退火后的改性碳纤维悬浮液具有更好的长期稳定性;有机物氧化而形成孔隙,将其转化为高度亲水的表面,提高改性碳纤维的分散性;改性碳纤维比表面积高、具有火山灰性质的高分散性和桥接性质,Al2O3纳米层加速了水合凝胶的产生,提高这些混凝土的刚度和密度,减轻混凝土干燥收缩率;改性碳纤维加入混凝土中,使用纤维分散断裂尖端区域的应力集中并减少早期负毛细管压力的突然上升,提高抗裂性和韧性。
优选地,所述废纸研磨料的制备方法,包括以下步骤:将100-200g废报纸浸泡在水中12-36h,再在90-110℃下干燥36-54h,然后研磨1-3h,得到废纸研磨料。
通过以上技术方案,废纸研磨料中纤维素吸收水分,然后随着时间的推移释放吸收的水,从而促进水合作用,水合产物在纤维素表面形成以填充孔隙,同时废纸研磨料的粗糙表面改善了与水泥浆体之间的粘附性能,从而形成致密结构增加混凝土的强度;纤维素形成的不对称结构,通过内部裂纹控制降低了CO2的流入速率,提高抗碳化性。
优选地,所述桑叶提取物的制备方法,包括以下步骤:
将50-100g桑叶研磨20-40min后,加入150-300mL水中,在45-60℃下加入Ca(OH)2调节pH至7,再加入1-2g碱性蛋白酶,在20-30kHz频率下超声提取3-5h,升温至90-110℃,保持20-40min进行酶灭活处理,板框过滤后,通过旋转膜浓缩,得到质量分数为30wt%的浓缩液,然后在电场强度为20-40kV/cm、脉冲时间为400-500μs、脉冲频率为200-300Hz的条件下在高压脉冲电场设备中进行灭菌,最后在进风温度为130-160℃、雾化压力为0.4-0.6Mpa、进料速度为850-900ml/h的条件下喷雾干燥,得到桑叶提取物。
通过以上技术方案,桑叶提取物中的多糖含有多种类型的活性官能团,官能团在水中解离成阴离子吸附在水泥颗粒表面,产生静电斥力和分散作用;桑叶提取物提取物中含有的羟基与水混合的过程中,亲水基团羟基与体系中的游离水结合,通过氢键使体系粘度增大,不出现离析和泌水问题;桑叶提取物中的果胶成分具有较强的螯合Ca2+能力,通过离子键和配体键结合,形成大分子网络交织结构,促进桑叶提取物的水化反应,产生C-S-H,使孔隙率降低,增加结构的致密性,提高抗压强度。
根据本发明的另一个方面,提供了一种混凝土用环保外加剂的制备方法,包括以下步骤:
将5-10份保水剂、40-60份废纸研磨料、10-17份桑叶提取物、4-6份改性碳纳米纤维、3-6份减缩剂混合均匀,装袋备用,作为固体成分;将20-35份改性减水剂单独包装,作为液体成分;使用时将固体成分与改性减水剂加入混凝土中即可。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1.本发明的外加剂通过改性减水剂、保水剂、废纸研磨料、桑叶提取物、改性碳纳米纤维、减缩剂的各组分协同作用,调整混凝土的凝固时间、减少坍落度损失,增加混凝土耐久性、强度、抗裂性以及抗碳化能力。
2.本发明通过将二氧化硅掺杂到减水剂上可以得到改性减水剂,改性减水剂分散性好、空间位阻大且能与水泥化学键合,同时可以填充混凝土孔隙和微裂缝中,形成新的网络结构,降低游离水含量并阻断侵蚀性离子的传输,整体提高混凝土的强度、耐久性、抗侵蚀能力和抗碳化性能,并减少了水泥的用量;改性碳纳米纤维成本低、强度高、耐盐类腐蚀,具有亲水表面,有良好分散性,通过与Al2O3协同作用,提高混凝土的刚度和密度,提高抗裂性和韧性;添加废纸研磨料可以增加混凝土密度度并提高抗碳化性;桑叶提取物通过氢键增大体系粘度,同时促进水花反应,降低孔隙率以提高混凝土的密度、抗压强度,各组分协同配合,提高混凝土的性能。
3.本发明制备的外加剂可显著增加混凝土密实性,减少混凝土空隙和裂纹的产生,加强混凝土的抗裂防渗性能,同时增强海工混凝土抗碳化性能,可应用于海工混凝土,提高海工混凝土在海风环境下的收缩开裂,提高混凝土的耐久性;本发明的外加剂不含亚硝酸盐、络酸盐等、无氯,利用棕榈废料并添加植物提取物,有利于节约资源,保护环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的混凝土用环保外加剂的制备工艺流程图;
图2是本发明添加外加剂后混凝土性能折线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例公开了一种纳米二氧化硅的制备方法,包括以下步骤:
所述的制备方法,包括以下步骤:
P1:将柠檬酸粉加入去离子水中得到4wt%的柠檬酸溶液;
P2:将棕榈废料在700°C下燃烧5h,得到灰粉,再将灰粉在球磨机中球磨1.5h,过100μm筛,得到细粉;
P3:将300g细粉加入5L、4wt%的柠檬酸溶液中,反应1h,过滤,滤渣用去离子水在室温下洗涤4次,然后在800℃下燃烧30min,再球磨3h,得到纳米二氧化硅。
实施例2
本实施例公开了一种改性减水剂的制备方法,包括以下步骤:
A1:将68g烯丙基缩水甘油醚、34g乙烯基三乙氧基硅烷、25g 2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基甲基丙烯酸酯和250mL 1,4-二氧六环混合,搅拌处理7.5min,得到中间液;
A2:将4g过硫酸铵、2.3g 3-巯基丙酸溶于125mL去离子水中,搅拌处理7.5min,得到滴加液A;
A3:将35g丙烯酸溶于125mL去离子水中,得到滴加液B;
A4:将步骤A1得到的中间液加热至70℃,然后在30min内滴入滴加液A和滴加液B,滴入完成后搅拌2h,再加入30wt%的NaOH溶液中和至pH值为8,得到减水剂;
A5:将减水剂与去离子水混合,得到为30wt%减水剂溶液,在60℃下将实施例1制备的30g、30wt%的纳米二氧化硅水分散液加入300g减水剂溶液中,反应30min,再搅拌120min,得到改性减水剂。
实施例3
本实施例公开了一种改性碳纳米纤维的制备方法,包括以下步骤:
B1:将浓度为6.0mol/L的硫酸和硝酸以体积比3:1混合,再加入直径为100nm的碳纳米纤维,在60℃下超声处理2min,过滤,滤渣用去离子水洗涤4次,得到处理碳纳米纤维;
B2:将15g碳纳米纤维分散在25L的庚烷中,超声处理20min后,在超声处理下加入15mL的水,继续超声20min,然后在氮气氛围下注入51g三甲基铝,在100℃下真空干燥7.5h,再以4℃/min的升温速率升温至350℃,退火2h,得到改性碳纤维。
实施例4
本实施例公开了一种废纸研磨料的制备方法,包括以下步骤:
将150g废报纸浸泡在水中24h,再在100℃下干燥48h,然后研磨2h,得到废纸研磨料。
实施例5
本实施例公开了一种桑叶提取物的制备方法,包括以下步骤:
将75g桑叶研磨30min后,加入225mL水中,在52℃下加入Ca(OH)2调节pH至7,再加入1.5g碱性蛋白酶,在25kHz频率下超声提取4h,升温至100℃,保持30min进行酶灭活处理,板框过滤后,通过旋转膜浓缩,得到质量分数为30wt%的浓缩液,然后在电场强度为30kV/cm、脉冲时间为450μs、脉冲频率为250Hz的条件下在高压脉冲电场设备中进行灭菌,最后在进风温度为145℃、雾化压力为0.5Mpa、进料速度为75ml/h的条件下喷雾干燥,得到桑叶提取物。
实施例6
参阅图1所示,本实施例公开了一种混凝土用环保外加剂的制备方法,包括以下步骤:
将7.5g保水剂、50g废纸研磨料、13g桑叶提取物、5g改性碳纳米纤维、4.5g丙烯醇混合均匀,装袋备用,作为固体成分;将28g改性减水剂单独包装,作为液体成分;使用时将固体成分与改性减水剂加入混凝土中即可。
保水剂由壳聚糖、聚丙烯酰胺按质量比1:2混合而成。
实施例7
参阅图1所示,本实施例公开了一种混凝土用环保外加剂的制备方法,包括以下步骤:
将5g保水剂、40g废纸研磨料、17g桑叶提取物、4g改性碳纳米纤维、6g新戊二醇混合均匀,装袋备用,作为固体成分;将20g改性减水剂单独包装,作为液体成分;使用时将固体成分与改性减水剂加入混凝土中即可。
保水剂由壳聚糖、聚丙烯酰胺按质量比1:1混合而成。
实施例8
参阅图1所示,本实施例公开了一种混凝土用环保外加剂的制备方法,包括以下步骤:
将10g保水剂、60g废纸研磨料、10g桑叶提取物、6g改性碳纳米纤维、3g丙烯醇混合均匀,装袋备用,作为固体成分;将35g改性减水剂单独包装,作为液体成分;使用时将固体成分与改性减水剂加入混凝土中即可。
保水剂由壳聚糖、聚丙烯酰胺按质量比1:3混合而成。
实施例9
参阅图1所示,本实施例公开了一种混凝土用环保外加剂的制备方法,包括以下步骤:
将6g保水剂、55g废纸研磨料、12g桑叶提取物、4.5g改性碳纳米纤维、5.4g丙烯醇混合均匀,装袋备用,作为固体成分;将25g改性减水剂单独包装,作为液体成分;使用时将固体成分与改性减水剂加入混凝土中即可。
保水剂由壳聚糖、聚丙烯酰胺按质量比1:2混合而成。
实施例10
参阅图1所示,本实施例公开了一种混凝土用环保外加剂的制备方法,包括以下步骤:
将8.2g保水剂、43g废纸研磨料、15g桑叶提取物、5.5g改性碳纳米纤维、3.2g新戊二醇混合均匀,装袋备用,作为固体成分;将32g改性减水剂单独包装,作为液体成分;使用时将固体成分与改性减水剂加入混凝土中即可。
保水剂由壳聚糖、聚丙烯酰胺按质量比1:1.5混合而成。
对比例1
对比例1与实施例6相比,对比例1在制备混凝土用环保外加剂的过程中,未添加废纸研磨料,其他条件均不变。
对比例2
对比例2与实施例6相比,对比例2在制备混凝土用环保外加剂的过程中,未添加桑叶提取物,其他条件均不变。
对比例3
对比例3与实施例6相比,对比例3在制备混凝土用环保外加剂的过程中,未改性减水剂,其他条件均不变。
对比例4
对比例4与实施例6相比,对比例4在制备混凝土用环保外加剂的过程中,未添加改性碳纳米纤维,其他条件均不变。
性能测试
将实施例6-10及对比例1-4得到的混凝土用环保外加剂按照掺加量为胶凝材料的3wt%加至混凝土中,组别表示为A、B、C、D、E、F、G、H、I;按照GB/T 50080-2011《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》测试混凝土的工作性,按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测试混凝土的强度,按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的渗水高度法测定混凝土试件养护龄期为28d的抗渗性能,采用平板式混凝土抗裂性能测定仪测定约束状态下混凝土的抗裂性能。混凝土配合比见下表1,性能检测结果见下表2。
表1混凝土配合比表
表2性能测试结果
上述结果表明,将本发明所述外加剂应用于混凝土后,混凝土具有良好的耐久性、强度、抗碳化能力。由对比例1与实施例6的对比可知,本发明中添加废纸研磨料,可以增加混凝土的耐久性、强度、抗碳化能力;由对比例2与实施例6的对比可知,本发明中添加桑叶提取物,可以增加混凝土的耐久性、强度、抗碳化能力;由对比例3与实施例6的对比可知,本发明中改性减水剂,可以增加混凝土的耐久性、强度、抗碳化能力;由对比例4与实施例6的对比可知,本发明中添加改性碳纳米纤维,可以增加混凝土的耐久性、强度、抗碳化能力。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可做很多的修改和变化。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)
1.一种混凝土用环保外加剂,其特征在于,所述混凝土用环保外加剂的原料由以下质量份数的组分组成:改性减水剂20-35份,保水剂5-10份,减缩剂3-6份,废纸研磨料40-60份,桑叶提取物10-17份,改性碳纳米纤维4-6份。
2.根据权利要求1所述的混凝土用环保外加剂,其特征在于,所述保水剂由壳聚糖、聚丙烯酰胺按质量比1:(1-3)混合而成。
3.根据权利要求1所述的混凝土用环保外加剂,其特征在于,所述减缩剂包括聚丙烯醇、新戊二醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的混凝土用环保外加剂,其特征在于,所述改性减水剂的制备方法,包括以下步骤:
A1:将60-76g烯丙基缩水甘油醚、30-38g乙烯基三乙氧基硅烷、20-30g 2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基甲基丙烯酸酯和200-300mL 1,4-二氧六环混合,搅拌处理5-10min,得到中间液;
A2:将2-6g过硫酸铵、2.0-2.6g 3-巯基丙酸溶于100-150mL去离子水中,搅拌处理5-10min,得到滴加液A;
A3:将30-40g丙烯酸溶于100-150mL去离子水中,得到滴加液B;
A4:将步骤A1得到的中间液加热至60-80℃,然后在20-40min内滴入滴加液A和滴加液B,滴入完成后搅拌1-3h,再加入30wt%的NaOH溶液中和至pH值为7.5-8.5,得到减水剂;
A5:将减水剂与去离子水混合,得到为20-40wt%减水剂溶液,在50-70 ℃下将20-40g、30wt%的纳米二氧化硅水分散液加入250-350g减水剂溶液中,反应20-40min,再搅拌100-140min,得到改性减水剂。
5.根据权利要求1所述的混凝土用环保外加剂,其特征在于,所述纳米二氧化硅的制备方法,包括以下步骤:
P1:将柠檬酸粉加入去离子水中得到1-5wt%的柠檬酸溶液;
P2:将棕榈废料在600-800°C下燃烧4-6h,得到灰粉,再将灰粉在球磨机中球磨1-2h,过50-150μm筛,得到细粉;
P3:将250-350g细粉加入4-6L、3-5wt%的柠檬酸溶液中,反应0.5-1.5h,过滤,滤渣用去离子水在室温下洗涤3-5次,然后在750-850℃下燃烧20-40min,再球磨2-4h,得到纳米二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的混凝土用环保外加剂,其特征在于,所述改性碳纳米纤维的制备方法,包括以下步骤:
B1:将浓度为6.0mol/L的硫酸和硝酸以体积比3:1混合,再加入直径为50-150nm的碳纳米纤维,在50-70℃下超声处理1-3min,过滤,滤渣用去离子水洗涤3-5次,得到处理碳纳米纤维;
B2:将10-20g碳纳米纤维分散在20-30L的庚烷中,超声处理15-25min后,在超声处理下加入10-20mL的水,继续超声15-25min,然后在氮气氛围下注入41-61g三甲基铝,在90-110℃下真空干燥7-8h,再以3-5℃/min的升温速率升温至300-400℃,退火1-3h,得到改性碳纤维。
7.根据权利要求1所述的混凝土用环保外加剂,其特征在于,所述废纸研磨料的制备方法,包括以下步骤:将100-200g废报纸浸泡在水中12-36h,再在90-110℃下干燥36-54h,然后研磨1-3h,得到废纸研磨料。
8.根据权利要求1所述的混凝土用环保外加剂,其特征在于,所述桑叶提取物的制备方法,包括以下步骤:
将50-100g桑叶研磨20-40min后,加入150-300mL水中,在45-60℃下加入Ca(OH)2调节pH至7,再加入1-2g碱性蛋白酶,在20-30kHz频率下超声提取3-5h,升温至90-110℃,保持20-40min进行酶灭活处理,板框过滤后,通过旋转膜浓缩,得到质量分数为30wt%的浓缩液,然后在电场强度为20-40kV/cm、脉冲时间为400-500μs、脉冲频率为200-300Hz的条件下在高压脉冲电场设备中进行灭菌,最后在进风温度为130-160℃、雾化压力为0.4-0.6Mpa、进料速度为850-900ml/h的条件下喷雾干燥,得到桑叶提取物。
9.一种根据权利要求1-7任一项所述的混凝土用环保外加剂的制备方法,其特征在于,包括以下的步骤:根据本发明的另一个方面,提供了一种混凝土用环保外加剂的制备方法,包括以下步骤:
将5-10份保水剂、3-6份减缩剂、40-60份废纸研磨料、10-17份桑叶提取物、4-6份改性碳纳米纤维混合均匀,装袋备用,作为固体成分;将20-35份改性减水剂单独包装,作为液体成分;使用时将固体成分与液体成分加入混凝土中即可。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106927713A (zh) * | 2017-04-06 | 2017-07-07 | 日照市海洋工程研究院 | 一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂 |
CN112390591A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-23 | 贺笑笑 | 一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土及其制备方法 |
CN112479653A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-12 | 湖北工业大学 | 一种纳米废纸纤维浆及其早强抗裂混凝土的制备方法 |
CN112479646A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-03-12 | 温州市三箭混凝土有限公司 | 一种耐用再生混凝土及其制备方法 |
CN115262218A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-11-01 | 武汉纺织大学 | 耐高温抗氧化碳纤维的制备方法 |
-
2024
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106927713A (zh) * | 2017-04-06 | 2017-07-07 | 日照市海洋工程研究院 | 一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂 |
CN112390591A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-23 | 贺笑笑 | 一种掺杂碳纳米纤维的抗硫酸盐侵蚀的高强度混凝土及其制备方法 |
CN112479653A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-12 | 湖北工业大学 | 一种纳米废纸纤维浆及其早强抗裂混凝土的制备方法 |
CN112479646A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-03-12 | 温州市三箭混凝土有限公司 | 一种耐用再生混凝土及其制备方法 |
CN115262218A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-11-01 | 武汉纺织大学 | 耐高温抗氧化碳纤维的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
WANGBO: "《Study on the effect of plant extracts as low carbon green admixtures on the performance of cement mortar》", 《STUDY ON THE EFFECT OF PLANT EXTRACTS AS LOW CARBON GREEN ADMIXTURES ON THE PERFORMANCE OF CEMENT MORTAR》, vol. 18, 24 April 2023 (2023-04-24), pages 5 - 10 * |
邱磊: "《新型高效减水剂的制备及性能研究》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库(电子期刊)》, 15 January 2024 (2024-01-15), pages 56 * |
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