[发明专利]一种环保型再生骨料透水混凝土及其制备方法

摘要

本发明公开了一种环保型再生骨料透水混凝土及其制备方法，其所用原料按重量份计为水泥320‑360份、细沙240‑360份、三乙醇胺1‑1.2份、葡萄糖酸钠0.05‑0.1份、氯化钙1‑2份、超细矿粉60‑90份、再生粗骨料1000‑1300份、减水剂3‑4份、水100‑120份，聚丙烯酸酯10‑20份，胶黏剂10‑20份，氧化石墨烯10‑15份，吸波材料10‑15份。本发明所得混凝土为高强高韧性再生骨料透水混凝土，且由于使用了特殊制备的吸波材料，还具有防辐射的功能，适合海绵城市使用。

主权项

一种环保型再生骨料透水混凝土，其特征在于：所用原料按重量份计为：水泥320‑360份、细沙240‑360份、三乙醇胺1‑1.2份、葡萄糖酸钠0.05‑0.1份、氯化钙1‑2份、超细矿粉60‑90份、再生粗骨料1000‑1300份、减水剂3‑4份、水100‑120份，聚丙烯酸酯10‑20份，胶黏剂10‑20份，氧化石墨烯10‑15份，吸波材料10‑15份；所述吸波材料的制备方法包括如下步骤：1）按重量份数取介电损耗型纳米复合材料A 0.9‑1.3份、磁损耗型纳米复合材料1.5‑2份、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.4‑0.6份、介电损耗型纳米复合材料B 0.8‑1.2份、γ‑(2,3‑环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷0.5‑0.8份、聚丙烯22‑32份备用；2）将磁损耗型纳米复合材料和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷在室温下搅拌3 h后，加入12份聚丙烯，搅拌3 h后形成含磁损耗型纳米复合材料的混合料；3）在室温下，向介电损耗型纳米复合材料A中滴加0.3‑0.6份γ‑(2,3‑环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，搅拌1 h后，加入10‑20份聚丙烯并搅拌1.5 h，再加入介电损耗型纳米复合材料B，并滴加0.2份γ‑(2,3‑环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，搅拌1 h；4）将步骤2）、3）所得混合料同时装入高速混合机中，在300‑350 r/min的转速下分散2‑3 h；然后升温至110‑115℃，在450‑550 r/min的转速下处理20‑25 min后转入冷混锅中，待温度降至50‑55℃时放料，得到初混料；5）将步骤4）所得初混料置于温度为170‑180℃、转速为70‑80 r/min的双螺杆挤出机中混炼1‑1.5 h后挤出，得到混炼料；6）将步骤5）所得混炼料粉碎处理，过150‑220目筛，即得所述吸波材料；其中，所述磁损耗型纳米复合材料的制备方法包括以下步骤：1）按重量份数取硝酸钡1.1份、经活化处理的埃洛石纳米管3.3份、2‑羟基丁二酸15.1份、硝酸铁(III)九水合物20.41份、体积浓度为20%的氨水溶液6.1份、去离子水150份备用；2）在20‑22℃下，将硝酸钡和硝酸铁(III)九水合物加入到去离子水中，搅拌3 h后待用；3）在28‑30℃和搅拌条件下，将2‑羟基丁二酸滴加入步骤2）所得水溶液中，滴加时间为1 h；滴加完毕后搅拌3.5 h，然后室温放置待用；4）在28‑30℃和剧烈搅拌条件下，将氨水溶液滴加入步骤3）制得的水溶液中，滴加时间为1.5 h；5）将经活化处理的埃洛石纳米管加入到步骤4）所得水溶液中，在40 kHz、1800 W的超声仪中超声3 h后，剧烈搅拌2 h，然后升温至87‑88℃搅拌6.5 h，常温放置待用；6）将步骤5）所得混合物在123‑125℃下搅拌处理5 h后，继续在858‑860℃下搅拌处理4.5 h，得到所述磁损耗型纳米复合材料，即负载BaFe12O19的埃洛石纳米管；埃洛石纳米管的活化处理方法为：1）将埃洛石纳米管经机械粉碎后，过350目筛备用；2）在两个相同的6 L尼龙球磨罐中各装入50颗直径为5 mm的不锈钢球和40颗直径为10 mm的不锈钢球，然后分别加入步骤1）处理后的埃洛石纳米管粉各2.6 kg，再分别滴加360 mL无水乙醇，并用尼龙盖密封；3）将两个尼龙球磨罐对称地放入行星式球磨机中，在转速为350 rpm且每30min自动转换旋转方向的条件下球磨50 h后，得到长度为210‑240 nm的短切埃洛石纳米管；4）将所得短切埃洛石纳米管加入到pH为8、质量浓度为15%的Tween 20水溶液中超声24 h，过滤，用水洗净后，于68‑70℃下真空干燥30 h，即得；所述介电损耗型纳米复合材料B的制备方法包括以下步骤：1）按重量份数取经表面改性的埃洛石纳米管1.95份、六水合二氯化镍1.5份、二甲基二烯丙基氯化铵‑丙烯酰胺共聚物6.2份、硼氢化钠5.8份、氯化钠5.4份、聚苯乙烯磺酸钠5.85份、辛基酚聚氧乙烯醚3.0份、2‑羟基丙烷‑1,2,3‑三羧酸0.9份、去离子水103份备用；2）在室温和搅拌条件下，将氯化钠加入到28份去离子水中，继续搅拌1 h后待用；3）将经表面改性的埃洛石纳米管加入到步骤2）所得水溶液中，剧烈搅拌2 h后在40 kHz、1800 W的超声仪中超声1 h，然后加入二甲基二烯丙基氯化铵‑丙烯酰胺共聚物3.1份，剧烈搅拌2 h后过滤，将所得粉末用纯水洗净后待用；4）在室温和搅拌条件下，将聚苯乙烯磺酸钠加入到16份去离子水中，继续搅拌2 h后，加入步骤3）所得粉末，剧烈搅拌2.5 h后过滤，将所得粉末用纯水洗净，待用；5）将步骤4）制备的粉末加入到17份去离子水中，搅拌2 h后，加入二甲基二烯丙基氯化铵‑丙烯酰胺共聚物3.1份，剧烈搅拌3 h后过滤，所得粉末用纯水洗净后待用；6）在室温和搅拌条件下，将步骤5）所得粉末和辛基酚聚氧乙烯醚同时加入到22份去离子水中，继续搅拌2 h后，加入2‑羟基丙烷‑1,2,3‑三羧酸并搅拌0.5 h，然后加入六水合二氯化镍，剧烈搅拌3 h，再降温至1‑3℃待用；7）在1‑3℃下，将硼氢化钠加入到20份去离子水中，搅拌15 min后，在1‑3℃和剧烈搅拌条件下滴加到步骤6）所得溶液中，滴加时间为1 h；滴加完毕后过滤，将所得粉末用纯水洗净后，在70℃下真空干燥30 h，得到介电损耗型纳米复合材料B，其中所含纳米二氧化镍颗粒的平均粒径为3‑6 nm；所述表面改性的埃洛石纳米管的制备方法为：将经活化处理的埃洛石纳米管3.2 kg加入到46 L三氯甲烷中，在氮气保护下室温超声处理5 h后，加入122 mL三氟化硼乙醚络合物并室温搅拌4.5 h；再在‑10~12℃和搅拌条件下，控制8 h内缓慢滴加610 mL 3‑甲基‑3‑氧杂环丁烷甲醇，滴加完毕后于‑9~11℃继续搅拌24 h；然后加入900 mL无水乙醇，按5000‑5300 rpm的转速离心处理0.5 h，分离回收溶剂，所得粉末经无水乙醇洗净，并在室温下真空干燥20 h，得到3.47‑3.61 kg表面改性的埃洛石纳米管；所述介电损耗型纳米复合材料A的制备方法包括以下步骤：1）按重量份数取负载纳米铜的改性埃洛石纳米管1.6份、四氯化钛0.85份、烷基酚聚氧乙烯醚0.5份、硫酸铵0.65份、体积浓度为20%的氨水溶液0.9份、去离子水22份备用；2）在室温和搅拌条件下，将烷基酚聚氧乙烯醚和硫酸铵加入到去离子水中，继续搅拌3 h后待用；3）将负载纳米铜的改性埃洛石纳米管加入到步骤2）所得水溶液中，搅拌2 h并在40 kHz、1800 W的超声仪中超声1 h，然后降温至1‑3℃待用；4）在1‑3℃和搅拌条件下，将四氯化钛加入到步骤3）所得溶液中，剧烈搅拌3 h；然后升温至23‑25℃，继续剧烈搅拌1.5 h后，滴加氨水溶液，滴加时间为1 h；滴加完毕后继续搅拌0.5 h，过滤，所得粉末用纯水洗净后，在65℃下真空干燥24 h，得到所述介电损耗型纳米复合材料A；其所含纳米铜晶粒的平均粒径为2‑6 nm，纳米二氧化钛颗粒的平均粒径为4‑7 nm；所述负载纳米铜的改性埃洛石纳米管的制备方法包括以下步骤：1）按重量份数取经表面改性的埃洛石纳米管2.89份、二水合氯化铜1.62份、聚萘甲醛磺酸钠盐9.4份、去离子水125份、2‑羟基丁二酸1.2份、硼氢化钠7.35份、氯化钾7.15份、聚二烯丙基二甲基氯化铵7.53份、烷基酚聚氧乙烯醚6.25份备用；2）在室温和搅拌条件下，将氯化钾加入到50份去离子水中，继续搅拌1.5 h后待用；3）将表面改性的埃洛石纳米管加入到步骤2）所得水溶液中，搅拌2 h后在40 kHz、1800 W的超声仪中超声2 h，然后加入聚二烯丙基二甲基氯化铵，剧烈搅拌6 h后过滤，将所得粉末用纯水洗净后待用；4）在室温和搅拌条件下，将聚萘甲醛磺酸钠盐加入到25份去离子水中，继续搅拌5 h后，加入步骤3）制得的粉末，剧烈搅拌5 h后过滤，将所得粉末用纯水洗净，待用；5）在室温和搅拌条件下，将步骤4）制得的粉末与2‑羟基丁二酸、烷基酚聚氧乙烯醚同时加入到22份去离子水中，继续搅拌1.5 h后，加入二水合氯化铜，剧烈搅拌1 h后超声4 h，待用；6）在1‑3℃下，将硼氢化钠加入到28份去离子水中，继续搅拌0.5 h后，在1‑3℃和剧烈搅拌条件下，将制备的硼氢化钠水溶液滴加到步骤5）所得溶液中，滴加时间为1 h；滴加完毕后继续搅拌2.5 h，过滤，将所得粉末用纯水洗净后，在70℃下真空干燥30 h，得到负载纳米铜的改性埃洛石纳米管，其中纳米铜晶粒的平均粒径为2‑6 nm。