一种基于微纳米粉的混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种基于微纳米粉的混凝土及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 混凝土是目前世界上用量最大的建筑材料，因其价格低廉、承载力强及耐久性好 而被广泛应用于众多领域。基准混凝土一般是由胶凝材料(水泥）、骨料(砂和石)及水并按 一定比例配合得到。随着混凝土技术的发展及人们不同的使用需求，人们通过向基准混凝 土中加入外加剂和/或掺合料以提高混凝土的性能和满足人们的使用要求。
[0003] 尤其粉煤灰、偏高岭土、矿粉、硅灰及纳米颗粒等超细粉体作为掺合料在混凝土中 的应用越来越广。通常超细粉体以粒径区分，包括微米粉体和纳米粉体。在混凝土中加入上 述超细粉体可改善混凝土的微结构、改善混凝土拌合物的和易性(流动性、黏聚性、保水性 等）、提高混凝土的强度、降低混凝土的水泥用量和水化热、提高混凝土的抗渗性与抗冻性 及延长混凝土结构的使用寿命，同时也满足国家绿色环保与低碳减排政策的要求。
[0004] 上述超细粉体的颗粒粒径较小，比表面积较大，比表面能较大，容易导致超细粉体 颗粒的二次团聚，使掺加有上述超细粉体的混凝土强度发展不均；同时，上述超细粉体因其 表面能大导致掺加有上述超细粉体的混凝土自收缩大幅增加，增大了混凝土的开裂风险， 降低了混凝土的耐久性；因此，现有混凝土常存在强度低、耐久性差及易开裂的问题。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于微纳米粉的混凝土及其制备方法，主要 目的是提高混凝土的强度和耐久性，减少混凝土的开裂。
[0006] 为达到上述目的，本发明主要提供了如下技术方案：
[0007] -方面，本发明实施例提供了一种基于微纳米粉的混凝土，其原料由如下质量百 分含量的组分组成： 水泥 8%-20%， 砂子 15%-30%，
[0008] 石子 40%-60%.，. 微米粉体 1%-5%， 纳米粉体 0. 1%-2%， 两性分散剂 0. 02%-0. 2%，
[0009] 减缩物质 0. 01%-0. 5%， 水 5%-1:0%;
[0010]其中，所述减缩物质为减缩剂或膨胀剂。
[0011]作为优选，所述混凝土的原料由如下质量百分含量的组分组成： 水泥 10%-15%， 砂子 2 3%-28%， 石子 45%-58%， 微米粉体 2%-4%，
[0012] 纳米粉体 0. 4%-1%， 两性分散剂 0, Ο2%-0. 1%, 减缩物质 0. 1%-0. 3%， 水 5%-10%。
[0013] 作为优选，所述两性分散剂的原料由如下质量百分含量的组分组成： 阴离子单体 1%_8%， 阳离子单体 0.5%-4%， 非离子单体 25%-45%，
[0014] 引发剂 0,01%-1.5%， 还原剂 链转移剂 ：Q.01%-Q.s%, 水 %-70%?
[0015] 作为优选，所述两性分散剂的原料由如下质量百分含量的组分组成： 阴离子单体 3%-5°/〇, 阳离子单体 1%-3%， 非离子单体 30%-40%，
[0016]引发剂 ο.ι%-α.4%， 还原剂 Q,: 1%-0· 4%， 链转移剂 Q. 05lr0. 15%， 水 55%-65_%.s.
[0017] 作为优选，所述混凝土的胶凝材料包括水泥、微米粉体和纳米粉体，所述胶凝材料 的用量为 300kg/m3-500kg/m3;
[0018] 所述混凝土的骨料包括砂子和石子，所述砂子的细度模数为2.5-3.0,所述石子的 粒径为5mm-40mm连续级配，所述骨料的砂率为20 % -43 %。
[0019] 作为优选，所述微米粉体为粉煤灰、偏高岭土、矿粉及硅灰中的至少一种;所述纳 米粉体为白炭黑、纳米碳酸钙、纳米氧化铝及纳米氧化锌中的至少一种。
[0020] 作为优选，所述阴离子单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、马来酸酐及衣康酸中 的至少一种；
[0021] 所述阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵 及甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱中的至少一种；
[0022] 所述非离子单体为烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚及异戊烯醇聚氧乙 烯醚中的至少一种。
[0023] 作为优选，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过氧化氢;所述还原剂为抗坏血 酸、亚硫酸钠或亚硫酸氢钠;所述链转移剂为巯基乙酸或巯基丙酸。
[0024] 另一方面，本发明实施例提供了一种制备上述混凝土的方法，该方法包括以下步 骤：
[0025] 按混凝土的原料配方称取各原料;将微米粉体、纳米粉体、减缩物质和两性分散剂 混合并研磨，得到粉体混合物;其中，所述减缩物质为减缩剂或膨胀剂；
[0026] 将水泥、石子、砂子及所述粉体混合物按顺序依次投料并混合，得到干料，所述干 料搅拌lmin-2min后，向所述干料中加入水得到湿料，所述湿料搅拌2min-3min后得到混凝 土;其中，所述干料的搅拌时间和所述湿料的搅拌时间总和小于等于5m i n-8m i η。
[0027] 作为优选，所述两性分散剂是由包括以下的步骤制备得到：
[0028] 按两性分散剂的原料配方称取各原料;将非离子单体、引发剂和水混合得到第一 混合物，将阴离子单体、链转移剂和水混合得到第二混合物，将阳离子单体和水混合得到阳 离子单体溶液，将还原剂和水混合得到还原剂溶液；
[0029]控制所述第一混合物的温度在25°C_50°C时，向所述第一混合物中分别滴加所述 第二混合物、所述阳离子单体溶液及所述还原剂溶液;所述第二混合物、所述阳离子单体溶 液及所述还原剂溶液滴加至所述第一混合物中需要2-4小时，滴加结束后得到第一反应物； [0030] 控制所述第一反应物在温度为40°c-60°c下保温1-3小时，保温结束后得到初产 品；
[0031 ]用氢氧化钠溶液调节所述初产品的pH值为5-7，pH值为5-7的初产品经过冷却后得 到分散剂。
[0032] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0033] 本发明针对混凝土的强度低、耐久性差和易开裂的技术问题，通过将微米粉体和 纳米粉体按一定比例掺入混凝土中使用，提高了混凝土的耐久性;本发明的混凝土中的分 散剂是由阴离子单体、阳离子单体和非离子单体共聚而成的两性分散剂，上述两性分散剂 能够有效解决上述微米粉体或纳米粉体的团聚及分散不均匀的问题，因此也提高了混凝土 的强度;本发明的混凝土中的的减缩剂或膨胀剂能够很好地弥补由于微米粉体或纳米粉体 的使用而带来的自收缩，改善了混凝土的开裂问题;本发明的混凝土通过加入微米粉体、纳 米粉体、两性分散剂及减缩物质，并合理设计了各组分间的配比关系，通过选择合适的组分 和合理的组分配比，各组分间协同作用互相配合，制备出的混凝土强度分布均匀，强度高， 耐久性好，不易开裂。
【具体实施方式】
[0034] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下以较 佳实施例，对依据本发明申请的【具体实施方式】、技术方案、特