一种稳定性强的水泥基材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料制备技术领域，更具体的说是涉及一种稳定性强的水泥基材料及其制备方法。


背景技术：

2.水泥基材料具有独特的特点，如胶结性能好、强度高、耐久性好等，因此水泥在建材行业中一直是应用最广泛的建筑材料之一。但由于水泥自身的物理特性决定其具有很突出的缺点。由于水泥在固化过程中的收缩，使得水泥中存在大量的孔隙、裂隙、裂纹等缺陷，并且自重大，易脆裂，使其耐久性能大大降低。
3.同时，水泥基材料具有设计自由度大、高韧性、高耐久性及符合可持续性发展等特点。水泥基材料在建筑、石油、核电、市政、军事、道路、海洋等工程中也都有着广阔的应用前景。但是，由于超细颗粒用量高、超塑化剂掺量大，水泥基材料表现出粘性大和坍落度损失大的缺点，不利于混凝土的浇筑。
4.鉴于水泥的物理特性及其应用中的缺陷，为了使水泥应用在建筑行业中具备更好的性能，提高其强度和耐久性，本发明提供了一种稳定性强的水泥基材料及其制备方法。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种稳定性强的水泥基材料，通过调整各原料的比例和搭配，使制备的水泥基材料力学性优异、耐久性好、养护简易。
6.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种稳定性强的水泥基材料，包括重量分数的原料：
8.水泥80-100份，偏高岭土5-8份，矿渣12-18份，流变调节剂1-2份，硅灰3-6份，高分子乳液1-5份，cacl21-2份，减水剂1-2份，改性硅粉3-4份，改性石墨烯2-3份，流变调节剂1-3份，细集料40-60份。
9.优选的，所述细集料为粒径范围在0-0.6mm、0.6-1.25m的连续级配的河砂，所述河砂的含泥量不大于1.5％。
10.优选的，所述水泥为普通硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥中的一种或几种。
11.优选的，所述流变调节剂为纤维素醚或淀粉醚；所述高分子乳液为亚克力树脂、聚氨酯以及eva乳液中的一种或几种。
12.优选的，所述减水剂为减水率大于40％的聚羧酸高性能减水剂。
13.优选的，所述改性硅粉的制备方法为：将硅粉的表面进行羟基化处理得到羟基化硅粉，再通过偶联剂改性羟基化硅粉得到偶联剂改性硅粉，最后通过接枝聚合反应使偶联剂改性硅粉与丙烯酰胺接枝聚合得到聚丙烯酰胺接枝硅粉。
14.优选的，改性石墨烯的制备方法为：将石墨烯粉末加入萘系减水剂溶液中，超声分散后获得分散均匀的石墨烯悬浮液，所述石墨烯粉末与萘系减水剂的质量比为1：0.8-1。
15.其中，羟基化处理是将硅粉浸入质量浓度20％的氢氧化钠溶液中，搅拌反应15-20小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至ph值8-9得到碱处理硅粉；然后将所述碱处理硅粉浸入质量浓度10％的硫酸溶液中，搅拌反应2-5小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至中性，真空干燥后得到羟基化硅粉；
16.偶联剂改性是将羟基化硅粉、偶联剂和对苯二酚按照比例30-35g：30-35ml：1g加入溶剂甲苯中，于75-85℃搅拌反应15-20小时，反应结束后冷却至室温，离心分离，真空干燥得到偶联剂改性硅粉；
17.所述接枝改性是将偶联剂改性硅粉和二次蒸馏水加入反应器中，在55-65℃的条件下向反应器中分别滴加丙烯酰胺溶液和过硫酸铵溶液，滴完后升温至75-85℃反应3-5小时，反应结束后冷却至室温，离心分离，真空干燥得到聚丙烯酰胺接枝硅粉；其中偶联剂改性硅粉、丙烯酰胺和过硫酸铵的质量比为25:25:1。
18.所述偶联剂为硅烷偶联剂。
19.所述偶联剂为kh-570。
20.上述本发明公开的水泥基材料的制备方法为：按比例称取各原料，充分搅拌均匀后填充满模具，最后振动成型，在标准养护条件下养护得到稳定性强的水泥基材料。
21.与现有技术相比，本发明有益效果如下：
22.1、本发明制备的水泥基材料使用便捷、力学性优异、耐久性好、养护简易。水泥基材料具有高韧性且抗冻等级≥f25，成型后1小时的抗压强度≥40mpa，成型后28天后抗压强度≥100mpa。
23.2、本发明采用的原材料及配合比设计不同于普通水泥基材料，相比之下本发明选用的原材料及配合比方法理论更为成熟完善，操作简单、成本可控，性能更优。
24.3、同时，本发明制备的水泥基材料添加了改性硅粉和改性石墨烯，在抗折强度、抗压强度、耐磨性能、抗冻性能等方面均表现良好；本发明添加特定比例的cacl2用于调整水泥基材料的凝结时间。
25.4、本发明提出了以水泥为基体，混掺不同比例的改性硅粉和改性石墨烯，同时掺入高分子乳液和流变调节剂，最终得到满足高强高阻尼的水泥基体，起到有效改善水泥净浆和砂浆中抗压强度和阻尼特性的兼容性问题，在一定程度降低了工程技术经济方面的造价且有效改善了高强度和高阻尼的功能需求问题。
具体实施方式
26.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例1
28.水泥基材料为：
29.水泥80份，偏高岭土5份，矿渣12份，流变调节剂1份，硅灰3份，高分子乳液1份，cacl
2 1份，减水剂1份，改性硅粉3份，改性石墨烯2份，流变调节剂1份，细集料40份。
30.实施例2
31.水泥基材料为：
32.水泥100份，偏高岭土8份，矿渣18份，流变调节剂2份，硅灰6份，高分子乳液5份，cacl22份，减水剂2份，改性硅粉4份，改性石墨烯3份，流变调节剂3份，细集料60份。
33.实施例3
34.一种稳定性强的水泥基材料，其特征在于，包括重量分数的原料：
35.水泥90份，偏高岭土6份，矿渣15份，流变调节剂1.5份，硅灰5份，高分子乳液2份，cacl22份，减水剂1.5份，改性硅粉3.5份，改性石墨烯2份，流变调节剂2份，细集料50份。
36.上述实施例中涉及的改性石墨烯和改性硅粉的制备方法如下：
37.所述改性硅粉的制备方法为：将硅粉的表面进行羟基化处理得到羟基化硅粉，再通过偶联剂改性羟基化硅粉得到偶联剂改性硅粉，最后通过接枝聚合反应使偶联剂改性硅粉与丙烯酰胺接枝聚合得到聚丙烯酰胺接枝硅粉。
38.改性石墨烯的制备方法为：将石墨烯粉末加入萘系减水剂溶液中，超声分散后获得分散均匀的石墨烯悬浮液，所述石墨烯粉末与萘系减水剂的质量比为1：0.8-1。
39.其中，羟基化处理是将硅粉浸入质量浓度20％的氢氧化钠溶液中，搅拌反应20小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至ph值8得到碱处理硅粉；然后将所述碱处理硅粉浸入质量浓度10％的硫酸溶液中，搅拌反应5小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至中性，真空干燥后得到羟基化硅粉；
40.偶联剂改性是将羟基化硅粉、偶联剂和对苯二酚按照比例35g：35ml：1g加入溶剂甲苯中，于75℃搅拌反应20小时，反应结束后冷却至室温，离心分离，真空干燥得到偶联剂改性硅粉；
41.所述接枝改性是将偶联剂改性硅粉和二次蒸馏水加入反应器中，在65℃的条件下向反应器中分别滴加丙烯酰胺溶液和过硫酸铵溶液，滴完后升温至85℃反应5小时，反应结束后冷却至室温，离心分离，真空干燥得到聚丙烯酰胺接枝硅粉；其中偶联剂改性硅粉、丙烯酰胺和过硫酸铵的质量比为25:25:1。
42.所述偶联剂为硅烷偶联剂。
43.所述偶联剂为kh-570。
44.实施例4
45.按照国家标准：执行标准gb/t50448-2015，对实施例1-3制备的水泥基材料进行检测，检测结果见表1：
46.[0047][0048]
从表1中可以得知，本发明制备的水泥基材料性能优异。
[0049]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0050]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。