[发明专利]一种建筑用复合矿物掺合料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种建筑用复合矿物掺合料及其制备方法，本发明对碳纳米管进行改性，通过在碳纳米管的表面引入二硫代氨基，有利于碳纳米管在水泥体系中均匀分散，减少了碳纳米管的团聚，同时引入的二硫代氨基对Ca²⁺具有良好的吸附能力，能够吸附水泥水化过程中产生的Ca²⁺，使得碳纳米管周围的Ca(OH)₂优先成核，避免Ca(OH)₂局部生长成为大晶体，同时改性碳纳米管充当了C‑S‑H的成核基体，可降低成核位垒，加快水化反应速度，从而提高了水泥的早期强度；利用十七氟癸基三甲氧基硅烷与聚丙烯纤维进行反应，提高了聚丙烯纤维的分散性能，进而提高水泥的力学性能，同时十七氟癸基三甲氧基硅烷作为疏水剂，加入到水泥基材料中，能够提高水泥基材料的疏水抗渗性能。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种建筑用复合矿物掺合料及其制备方法。

背景技术

近年来，水泥成为我国基础设施建设及国家重点工程建设所大量运用的一类建筑材料，为国民经济增长和社会的进步发挥了重要作用；与此同时，近几年来随着经济水平及科学技术的发展，水泥行业也在迈向绿色高效环保来发展；矿物掺合料应用于水泥工程符合绿色高效的要求，同时也是粉煤灰、工业矿渣等利用的主要途径。

水泥由于其结构特性，会存在大量的毛细孔和细小裂缝，并非完全致密的结构，容易渗水，抗渗性能和力学性能不佳，水泥用复合矿物掺合料是以工业废渣和天然矿物等为主要原料，经过粉磨加工，按一定的配比，经充分混合均匀而获得的一种混凝土用新型掺合料，用以等量取代混凝土中的水泥，而且使用复合矿物掺合料可以大大提高水泥的质量和性能。

用于水泥中的矿物掺合料主要是粉煤灰、硅灰、矿粉这几类，掺合料所具有的形态效应、微集料效应及活性效应可改善混凝土的工作性能，有大量文献指出在混凝土中粉煤灰取代部分水泥不仅可以减少温度裂缝的数量，而且可降低大体积混凝土水化热，增强混凝土的工作性能，此外大量使用矿物掺合料可有效降低工业废料的浪费，合理利用矿物掺合料。

中国专利文献CN102757193A公开了一种混凝土用复合掺合料，由粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣粉、元明粉、羟丙基甲基纤维素、UEA膨胀剂、聚羧酸减水剂、柠檬酸、硼酸、葡萄糖酸钠、磷酸钠、酒石酸钠、碳酸钙、碳酸锂、甲酸钙、乙酸钙、纤维素醚制备而成，该掺合料虽然能提高水泥强度，改善混凝土和易性，但成分复杂，力学性能和抗渗性能仍有待提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种建筑用复合矿物掺合料及其制备方法，所制备得到的复合矿物掺合料可以大大提高水泥的力学性能和抗渗性能。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种建筑用复合矿物掺合料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将羟基化碳纳米管分散在去离子水中，调节溶液的pH为9-12，然后向其中加入聚乙烯亚胺和环氧氯丙烷，加热搅拌反应，待反应完成后，将反应产物进行洗涤、干燥，得到氨基化碳纳米管；

（2）将氨基化碳纳米管分散在去离子水中，调节溶液的pH为10-12，然后向其中加入二硫化碳，搅拌反应，待反应完成后，将反应产物进行洗涤、干燥，得到二硫代氨基改性碳纳米管；

（3）将预处理聚丙烯纤维加入到无水乙醇和水的混合溶液中，然后向其中加入十七氟癸基三甲氧基硅烷，在40-60℃下搅拌反应2-3h，待反应完成后，将反应产物进行过滤、洗涤、干燥，得到改性聚丙烯纤维；

（4）将粉煤灰、矿渣粉、硅灰、二硫代氨基改性碳纳米管和改性聚丙烯纤维混合均匀，随后进行研磨粉碎，研磨至全部通过250目筛，即得到复合矿物掺合料。

优选的，步骤（1）中，所述羟基化碳纳米管的制备方法如下：将碳纳米管分散在氢氧化钠溶液中，在60-90℃下加热搅拌4-8h，然后经过滤、洗涤、干燥，即得到羟基化碳纳米管。