[发明专利]一种高强高阻尼的水泥基体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强高阻尼的水泥基体及其制备方法，具体是一种在水泥中混掺改性硅粉（MSF）、氧化石墨烯（GO）和聚合物乳液（PE）以解决水泥基体阻尼特性和抗压强度难以兼顾这一问题的方法。本发明的有益之处在于采用了改性处理的硅粉、超声分散处理的氧化石墨烯悬浮液和聚合物乳液掺入到水泥基体中来达到高强高阻尼效果，其中MSF和GO能在提高水泥基体抗压强度的同时提高其损耗因子，PE能显著提高水泥基体损耗因子。MSF、GO、PE作为掺合物同时掺入水泥基体中，能在不显著降低水泥基体抗压强度的同时提高其阻尼特性，在一定程度上降低了工程技术方面的造价，有效解决了水泥基材料高强度和高阻尼的功能需求问题。

技术领域

本发明涉及减振耗能功能的技术领域，具体涉及一种高强高阻尼的水泥基体及其制备方法。

背景技术

伴随着超高层和大跨度建筑的发展，人们对建筑物的安全性和舒适性提出了更高的要求，但随之所产生的振动和噪声等也是当前工程急需解决的问题，而材料的阻尼特性与结构的减振降噪功能密切相关，因此材料的高阻尼特性成为了现下研究的重点。美国Chuang D.D.L课题组从1996年以来对提高水泥浆体的阻尼和刚度进行了一系列研究，得到了在正温（30~120℃）范围内几种聚合物对水泥浆体的阻尼具有增强效果的结论。在随后的20多年中，人们逐渐研究出各类掺合物来改善水泥基体的阻尼特性或力学性能。但在提高水泥基体阻尼特性的同时还是难以有效兼顾其抗压强度，如何较好实现二者的兼容性一直是研究重点。

针对以上问题，国内外做了大量的研究，但许多都主要集中在单掺或双掺几种掺合物，而从混掺氧化石墨烯、改性硅粉和聚合物乳液来达到兼容水泥基体的阻尼特性和力学性能的研究较少。氧化石墨烯作为石墨烯的增强相，具有优异的力学性能和耗能功能，将其作为掺合物掺入水泥基体中，能同时提高抗压强度和损耗因子；改性硅粉作为矿物掺合物，在水泥水化阶段起到硅烷化作用和填充效果，也能同时提高抗压强度和损耗因子；聚合物乳液一直是提高损耗因子不可或缺的掺合物；氧化石墨烯、改性硅粉和聚合物乳液的优异性能为采用混掺氧化石墨烯、改性硅粉和聚合物乳液的方法来解决水泥基体阻尼特性和抗压强度难以兼顾的问题提供了可行的研究思路。

发明内容

本发明采用混掺不同比例的改性硅粉和氧化石墨烯，同时掺入聚合物乳液来解决阻尼特性兼顾抗压强度的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强高阻尼的水泥基体，其组分为，按重量份计，由普通硅酸盐水泥10000~12000份、氧化石墨烯2~12份、改性硅粉290~700份、聚合物乳液800 ~1200份制备而成，其中水胶比为0.3~0.4，所述水胶比为水与胶凝材料的重量份比例，其中胶凝材料包括普通硅酸盐水泥、改性硅粉、氧化石墨烯和聚合物乳液的总和。

还包括化学分散剂30 ~300份。

所述的氧化石墨烯粉为纯度90wt%，比表面积100m²/g~300m²/g的纳米级氧化石墨烯；其厚度为0.335nm~1nm的单层氧化石墨烯、厚度为1nm~3nm的少层氧化石墨烯和厚度为3.4nm~38nm的多层氧化石墨烯中的一种或几种。

所述普通硅酸盐水泥为P·O42.5硅酸盐水泥，标养28d的抗压强度≥42.5MPa，抗折强度≥6.5MPa。

一种高强高阻尼水泥基体的制备方法，包括如下步骤：

S1.硅粉改性：按重量份表示，首先取1.45~7份的硅烷偶联剂加入水中搅拌均匀，倒入锥形烧瓶中，放入到水浴锅中进行加热，所述水浴锅中的水为3600~4000份，待升温至75~85℃时掺入85%~95%纯度的高纯活性硅粉重量份为290~700份，并在800r/min的转速下保持1h~1.5h；然后过滤放入烘干箱，最后在105℃的温度下放置24h后拿出，捣碎后筛分出改性硅粉；