[發(fā)明專(zhuān)利]一種納微米改性膠凝材料

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510466332.3
• 申請(qǐng)日: 2015-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105036659A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬保國(guó);張昺榴;譚洪波;陳方頡
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B28/04
• 分類(lèi)號(hào): C04B28/04;C04B18/08;C04B14/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專(zhuān)利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種納微米改性膠凝材料。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)技術(shù)的現(xiàn)代化和科學(xué)研究的不斷發(fā)展,納米技術(shù)的推廣應(yīng)用給諸多行業(yè)帶來(lái)前所未有的發(fā)展空間。如今，許多國(guó)家的研究人員早已著眼于通過(guò)摻超細(xì)粉體和采用新的成型工藝以及控制微觀結(jié)構(gòu),來(lái)提高水泥基材料的力學(xué)性能,從而制備出高性能混凝土。超細(xì)粉體的加入，能夠填充在水泥基材料內(nèi)部的孔隙，使水泥石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，從而提高水泥石的強(qiáng)度；同時(shí)由于其顆粒尺寸小，比表面能大，具有很強(qiáng)的化學(xué)活性，能直接參與到水泥的水化中，與水化產(chǎn)物中的Ca(OH)₂發(fā)生二次水化反應(yīng)，促進(jìn)水泥的早期水化，進(jìn)而提高水泥基材料的強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度；并且由于超細(xì)粉體顆粒小，表面活性鍵較多，在水泥水化的過(guò)程中，可以充當(dāng)水泥水化產(chǎn)物的晶核，使水化產(chǎn)物直接在納米顆粒的表面生長(zhǎng)，形成水化產(chǎn)物的結(jié)晶，從而使原本結(jié)構(gòu)松散的C-S-H凝膠變成極為致密的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。目前，在水泥基材料中應(yīng)用最為廣泛的納米材料主要有納米SiO₂，納米Al₂O₃，納米Fe₂O₃，納米CaCO₃和碳納米管等，而微米級(jí)材料主要有硅灰，超細(xì)礦粉，超細(xì)粉煤灰等。

專(zhuān)利CN102199021A公開(kāi)了一種納米材料復(fù)合超高性能混凝土，其特征是1m³混凝土中含有水泥380-420kg，細(xì)骨料680-740kg，粗骨料1120-1190kg，水130-160kg，粉煤灰50-75kg，硅灰25-64kg，高性能減水劑6.1-10.4kg，多壁碳納米管0.05-0.25kg，納米SiO₂15-25kg。制備工藝是機(jī)械攪拌，攪拌時(shí)間180-240秒，分散劑是十六烷基三甲基溴化銨(C16TAB)(分散液配置比例MWNTs:C16TAB:水＝0.48g：4.10g：40ml)。該發(fā)明提高了高性能混凝土的力學(xué)及耐久性，大幅增加了高性能混凝土的使用年限，可用于大型跨海大橋等對(duì)混凝土材料性能要求較高的工程。但該專(zhuān)利中并未考慮硅灰如何均勻分散到混凝土中，在使用過(guò)程中難免存在硅灰團(tuán)聚問(wèn)題。

雖然目前通過(guò)超細(xì)粉體來(lái)提高混凝土各項(xiàng)性能，已有大量研究，但是大部分研究都只局限于通過(guò)摻入超細(xì)粉發(fā)揮其填充效應(yīng)及化學(xué)活性等，從而提高強(qiáng)度，卻忽視了水泥本身的利用率。研究表明，由于水泥顆粒級(jí)配不合理，導(dǎo)致有將近25％的水泥未能完全水化，這部分水泥只發(fā)揮了填充作用，并未起到膠凝作用，抑制了混凝土的強(qiáng)度發(fā)展，造成了大量能源浪費(fèi)。因此，需要研發(fā)一種新型的納微米改性膠凝材料，在充分發(fā)揮水泥膠凝作用下，引入納微米粉體進(jìn)行改性，從而大幅提高混凝土各項(xiàng)性能，同時(shí)達(dá)到節(jié)能減排的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種納微米改性膠凝材料，其能提高混凝土界面過(guò)渡區(qū)強(qiáng)度，使混凝土結(jié)構(gòu)更加致密，從而大幅提高混凝土強(qiáng)度以及耐久性。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種納微米改性膠凝材料，其組分以及質(zhì)量百分含量如下：水泥為34％～58％，改性水泥為8％～15％，優(yōu)質(zhì)I級(jí)粉煤灰為30％～40％，改性硅灰為3％～7％，高分散增強(qiáng)劑為1％～4％。

按上述方案，水泥為普通42.5級(jí)硅酸鹽水泥；改性水泥為由普通42.5級(jí)硅酸鹽水泥經(jīng)過(guò)物理化學(xué)改性后制得的比表面積為400～600m²/kg、D50為5～10μm的具有高膠凝效率的水泥，其具體制備工藝為：將普通42.5級(jí)硅酸鹽水泥放入球磨機(jī)，將質(zhì)量為硅酸鹽水泥1％的表面改性劑放入氣相沉積裝置，在球磨過(guò)程中噴到水泥表面，粉磨20min。

按上述方案，所述的表面改性劑組分為三異丙醇胺20～30％，糖蜜30～40％，水30～50％。

按上述方案，所述的改性硅灰為：將平均粒徑為0.1～0.3um，SiO₂含量＞92％的硅灰加入到水中，其中質(zhì)量比為硅灰：水＝1:2，同時(shí)加入六偏磷酸鈉，其加入量為硅灰質(zhì)量的0.1％，攪拌均勻，然后超聲波震蕩5min。

按上述方案，所述的高分散增強(qiáng)劑為：將粒徑為30±5nm的納米SiO₂加入到KH-570硅烷偶聯(lián)劑中攪拌均勻，其中，質(zhì)量比為納米SiO₂：KH-570硅烷偶聯(lián)劑＝1:2，然后超聲波震蕩5min。