[发明专利]一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法。

背景技术

国务院办公厅《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见的通知》规定：沿海城市与其他土地资源稀缺的城市从2000年6月开始禁止使用实心粘土砖，以保护我国有限的土地资源。发展不用土或少用土的页岩陶粒、粉煤灰陶粒等有利于保护土地资源、促进生态文明，在国外，陶粒混凝土已经广泛运用于建筑砌块和大型墙板中，甚至用于承重结构中，其经济效益十分明显。相对于代替粘土砖作为外墙材料的加气砌块，加气陶粒混凝土砌块在密度相当的前提下，由于有陶粒作为骨料，强度有所提高。除了较一般混凝土密度低的优点之外，陶粒混凝土由于采用页岩、城市建筑垃圾或者淤泥生产的陶粒代替石子作为骨料，还具有保温效果好、耐侵蚀、隔音效果好、环保等优点。随着中国近年来快速的城市化进程，陶粒混凝土的使用范围越来越广。然而，目前再生骨料混凝土承重结构的抗震与抗冲击性能试验研究很少，与之对应的是适合承重结构用的陶粒混凝土研究很少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高韧性陶粒混凝土及其制备方法，其将改性复合炭素纳米材料、活化处理的木粉和等规聚丙烯相结合，通过偶联剂和相容剂的表面改性作用，形成独特的增韧添加剂，将其用于混凝土制备，可使所得混凝土具有良好的韧性、抗疲劳性、各向同性、抗冲击，抗震与抗裂性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高韧性陶粒混凝土，其所用原料按重量份计包括：水泥320-360份、锂渣粉40-80份、硅灰20-40份、再生粗骨料700-900份、陶粒500-800份、减水剂3-4份、水100-120份，聚丙烯酸酯10-20份、增韧添加剂20-30份、葡萄糖酸钠0.05-0.1份、三乙醇胺10-15份。

所述锂渣粉的平均粒径为4.0-6.6μm；

所述硅灰的比表面积≥1600m²/kg；

所述减水剂为市售的萘系高效减水剂，其减水率为18-24%。

所述增韧添加剂的制备方法包括以下步骤：

1)在室温下将偶联剂加入水中搅拌至其完全溶解；然后加入改性复合炭素纳米材料和活化处理的木粉，室温超声分散2 h后搅拌3 h，再升温至55-57℃搅拌24 h，过滤，所得粉末置于工业离心机中，以450 r/min离心20 min，再于50-52℃下真空干燥20h；

2)将等规聚丙烯、填料与步骤1)制得的粉末装入高速混合机中，在320-350 r/min转速下分散2-3 h后升温至113-115℃，再加入相容剂，在500-550 r/min转速下分散16-20 min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到48-50℃时放料，得到初混料；

3)将所得初混料置于172-180℃、转速为65-75 r/min的双螺杆挤出机中混炼0.5-1 h后挤出，得到混炼料；

4)将所得混炼料粉碎处理，得到粒度为80-160目的混凝土添加剂；

所用各原料按重量份计为：改性复合炭素纳米材料1-2份、活化处理的木粉35-40份、等规聚丙烯18-23份、水100-150份、偶联剂2.5-3.5份、填料3-5份、相容剂2.2-3.2份。

所述改性复合炭素纳米材料的制备方法包括如下步骤：

1）在两个相同的6 L尼龙球磨罐中分别装入62颗直径为5 mm的不锈钢球和46颗直径为10 mm的不锈钢球，然后分别加入1.4 kg由石墨粉和纳米碳管按质量比1.5:1组成的复合炭素材料，再分别滴加120 mL无水乙醇，用尼龙盖密封，将两个球磨罐对称放入球磨机中，在转速为500 rpm、且每30 min自动转换旋转方向的条件下球磨处理60 h；

2）将步骤1）处理后的复合炭素材料加入到pH值为8、质量浓度为16%的Tween 40水溶液中，超声15 h，过滤，所得滤渣用水洗净后于60-62℃下真空干燥20 h；

3）将步骤2）处理后的复合炭素材料加入到浓度为2 M的HCl溶液中，超声36 h，过滤，所得滤渣用纯水洗净后于70-72℃下真空干燥24 h；