[發明專利]一種氧化碳納米管改性水泥基材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110020314.8
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112645662A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 段艷剛;吳元成;林其濤;崔利鵬;劉曉勇;趙慧凱;李翔;何美章
• 申請（專利權）人: 中鐵城建集團第一工程有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明提供了一種氧化碳納米管改性水泥基材料及其制備方法，該水泥基材料包括：水泥、水、砂、粉煤灰、氧化碳納米管、聚羧酸減水劑、聚乙烯醇、木質素磺酸鈉和乙二醇。本發明的水泥基材料，包括木質素磺酸鈉、聚乙烯醇和氧化碳納米管和乙二醇等，木質素磺酸鈉和聚乙烯醇本身具有的良好的分散能力和大量的活性基團，可以在水溶液中吸附碳納米管并作為其分散的媒介；木質素磺酸鈉和聚乙烯醇和氧化碳納米管三者不僅可以形成更為穩定的分散體系，促使水泥水化反應形成微小、規整的晶體結構，降低微孔體積，增加水泥基材料的密實度。

技術領域

本發明涉及建筑材料領域，尤其涉及一種氧化碳納米管改性水泥基材料及其制備方法。

背景技術

在現代建筑工程中，水泥基材料具有的價格低廉、使用方便和易于施工等優勢成為了包括在道路、橋梁和房屋等建筑領域最受歡迎的原材料。隨著混凝土高性能化的提出，水泥混凝土建筑也由傳統的僅有承重作用傳統材料向具有高強度特別是早期強度、高耐久性、綠色化、可持續使用和智能化的方向發展，高性能性混凝土的研究引起了各方面的廣泛關注。然而，普通混凝土存在的高脆性和易開裂的特性，往往會導致工程中出現大量裂縫，嚴重的影響建筑物的安全性和耐久性。特別是在一些惡劣環境中，往往會導致施工難度的上升和工期的延誤，造成施工成本的大幅度上升且仍無法確保建筑物的質量。此外，建筑物的不斷損壞和修善也會對資源、能源和環境造成巨大的壓力，與國家倡導的綠色混凝土建設方針相悖。

當前，傳統的改善混凝土微觀結構的方法是通過摻入粉煤灰、礦粉等活性礦物摻合料，這歸功于粉煤灰、礦粉的微集料特性和活性效應。特別地，粉煤灰由于具有減少CO₂排放、提高混凝土耐久性的潛力而備受關注，它在水化過程中產生較少熱量的能力可以用來抑制大體積混凝土因為發熱而開裂的問題。然而粉煤灰和礦粉等活性礦物摻合料自身的填充效應有限，其二次水化相比水泥水化滯后且效率較低，難以實現混凝土力學性能的提升和長時間保持結構穩定，特別地，粉煤灰的摻入會大大的降低水泥基材料的早期力學性能。

基于目前的通過摻入粉煤灰、礦粉等活性礦物摻合料改善混凝土性能存在的技術缺陷，有必要對此進行改進。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種氧化碳納米管改性水泥基材料及其制備方法。

第一方面，本發明提供了一種氧化碳納米管改性水泥基材料，包括以下重量份原料：160～280份的水泥、80～140份的水、480～760份的砂、40～70份的粉煤灰、9～25份的氧化碳納米管、1～2份的聚羧酸減水劑、6～8份的聚乙烯醇、5～10份的木質素磺酸鈉、0.5～1份的乙二醇。

可選的，所述的氧化碳納米管改性水泥基材料，所述水泥為采用強度等級為42.5的硅酸鹽水泥。

可選的，所述的氧化碳納米管改性水泥基材料，所述砂為細骨料河砂，所述砂的細度模量為2.9～3.15，表觀密度為2.6～2.7kg/m³。

可選的，所述的氧化碳納米管改性水泥基材料，所述粉煤灰的比表面積為260～420m²/kg，密度為2200～2800kg/m³。

可選的，所述的氧化碳納米管改性水泥基材料，所述木質素磺酸鈉的分子量為1200～2500。

可選的，所述的氧化碳納米管改性水泥基材料，所述氧化碳納米管的制備方法為：將濃硝酸和濃硫酸混合，然后加入碳納米管，于溫度為105～125℃下回流2.5～3.5h，過濾后，洗滌干燥即得氧化碳納米管。

可選的，所述的氧化碳納米管改性水泥基材料，所述碳納米管、濃硝酸和濃硫酸的質量體積比為(0.2～0.3)mg:1ml:(1～3)ml。

第二方面，本發明還提供了一種氧化碳納米管改性水泥基材料的制備方法，包括以下步驟：

將氧化碳納米管放入水中超聲攪拌分散得到第一懸濁液；