本發明屬于建筑材料領域,特別涉及了一種抗氯離子滲透的氧化石墨烯混凝土復合材料及其制備方法。
背景技術:
混凝土是當今世界上應用最廣泛的建筑材料,強度和耐久性是其兩個重要指標,良好的耐久性是確保混凝土使用壽命和工程安全性的關鍵因素,因此越來越被人們所重視。隨著經濟的發展,海洋資源的開發越來越受到各國的重視,海洋環境下的混凝土建筑物也已越來越多。水泥混凝土是國內外海洋工程中使用的主要結構材料,由于混凝土結構損壞后不易修復,因此要求海洋工程混凝土具有良好的耐久性。然而,目前混凝土構件在腐蝕環境中的耐久性難以滿足設計所預期的要求。海水中的可溶性鹽類對混凝土的腐蝕作用是海洋環境中最重要的化學腐蝕之一,最主要的腐蝕破壞有兩種:氯鹽腐蝕和硫酸鹽腐蝕。其中,氯離子是使得混凝土構件耐久性降低的一個主要因素。氯離子在混凝土內擴散,造成鋼筋銹蝕,使得混凝土構件提早破壞。當然,不僅僅是在海水中的混凝土會受到鹽類侵蝕,土壤中混凝土也同樣會受到侵蝕破壞。
目前提高混凝土耐久性的方法主要是通過采用較低的水膠比,大量使用粉煤灰、礦渣和硅粉,改善硬化混凝土性能,進而提高混凝土的抗氯鹽腐蝕性能,而忽視了對水泥水化過程形成的自身結構改變的研究。納米材料作為一門新興的并在迅速發展的材料科學,基于小尺寸效應對材料物理化學性質以及微觀結構所產生的巨大影響而廣泛應用于各個領域,成為當今材料科學領域研究的熱點。氧化石墨烯(go)是石墨的氧化產物,具有超高的強度和柔韌性,具有超大的比表面積,氧化石墨烯結構中含有羥基、羧基、環氧基等基團,容易形成納米分散片層,將少量的石墨烯、氧化石墨烯添加到水泥基復合材料中,能夠調控水泥水化晶體產物的形狀,具有明顯的增強增韌作用,能夠顯著提高水泥復合材料的力學性能、改善孔結構、提高抗氯離子滲透性能。硅灰的顆粒極細,是水泥粒徑的1/50~1/100,是活性較高的混合材,硅灰的主要成分為無定形sio2,二氧化硅具有物理和化學性質比較穩定,機械強度高,易于表面改性等優點,sio2和ca(oh)2反應生成c-s-h凝膠,可以填充水泥之間的孔隙,從而提高混凝土強度和耐久性,但是隨著硅灰添加量的增大,會使混凝土的流動度有明顯降低,并且二氧化硅能夠提高混凝土的早期強度,但對中后期強度的提高程度不大。而由氧化石墨烯改性的sio2材料其性能優于單一sio2材料制備的混凝土復合材料,其具有可變結構參數,并可以產生許多新的物理化學性能,可以更好的實現填充材料的優勢互補,隨著水泥基材料的高性能和高功能化的不斷發展,將氧化石墨烯應用于水泥基材料中,使這一新興科技與傳統材料相結合,讓水泥混凝土這一傳統材料更加符合時代發展的需要。
中國發明專利申請(公開號cn201510167480.5)公開了一種石墨烯鍵合改性硅灰的制備方法,該發明以石墨烯和硅灰為原料,將石墨烯和硅灰分別進行化學改性,再通過化學反應得到石墨烯鍵合改性硅灰,但是該方法工藝復雜,在工業生產中有一定的局限性。中國發明專利申請(cn103193405a)公開了一種硅灰漿體材料,并將該漿體材料應用于混凝土的制備中,但是硅灰的添加量大,會使混凝土塑性收縮裂縫敏感性增加,混凝土容易開裂。中國發明專利申請(cn104058676a)公開了一種通過添加改性石墨烯制備高韌性混凝土的方法,所述改性石墨烯為表面帶有羥基的水溶性石墨烯,其中羥基的含量為0.005%~0.012%。利用此改性石墨烯制得的高韌性混凝土在直接拉伸載荷或彎曲載荷作用下,顯示出很好的應變硬化或變形硬化特性,但是此改性石墨烯的制備過程復雜,分散程度不高。目前,通過簡單易行的方法將氧化石墨烯與硅灰復合,并將其應用于混凝土材料來提高混凝土的抗氯離子滲透性能的技術目前尚無研究。
技術實現要素:
本發明的目的在于針對混凝土材料受氯鹽腐蝕、耐久性不足這一問題,提供一種抗氯離子滲透的氧化石墨烯混凝土復合材料。
本發明的另一目的是提供上述抗氯離子滲透的氧化石墨烯混凝土的制備方法。利用氧化石墨烯超高的強度和柔韌性,超大的比表面積,以及結構中含有的羥基、羧基、環氧基等基團,通過靜電吸附法制備氧化石墨烯改性硅灰,獲得高強度、抗氯離子滲透性能好的氧化石墨烯/混凝土復合材料。
本發明的又一目的是提供了一種氧化石墨烯改性硅灰及其制備方法,其中,氧化石墨烯改性硅灰中所含氧化石墨烯分散均勻,所述制備方法簡單易行。
本發明的目的通過以下技術方案來具體實現:
一種氧化石墨烯改性硅灰,包括如下組分,按重量份計:
氧化石墨烯1份、偶聯劑3~8份、硅灰2-500份。
作為優選方案,上述的氧化石墨烯改性硅灰,包括如下組分,按重量份計:
氧化石墨烯1份、偶聯劑5份、硅灰50-250份。
作為最佳組合,上述的氧化石墨烯改性硅灰,包括如下組分,按重量份計:
氧化石墨烯1份、偶聯劑5份、硅灰100份。
優選地,所述偶聯劑采用硅烷偶聯劑,優選硅烷偶聯劑kh550、kh560、kh570中的一種或多種混合;進一步優選為硅烷偶聯劑kh550。
上述的氧化石墨烯改性硅灰的制備方法,包括如下步驟:
1)改性氧化石墨烯懸浮液的制備:
向溶劑中加入氧化石墨烯,攪拌均勻后,超聲分散,得到氧化石墨烯懸浮液;用酸溶液將氧化石墨烯懸浮液的ph值調節至5.0~6.0,然后向溶液中加入偶聯劑溶液,攪拌均勻;再用堿溶液調節懸浮液的ph值至5.0~6.0,得到改性氧化石墨烯懸浮液;
2)氧化石墨烯改性硅灰的形成
向改性氧化石墨烯懸浮液添加配比量的硅灰,再將添加有硅灰的改性氧化石墨烯懸浮液進行加熱反應,反應完成后過濾、干燥,即可得到氧化石墨烯改性硅灰。
優選地,所述步驟1)中,超聲分散45min~120min,優選60min。
優選地,所述步驟1)中,所述溶劑為水或/和乙醇,優選水和乙醇按照(1~5):1的體積比例混合。
優選地,所述步驟1)中,所述氧化石墨烯:溶劑為1g:(100~500)ml;進一步優選地,氧化石墨烯:溶劑為1g:200ml。
優選地,所述步驟1)中,所述調節溶液ph值的酸為鹽酸或/和冰醋酸,所述調節溶液ph值的堿溶液為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀的溶液。
優選地,所述步驟1)中,所述偶聯劑溶液的濃度為1wt%~5wt%;
優選地,所述步驟1)中,所述偶聯劑溶液中所含偶聯劑的量與氧化石墨烯的質量比為(3~8):1,進一步優選地,偶聯劑與氧化石墨烯的比例為5g:1g。
優選地,所述步驟1)中,所述加入偶聯劑后,所述攪拌的轉速為800rpm~1500rpm、攪拌時間為1~2h。
優選地,所述步驟2)中,所述的硅灰與改性氧化石墨烯懸浮液的混合比例為(10~150)g:(50~500)ml:進一步優選地,硅灰與改性氧化石墨烯懸浮液的混合比例為100g:200ml。
優選地,所述步驟2)中,所述硅灰添加前事先置于100℃的鼓風干燥箱中烘干至恒重。
優選地,所述步驟2)中,所述加熱反應的工藝條件為:水浴加熱至40~80℃,攪拌30~60min。
優選地,所述步驟2)中,所述過濾采用抽濾,所述干燥工藝為:將過濾得到的氧化石墨烯改性硅灰置于干燥箱中以60~105℃的溫度烘干至恒重。
一種抗氯離子滲透的氧化石墨烯混凝土,每立方米混凝土中含有如下重量的組分:
水泥150~350kg/m3,粉煤灰40~100kg/m3,粗骨料800~1300kg/m3,細集料500~700kg/m3,氧化石墨烯改性硅灰20~50kg/m3,減水劑0.5~8.0kg/m3,水105~175kg/m3。
作為優選方案,上述的抗氯離子滲透的氧化石墨烯混凝土的復合材料,每立方米混凝土中含有如下重量的組分:
水泥200~300kg/m3,粉煤灰50~80kg/m3,粗骨料900~1250kg/m3,細集料550~650kg/m3,氧化石墨烯改性硅灰25~45kg/m3,減水劑2.0~6.5kg/m3,水110~155kg/m3。
作為最佳組合,上述的抗氯離子滲透的氧化石墨烯混凝土復合材料,每立方米混凝土中含有如下重量的組分:
水泥250kg/m3,粉煤灰55kg/m3,粗骨料1200kg/m3,細集料575kg/m3,氧化石墨烯改性硅灰30kg/m3,減水劑3.25kg/m3,水125kg/m3。
優選地,所述的水泥為普通硅酸鹽水泥;優選地,所述水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥。
優選地,所述的粉煤灰采用f類i級粉煤灰或f類ii級粉煤灰或者二者按(1~10):1的質量比的混合,優選地,所述的粉煤灰采用所述i級粉煤灰和ii級粉煤灰按5:1的質量比的混合。
優選地,所述的粗骨料為5~31.5mm連續級配碎石。
優選地,所述的細集料為中砂。
優選地,所述氧化石墨烯改性硅灰為權利要求1-4任一項所述的氧化石墨烯改性硅灰。
優選地,所述的減水劑為聚羧酸減水劑、萘系減水劑、三聚氰胺系高效減水劑、氨基磺酸鹽系高效減水劑或脂肪酸系高減水劑中的一種或多種混合,優選聚羧酸減水劑。
上述的抗氯離子滲透的氧化石墨烯混凝土復合材料的制備方法,先將配比量的水泥、粉煤灰、氧化石墨烯改性硅灰攪拌均勻,形成膠凝材料;再將上述攪拌均勻的膠凝材料與配比量的粗骨料、細集料攪拌均勻,最后加水攪拌均勻,即可。
優選地,將配比量的水泥、粉煤灰、氧化石墨烯改性硅灰置于強制式攪拌機中攪拌。
將攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
本發明首先通過靜電自吸附的方法制備氧化石墨烯改性硅灰,通過這種方法可使氧化石墨烯均勻的包覆在硅灰顆粒的表面,再通過設計混凝土的配合比,將氧化石墨烯改性硅灰均勻的分散在混凝土中,通過這種方法制備的氧化石墨烯混凝土復合材料的力學性能、抗氯離子滲透性能有顯著的提升,并且能夠改善混凝土的流動性,參見表1數據。
與現有技術相比,本發明具有如下優點:
1、本發明提供的氧化石墨烯改性硅灰產品中氧化石墨烯均勻的包覆在硅灰顆粒的表面,氧化石墨烯含量高且分散均勻。
2、本發明中氧化石墨烯改性硅灰的制備工藝簡單,可使氧化石墨烯和硅灰在混凝土中的均勻分散,從而提高了氧化石墨烯的含量。
3、本發明提供的混凝土復合材料,采用氧化石墨烯改性的硅灰,與其它組分協同作用,使硅灰均勻分散于混凝土中,氧化石墨烯的含量低,所制備的氧化石墨烯混凝土復合材料的力學強度高、抗氯離子滲透性能好。
具體實施方式
以下對本發明的優選實施例進行說明,應當理解,此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明,并不用于限定本發明。
實施例1:
1)秤取200g氧化石墨烯,加入到水和乙醇按照5:1比例配制成的150l溶劑中,攪拌均勻后,超聲分散100min,用冰乙酸將上述溶液的ph值調節至5.8,然后向該溶液中緩慢滴加60kg1%的kh550硅烷偶聯劑,用攪拌器高速攪拌均勻,轉速為1000rpm,攪拌時間為1h,用naoh溶液調節改性氧化石墨烯懸浮液的ph值調節至5.9,待用。
2)然后秤取步驟1)中的120l改性氧化石墨烯懸浮液,添加32kg硅粉,硅粉添加前首先置于100℃的鼓風干燥箱中烘干至恒重。再將添加有硅灰改性氧化石墨烯懸浮液的反應裝置移入60℃的水浴中,加熱攪拌45min,反應完成后氧化石墨烯改性硅灰溶液抽濾,然后將氧化石墨烯改性硅灰置于干燥箱中以80℃的溫度烘干至恒重,待用。
3)秤取25kg步驟2)所制備的氧化石墨烯改性硅灰,150kg42.5級普通硅酸鹽水泥、45kgf類i級粉煤灰粉煤灰,15kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與800kg的粗骨料、600kg細集料攪拌均勻,最后加110kg水與0.8kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
4)將步驟3)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
實施例2:
1)秤取600g氧化石墨烯,加入到水和乙醇按照5:1比例配制成的500l溶劑中,攪拌均勻后,超聲分散100min,用冰乙酸將上述溶液的ph值調節至5.5,然后向該溶液中緩慢滴加60kg5%的kh550硅烷偶聯劑,用攪拌器高速攪拌均勻,轉速為1200rpm,攪拌時間為2h,用koh溶液調節改性氧化石墨烯懸浮液的ph值調節至5.5,待用。
2)然后秤取步驟1)中的300l改性氧化石墨烯懸浮液,添加40kg硅粉,硅粉添加前首先置于100℃的鼓風干燥箱中烘干至恒重。再將添加有硅灰改性氧化石墨烯懸浮液的反應裝置移入80℃的水浴中,加熱攪拌55min,反應完成后氧化石墨烯改性硅灰溶液抽濾,然后將氧化石墨烯改性硅灰置于干燥箱中以80℃的溫度烘干至恒重,待用。
3)秤取35kg步驟2)所制備的氧化石墨烯改性硅灰,200kg42.5級普通硅酸鹽水泥、36kgf類i級粉煤灰粉煤灰,4kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與1000kg的粗骨料、590kg細集料攪拌均勻,最后加140kg水與4kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
4)將步驟3)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
實施例3
1)秤取1000g氧化石墨烯,加入到水和乙醇按照4:1比例配制成的800l溶劑中,攪拌均勻后,超聲分散80min,用冰乙酸將上述溶液的ph值調節至6.0,然后向該溶液中緩慢滴加500kg1%的kh560硅烷偶聯劑,用攪拌器高速攪拌均勻,轉速為1500rpm,攪拌時間為1.2h,用naoh溶液調節改性氧化石墨烯懸浮液的ph值調節至5.0,待用。
2)然后秤取步驟1)中的280l改性氧化石墨烯懸浮液,添加30kg硅粉,硅粉添加前首先置于100℃的鼓風干燥箱中烘干至恒重。再將添加有硅灰改性氧化石墨烯懸浮液的反應裝置移入55℃的水浴中,加熱攪拌55min,反應完成后氧化石墨烯改性硅灰溶液抽濾,然后將氧化石墨烯改性硅灰置于干燥箱中以85℃的溫度烘干至恒重,待用。
3)秤取29kg步驟2)所制備的氧化石墨烯改性硅灰,300kg42.5級普通硅酸鹽水泥、68.2kgf類i級粉煤灰粉煤灰,6.8kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與900kg的粗骨料、580kg細集料攪拌均勻,最后加105kg水與8kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
4)將步驟3)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
實施例4:
1)秤取250g氧化石墨烯,加入到水和乙醇按照4:1比例配制成的250l溶劑中,攪拌均勻后,超聲分散100min,用鹽酸將上述溶液的ph值調節至5.0,然后向該溶液中緩慢滴加50kg2%的kh550硅烷偶聯劑,用攪拌器高速攪拌均勻,轉速為1000rpm,攪拌時間為1h,用naoh溶液調節改性氧化石墨烯懸浮液的ph值調節至5.4,待用。
2)然后秤取步驟1)中的150l改性氧化石墨烯懸浮液,添加33kg硅粉,硅粉添加前首先置于100℃的鼓風干燥箱中烘干至恒重。再將添加有硅灰改性氧化石墨烯懸浮液的反應裝置移入75℃的水浴中,加熱攪拌60min,反應完成后氧化石墨烯改性硅灰溶液抽濾,然后將氧化石墨烯改性硅灰置于干燥箱中以95℃的溫度烘干至恒重,待用。
3)秤取30kg步驟2)所制備的氧化石墨烯改性硅灰,260kg42.5級普通硅酸鹽水泥、50kgf類i級粉煤灰粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與1050kg的粗骨料、700kg細集料攪拌均勻,最后加170kg水與7kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
4)將步驟3)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
實施例5:
1)秤取150g氧化石墨烯,加入到水和乙醇按照4:1比例配制成的130l溶劑中,攪拌均勻后,超聲分散45min,用鹽酸將上述溶液的ph值調節至5.7,然后向該溶液中緩慢滴加42kg2.5%的kh560硅烷偶聯劑,用攪拌器高速攪拌均勻,轉速為800rpm,攪拌時間為1.8h,用naoh溶液調節改性氧化石墨烯懸浮液的ph值調節至5.6,待用。
2)然后秤取步驟1)中的200l改性氧化石墨烯懸浮液,添加22kg硅粉,硅粉添加前首先置于100℃的鼓風干燥箱中烘干至恒重。再將添加有硅灰改性氧化石墨烯懸浮液的反應裝置移入65℃的水浴中,加熱攪拌35min,反應完成后氧化石墨烯改性硅灰溶液抽濾,然后將氧化石墨烯改性硅灰置于干燥箱中以85℃的溫度烘干至恒重,待用。
3)秤取20kg步驟2)所制備的氧化石墨烯改性硅灰,350kg42.5級普通硅酸鹽水泥、20kgf類i級粉煤灰粉煤灰,20kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與1300kg的粗骨料、500kg細集料攪拌均勻,最后加175kg水與5kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
4)將步驟3)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
實施例6:
1)秤取400g氧化石墨烯,加入到水和乙醇按照4:1比例配制成的500l溶劑中,攪拌均勻后,超聲分散80min,用冰乙酸將上述溶液的ph值調節至5.5,然后向該溶液中緩慢滴加80kg2%的kh550硅烷偶聯劑,用攪拌器高速攪拌均勻,轉速為1200rpm,攪拌時間為1.5h,用naoh溶液調節改性氧化石墨烯懸浮液的ph值調節至5.8,待用。
2)然后秤取步驟1)中的100l改性氧化石墨烯懸浮液,添加50kg硅粉,硅粉添加前首先置于100℃的鼓風干燥箱中烘干至恒重。再將添加有硅灰改性氧化石墨烯懸浮液的反應裝置移入60℃的水浴中,加熱攪拌45min,反應完成后氧化石墨烯改性硅灰溶液抽濾,然后將氧化石墨烯改性硅灰置于干燥箱中以80℃的溫度烘干至恒重,待用。
3)秤取30kg步驟2)所制備的氧化石墨烯改性硅灰,250kg42.5級普通硅酸鹽水泥、45.8kgf類i級粉煤灰粉煤灰,9.2kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與1200kg的粗骨料、575kg細集料攪拌均勻,最后加125kg水與3.25kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
4)將步驟3)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
實施例7:
1)秤取450g氧化石墨烯,加入到水和乙醇按照4:1比例配制成的200l溶劑中,攪拌均勻后,超聲分散100min,用鹽酸將上述溶液的ph值調節至5.0,然后向該溶液中緩慢滴加108kg2.5%的kh550硅烷偶聯劑,用攪拌器高速攪拌均勻,轉速為1150rpm,攪拌時間為1h,用koh溶液調節改性氧化石墨烯懸浮液的ph值調節至5.0,待用。
2)然后秤取步驟1)中的180l改性氧化石墨烯懸浮液,添加48kg硅粉,硅粉添加前首先置于100℃的鼓風干燥箱中烘干至恒重。再將添加有硅灰改性氧化石墨烯懸浮液的反應裝置移入78℃的水浴中,加熱攪拌55min,反應完成后氧化石墨烯改性硅灰溶液抽濾,然后將氧化石墨烯改性硅灰置于干燥箱中以98℃的溫度烘干至恒重,待用。
3)秤取45kg步驟2)所制備的氧化石墨烯改性硅灰,180kg52.5級普通硅酸鹽水泥、50kgf類i級粉煤灰粉煤灰,50kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與1250kg的粗骨料、650kg細集料攪拌均勻,最后加155kg水與6.5kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
4)將步驟3)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
實施例8:
1)秤取350g氧化石墨烯,加入到水和乙醇按照4:1比例配制成的320l溶劑中,攪拌均勻后,超聲分散100min,用鹽酸將上述溶液的ph值調節至5.0,然后向該溶液中緩慢滴加28kg5%的kh550硅烷偶聯劑,用攪拌器高速攪拌均勻,轉速為1150rpm,攪拌時間為1h,用koh溶液調節改性氧化石墨烯懸浮液的ph值調節至5.0,待用。
2)然后秤取步驟1)中的290l改性氧化石墨烯懸浮液,添加50kg硅粉,硅粉添加前首先置于100℃的鼓風干燥箱中烘干至恒重。再將添加有硅灰改性氧化石墨烯懸浮液的反應裝置移入80℃的水浴中,加熱攪拌60min,反應完成后氧化石墨烯改性硅灰溶液抽濾,然后將氧化石墨烯改性硅灰置于干燥箱中以99℃的溫度烘干至恒重,待用。
3)秤取48kg步驟2)所制備的氧化石墨烯改性硅灰,275kg42.5級普通硅酸鹽水泥、85kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與1100kg的粗骨料、550kg細集料攪拌均勻,最后加160kg水與2.0kg的萘系減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
4)將步驟3)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
實施例9:
1)秤取400g氧化石墨烯,加入到水和乙醇按照4:1比例配制成的500l溶劑中,攪拌均勻后,超聲分散120min,用鹽酸將上述溶液的ph值調節至6.0,然后向該溶液中緩慢滴加40kg3%的kh570硅烷偶聯劑,用攪拌器高速攪拌均勻,轉速為1450rpm,攪拌時間為1h,用naoh溶液調節改性氧化石墨烯懸浮液的ph值調節至5.0,待用。
2)然后秤取步驟1)中的350l改性氧化石墨烯懸浮液,添加25kg硅粉,硅粉添加前首先置于100℃的鼓風干燥箱中烘干至恒重。再將添加有硅灰改性氧化石墨烯懸浮液的反應裝置移入80℃的水浴中,加熱攪拌60min,反應完成后氧化石墨烯改性硅灰溶液抽濾,然后將氧化石墨烯改性硅灰置于干燥箱中以100℃的溫度烘干至恒重,待用。
3)秤取23kg步驟2)所制備的氧化石墨烯改性硅灰,325kg42.5級普通硅酸鹽水泥、40kgf類i級粉煤灰粉煤灰,5kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與1290kg的粗骨料、680kg細集料攪拌均勻,最后加115kg水與7.5kg的脂肪酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
4)將步驟3)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
實施例10:
1)秤取600g氧化石墨烯,加入到水和乙醇按照3:1比例配制成的800l溶劑中,攪拌均勻后,超聲分散115min,用鹽酸將上述溶液的ph值調節至6.0,然后向該溶液中緩慢滴加180kg2%的kh550硅烷偶聯劑,用攪拌器高速攪拌均勻,轉速為1450rpm,攪拌時間為1h,用naoh溶液調節改性氧化石墨烯懸浮液的ph值調節至5.0,待用。
2)然后秤取步驟1)中的500l改性氧化石墨烯懸浮液,添加55kg硅粉,硅粉添加前首先置于100℃的鼓風干燥箱中烘干至恒重。再將添加有硅灰改性氧化石墨烯懸浮液的反應裝置移入70℃的水浴中,加熱攪拌55min,反應完成后氧化石墨烯改性硅灰溶液抽濾,然后將氧化石墨烯改性硅灰置于干燥箱中以100℃的溫度烘干至恒重,待用。
3)秤取50kg步驟2)所制備的氧化石墨烯改性硅灰,230kg52.5級普通硅酸鹽水泥、60kgf類i級粉煤灰粉煤灰,20kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與850kg的粗骨料、530kg細集料攪拌均勻,最后加170kg水與0.5kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
4)將步驟3)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
對比例1:
1)秤取150kg42.5級普通硅酸鹽水泥、25kg硅灰、45kgf類i級粉煤灰,15kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與800kg的粗骨料、600kg細集料攪拌均勻,最后加110kg水與0.8kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
4)將步驟1)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
對比例2:
1)200kg42.5級普通硅酸鹽水泥、稱取35kg硅灰、36kgf類i級粉煤灰,4kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與1000kg的粗骨料、590kg細集料攪拌均勻,最后加140kg水與4kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
2)將步驟1)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
對比例3
1)秤取300kg42.5級普通硅酸鹽水泥、29kg硅灰、68.2kgf類i級粉煤灰,6.8kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與900kg的粗骨料、580kg細集料攪拌均勻,最后加105kg水與8kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
2)將步驟1)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
對比例4:
1)秤取260kg42.5級普通硅酸鹽水泥、30kg硅灰、50kgf類i級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與1050kg的粗骨料、700kg細集料攪拌均勻,最后加170kg水與7kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
2)將步驟1)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
對比例5:
1)350kg42.5級普通硅酸鹽水泥、秤取20kg硅灰、20kgf類i級粉煤灰,20kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與1300kg的粗骨料、500kg細集料攪拌均勻,最后加175kg水與5kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
2)將步驟1)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
對比例6:
1)280kg42.5級普通硅酸鹽水泥、30kg硅灰、45.8kgf類i級粉煤灰,9.2kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與1200kg的粗骨料、575kg細集料攪拌均勻,最后加125kg水與3.25kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
2)將步驟1)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
對比例7:
1)秤取180kg52.5級普通硅酸鹽水泥、45kg硅灰、50kgf類i級粉煤灰,50kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與1250kg的粗骨料、650kg細集料攪拌均勻,最后加155kg水與6.5kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
2)將步驟1)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
對比例8:
1)秤取275kg42.5級普通硅酸鹽水泥、48kg硅灰、85kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與1100kg的粗骨料、550kg細集料攪拌均勻,最后加160kg水與2.0kg的萘系減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
2)將步驟1)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
對比例9:
1)秤取325kg42.5級普通硅酸鹽水泥、23kg硅灰、40kgf類i級粉煤灰粉煤灰,5kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與1290kg的粗骨料、680kg細集料攪拌均勻,最后加115kg水與7.5kg的脂肪酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
2)將步驟1)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
對比例10:
1)秤取230kg52.5級普通硅酸鹽水泥、50kg硅灰、60kgf類i級粉煤灰,20kgf類ii級粉煤灰,于強制式攪拌機中攪拌均勻,再將上述攪拌均勻的膠凝材料與850kg的粗骨料、530kg細集料攪拌均勻,最后加170kg水與0.5kg的聚羧酸減水劑的混合溶液,攪拌均勻。
2)將步驟1)攪拌均勻的混凝土倒入混凝土模具中,振搗密實后,養護至規定齡期后測試性能。
各實施例與對比例混凝土復合材料分別養護至規定齡期后測試力學性能及抗氯離子滲透性能,根據《gb/t50081-2002普通混凝土力學性能試驗方法標準》測試混凝土的力學性能、根據《gb/t50082-2009普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》采用rcm法測試混凝土的抗氯離子滲透性能,測試結果如下表1所示。
表1氧化石墨烯混凝土復合材料力學性能及氯離子擴散系數測試結果
從上表力學性能測試結果分析可知,相對于添加未改性硅灰的混凝土,添加氧化石墨烯改性硅灰制備的混凝土的抗壓強度、扛著強度、抗氯離子滲透性能都有大幅度提高。由實驗數據可見,添加30kg/m3氧化石墨烯改性硅灰的混凝土復合材料,3天齡期和28天齡期抗壓強度分別提高4.59mpa、8.71mpa,3天齡期和28天齡期抗折強度分別提高0.89mpa、1.56mpa,氯離子擴散系數降低37.97%。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已,并不用于限制本發明,盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明,對于本領域的技術人員來說,其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。