[发明专利]一种氧化碳纳米管改性水泥基材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种氧化碳纳米管改性水泥基材料及其制备方法，该水泥基材料包括：水泥、水、砂、粉煤灰、氧化碳纳米管、聚羧酸减水剂、聚乙烯醇、木质素磺酸钠和乙二醇。本发明的水泥基材料，包括木质素磺酸钠、聚乙烯醇和氧化碳纳米管和乙二醇等，木质素磺酸钠和聚乙烯醇本身具有的良好的分散能力和大量的活性基团，可以在水溶液中吸附碳纳米管并作为其分散的媒介；木质素磺酸钠和聚乙烯醇和氧化碳纳米管三者不仅可以形成更为稳定的分散体系，促使水泥水化反应形成微小、规整的晶体结构，降低微孔体积，增加水泥基材料的密实度。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种氧化碳纳米管改性水泥基材料及其制备方法。

背景技术

在现代建筑工程中，水泥基材料具有的价格低廉、使用方便和易于施工等优势成为了包括在道路、桥梁和房屋等建筑领域最受欢迎的原材料。随着混凝土高性能化的提出，水泥混凝土建筑也由传统的仅有承重作用传统材料向具有高强度特别是早期强度、高耐久性、绿色化、可持续使用和智能化的方向发展，高性能性混凝土的研究引起了各方面的广泛关注。然而，普通混凝土存在的高脆性和易开裂的特性，往往会导致工程中出现大量裂缝，严重的影响建筑物的安全性和耐久性。特别是在一些恶劣环境中，往往会导致施工难度的上升和工期的延误，造成施工成本的大幅度上升且仍无法确保建筑物的质量。此外，建筑物的不断损坏和修善也会对资源、能源和环境造成巨大的压力，与国家倡导的绿色混凝土建设方针相悖。

当前，传统的改善混凝土微观结构的方法是通过掺入粉煤灰、矿粉等活性矿物掺合料，这归功于粉煤灰、矿粉的微集料特性和活性效应。特别地，粉煤灰由于具有减少CO₂排放、提高混凝土耐久性的潜力而备受关注，它在水化过程中产生较少热量的能力可以用来抑制大体积混凝土因为发热而开裂的问题。然而粉煤灰和矿粉等活性矿物掺合料自身的填充效应有限，其二次水化相比水泥水化滞后且效率较低，难以实现混凝土力学性能的提升和长时间保持结构稳定，特别地，粉煤灰的掺入会大大的降低水泥基材料的早期力学性能。

基于目前的通过掺入粉煤灰、矿粉等活性矿物掺合料改善混凝土性能存在的技术缺陷，有必要对此进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种氧化碳纳米管改性水泥基材料及其制备方法。

第一方面，本发明提供了一种氧化碳纳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份的氧化碳纳米管、1～2份的聚羧酸减水剂、6～8份的聚乙烯醇、5～10份的木质素磺酸钠、0.5～1份的乙二醇。

可选的，所述的氧化碳纳米管改性水泥基材料，所述水泥为采用强度等级为42.5的硅酸盐水泥。

可选的，所述的氧化碳纳米管改性水泥基材料，所述砂为细骨料河砂，所述砂的细度模量为2.9～3.15，表观密度为2.6～2.7kg/m³。

可选的，所述的氧化碳纳米管改性水泥基材料，所述粉煤灰的比表面积为260～420m²/kg，密度为2200～2800kg/m³。

可选的，所述的氧化碳纳米管改性水泥基材料，所述木质素磺酸钠的分子量为1200～2500。

可选的，所述的氧化碳纳米管改性水泥基材料，所述氧化碳纳米管的制备方法为：将浓硝酸和浓硫酸混合，然后加入碳纳米管，于温度为105～125℃下回流2.5～3.5h，过滤后，洗涤干燥即得氧化碳纳米管。

可选的，所述的氧化碳纳米管改性水泥基材料，所述碳纳米管、浓硝酸和浓硫酸的质量体积比为(0.2～0.3)mg:1ml:(1～3)ml。

第二方面，本发明还提供了一种氧化碳纳米管改性水泥基材料的制备方法，包括以下步骤：

将氧化碳纳米管放入水中超声搅拌分散得到第一悬浊液；