一种碳纳米管混凝土及其制备方法技术

本申请公开了一种碳纳米管混凝土及其制备方法。碳纳米管混凝土包含以下重量份的原料：碎石900～1150份；砂650～850份；海工硅酸盐水泥220～260份；水130～160份；粉煤灰65～90份；聚羧酸减水剂1～3份；改性碳纳米管纤维0.2～1.5份；每份所述改性碳纳米管纤维的制备方法为：1)取1～3重量份的多壁碳纳米管分散于丙酮溶液中；2)加入1重量份的羟丙基甲基纤维素，进行分散处理，得到分散均匀的混合液；3)对步骤2)所得的混合液进行纺丝，制成所述改性碳纳米管纤维。本申请的碳纳米管混凝土可用于混凝土的技术领域，其具有减慢混凝土的水化作用，提高混凝土的防腐蚀作用，从而达到提升混凝土的抗裂强度的优点。凝土的抗裂强度的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管混凝土及其制备方法


[0001]本申请涉及混凝土的
，更具体地说，它涉及一种碳纳米管混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国海域面积大，对于一些海洋工程项目较多，例如跨海大桥、海底隧道等的建设少不了混凝土。
[0003]然而，混凝土在海水中易受到SO
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离子的腐蚀，腐蚀机理为SO
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离子进入混凝土内部，与硅酸盐水泥水化产物如水化硅酸钙、C～S～H凝胶、氢氧化钙和水化铝酸钙等发生一系列化学反应，产生钙矾石、钙硅石、石膏等难溶性和膨胀性产物。当这些产物的膨胀应力超过混凝土材料的抗拉强度时，将造成混凝土材料开裂的情况。
[0004]相关技术通过加入碳纳米管提高混凝土的强度，但是碳纳米管会加快混凝土的水化反应，导致混凝土初期强度高，但后期强度低，混凝土有碳纳米管的部位容易收缩变形，而其他部位正常水化反应，则各部位强度不一致，使得混凝土整体抗硫酸盐侵蚀性变差，使混凝土容易遭受海水侵蚀，从而降低混凝土的抗裂强度。
[0005]专利技术人认为，在相关技术中存在以下缺陷：存在易受硫酸根离子侵蚀而导致混凝土抗裂强度降低的缺陷。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本申请的第一个目的在于提供一种碳纳米管混凝土，其具有降低海水中硫酸根离子的腐蚀作用，提高混凝土的抗裂强度的优点。
[0007]本申请的第二个目的在于提供一种碳纳米管混凝土的制备方法，其具有降低海水中硫酸根离子的腐蚀作用，提高混凝土的抗裂强度的优点。
[0008]为实现上述第一个目的，本申请提供了如下技术方案：一种碳纳米管混凝土，所述碳纳米管混凝土包含以下重量份的原料：碎石900～1150份；砂650～850份；海工硅酸盐水泥220～260份；水130～160份；粉煤灰65～90份；聚羧酸减水剂1～3份；改性碳纳米管纤维0.2～1.5份；每份所述改性碳纳米管纤维的制备方法为：1)取1
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3重量份的多壁碳纳米管粉末分散于丙酮溶液中；2)加入1重量份的羟丙基甲基纤维素，进行分散处理，得到分散均匀的混合液；3)对步骤2)所得的混合液进行纺丝，制成所述改性碳纳米管纤维。
[0009]通过采用上述技术方案，将羟丙基甲基纤维素与多壁碳纳米管制成改性碳纳米
管，利用多壁碳纳米管的强吸附性，分散后的多壁碳纳米管能够充分吸附羟丙基甲基纤维素，可以很好的将羟丙基甲基纤维素和多壁碳纳米管混合充分；一方面改性碳纳米管纤维能够发挥碳纳米管优良的力学性能，提高混凝土的强度；另一方面能够发挥羟丙基甲基纤维素对硅酸三钙及其水化产物有强烈的吸附作用，阻止水泥颗粒的溶解和水化产物的结晶，从而延迟水泥的水化和凝结；这样能够缓解多壁碳纳米管对水化反应的影响，使整个混凝土结构各个部位的水化反应趋于同步，进而保持混凝土整体的强度稳定；另外，改性碳纳米管纤维能够分布在混凝土各个空隙之中，能够充分发挥改性碳纳米管纤维的力学特性，进而提高混凝土的抗裂强度。
[0010]进一步的，所述碳纳米管混凝土包含以下重量份的原料：碎石950～1100份；砂700～800份；海工硅酸盐水泥230～250份；水140～150份；粉煤灰70～85份；聚羧酸减水剂1.5～2.5份；改性碳纳米管纤维0.4～1.0份。
[0011]进一步的，所述改性碳纳米管纤维的制备方法中步骤2)的分散处理为超声波分散，所述超声波分散处理的参数为：超声温度35～45℃、超声反应时间5～10min。
[0012]通过采用上述技术方案，由于多壁碳纳米管为一维纳米尺度材料，其团聚效应显著增加，团聚体颗粒间的相互作用力增大，分散难度较大，所以采用超声波分散法，超声分散参数设置为超声温度35～45℃，此时羟丙基甲基纤维素能够在多壁碳纳米管丙酮溶液中充分分散，超声反应时间5～10min时，分散效果较好。
[0013]进一步的，所述多壁碳纳米管的长度为0.05～0.1mm，直径为30～40nm。
[0014]通过采用上述技术方案，选用的好处在于，尽量避免碳纳米管本身的缺陷，长度和直径在此范围的碳纳米管的综合性能较佳。
[0015]进一步的，所述碳纳米管混凝土还包含吸水纤维，所述吸水纤维与改性碳纳米管纤维重量比为(0.5～1)：1，所述吸水纤维为聚丙烯酸钠纤维或聚甲基丙烯酸甲酯纤维中的一种。
[0016]通过采用上述技术方案，首先，聚丙烯酸钠纤维和聚甲基丙烯酸甲酯纤维能够吸收在混凝土混合时的自由水，能够减少混凝土在搅拌混合时的水分流失，从而缓解混凝土因水分流失产生的开裂情况；其次，聚丙烯酸钠纤维和聚甲基丙烯酸甲酯纤维改变了混凝土内部的孔结构，大都为球形孔，进而提高抗冻性；最后，在海洋环境下，海水会优先被聚丙烯酸钠纤维或聚甲基丙烯酸甲酯纤维所吸收，减少了海水中的硫酸根离子与水泥的水化产物发生化学反应而破坏混凝土结构的情况，而且聚丙烯酸钠纤维和聚甲基丙烯酸甲酯纤维吸水性能较好，极少因吸水而引起纤维材料长短的变化，纤维物性也不会下降，减少了吸水纤维体积变化对混凝土结构的破坏，从而提高了混凝土的抗裂强度。
[0017]为实现上述第二个目的，本申请提供了如下技术方案：一种碳纳米管混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按重量份称取碎石、砂、海工硅酸盐水泥、水、粉煤灰、聚羧酸减水剂以及
改性碳纳米管纤维备用；步骤二、将碎石、砂、海工硅酸盐水泥、水以及聚羧酸减水剂搅拌均匀；得到初级混合料，向初级混合料中加入改性碳纳米管纤维合，搅拌混合均匀，即得碳纳米管混凝土。
[0018]通过采用上述技术方案，先将同一尺度量级的原料(海工硅酸盐水泥、砂、碎石、粉煤灰)进行搅拌，能够保证搅拌均匀；聚羧酸减水剂的分散作用，有利于水泥石微细结构的生长，并不同程度地改变水泥石的孔分布情况，使大孔减少，生成更多的较小的孔，此外还可使结晶生长更密实等，因此聚羧酸减水剂使混凝土的一些物理、力学性能有所改善，使其耐久性提高、耐化学侵蚀能力有所增强，在将改性碳纳米管纤维加入进行搅拌，将改性碳纳米管纤维填充至碎石和砂之间的空隙中，从而提高混凝土内部结构的致密性，以此提高混凝土的结构强度。
[0019]进一步的，一种碳纳米管混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按重量份称取碎石、砂、海工硅酸盐水泥、水、粉煤灰、聚羧酸减水剂以及改性碳纳米管纤维备用；步骤二、将碎石、砂、海工硅酸盐水泥、水以及聚羧酸减水剂搅拌均匀；得到初级混合料，向初级混合料中加入改性碳纳米管纤维和吸水纤维拌合均匀，即得碳纳米管混凝土。
[0020]通过采用上述技术方案，先将碎石、砂、海工硅酸盐水泥、水以及聚羧酸减水剂充分搅拌均匀，此时混凝土里的游离水较少，在将改性碳纳米管限位和吸水纤维加入，可以保存游离水，尽量避免游离水因混凝土的水化反应放热而蒸发，在混凝土养护过程中，随着水泥水化反应的进行，水化热的增多和混凝土内部pH的增高使得吸水纤维释放游离水，起到对混凝土的保湿作用，减少开裂情况，吸水纤维恢复到可吸水的状态，混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管混凝土，其特征在于：所述碳纳米管混凝土包含以下重量份的原料：碎石900～1150份；砂650～850份；海工硅酸盐水泥220～260份；水130～160份；粉煤灰65～90份；聚羧酸减水剂1～3份；改性碳纳米管纤维0.2～1.5份；每份所述改性碳纳米管纤维的制备方法为：1)取1
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3重量份的多壁碳纳米管粉末分散于丙酮溶液中；2)向1）中加入1重量份的羟丙基甲基纤维素，进行分散处理，得到分散均匀的混合液；3)对步骤2)所得的混合液进行纺丝，制成所述改性碳纳米管纤维。2.根据权利要求1所述的碳纳米管混凝土，其特征在于：所述碳纳米管混凝土包含以下重量份的原料：碎石950～1100份；砂700～800份；海工硅酸盐水泥230～250份；水140～150份；粉煤灰70～85份；聚羧酸减水剂1.5～2.5份；改性碳纳米管纤维0.4～1.0份。3.根据权利要求1所述的碳纳米管混凝土，其特征在于：所述改性碳纳米管纤维的制备方法中步骤2)的分散处理为超声波分散，所述超声波分散处理的参数为：超声温度35～45℃、超声反应时间5～10min。4.根据权利要求1所述的碳纳米管混凝土，其特征在于，所述多壁碳纳米管的长度为0.05～0.1mm，直径为30～40nm。5.根据权利要求1所述的碳纳米管混凝土，其特征在于，所述碳纳米管混凝土还...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄升科，冯国勇，冯国艺，唐晓康，黄诗集，关海华，
申请(专利权)人：深圳市福盈混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：