[发明专利]一种纳米再生混凝土、加工工艺及应用

说明书

本发明具体涉及一种纳米再生混凝土、加工工艺及应用。现有纳米再生混凝土还具有以下缺陷：常规海洋防腐技术应用于3D打印的滨海装配结构防腐效果不理想，另外，常规3D打印材料层间界面粘结与触变性还存在不足。本发明提供了一种纳米再生混凝土，其原料为复配水泥、再生砂、粉煤灰、聚乙烯醇、氧化石墨烯、钢纤维、有机纤维、减水剂、调凝剂、矿物掺合料和水。该3D打印混凝土拥有良好的粘聚保水性与相邻薄层界面粘结性，通过GO与PVA电解液结合形成微电容器避免混凝土薄层中腐蚀电池的形成，具有良好的海洋耐久性，应用于滨海装配结构工程具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于混凝土3D打印技术领域，具体涉及一种纳米再生混凝土、所述纳米再生混凝土的加工工艺及在制备滨海装配结构中的应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

目前建筑数字化、工业化、智能化的产业升级状况需要快速制造用于不同规格、结构型式装配建筑用剪力墙、叠合楼板、叠合梁、叠合柱、预制楼梯、整体卫生间、垃圾槽等各类混凝土预制构件。同时，建筑垃圾资源化利用有效纾解城镇生态保护和节能减排压力。近年来快速发展起来，基于机器人3D打印数字化建造方法不仅可以精确控制各类混凝土异型构件的建造精度，制造出优美造型的各类曲面构件，而且不必事先制造模具，不必在制造过程中去处理大量的材料，也不必通过复杂的锻造工艺，最终在生产上实现结构优化、节约材料和节省能源，有效实现装配建筑的工业化、智能化、资源节约化，应用前景十分广阔。

与此同时，钢筋混凝土结构广泛应用在近海建筑、桥梁隧道、风能核电站、钻油井平台、海港码头等滨海混凝土结构工程领域。同样基于3D打印技术可以快速制造诸如井盖、雨水篦子、地下管廊、卵型水槽、地铁管片、蜂窝梁、叠合梁/板等滨海混凝土异型结构，进而广受关注。

不可忽视的是，3D打印混凝土一般不添加钢筋骨架，而是掺杂高强、高模的短切钢纤维来实现3D打印混凝土的早期强度高、韧性变形佳的要求。然而，混凝土繁杂构件成功3D打印还得仰赖于相应混凝土浆料拥有凝结速度快、保水粘聚性好、可塑性佳、层间界面粘结与触变性佳等特点。与此同时，作为滨海装配结构用混凝土为多孔、多相非均质材料，海水和氧气会沿着混凝土中的孔隙到达钢纤维表面，产生腐蚀自由电子。这些电子通过钢纤维向阴极区传送，溶液中的负离子通过孔隙溶液向阳极区传输，易形成大量腐蚀微电池，进而过早失效。

然而，当发展滨海装配结构、特别是异型结构用3D打印混凝土材料时，发明人发现存在以下问题：

(1)滨海装配结构曲面复杂、多为薄壁结构，3D打印混凝土是逐层打印模式，相应难以拥有足够的混凝土保护层厚度保护随机分散的钢纤维，使其免于海洋腐蚀；与此同时，表面涂防腐层、外加阴极保护等常见海洋防腐技术对持续存在打印界面层的滨海装配结构来说，要么无法使用，要么使用效果差。

(2)采用常规3D打印混凝土材料打印滨海装配结构时，难以保障在拥有良好流变性、保水粘聚性、力学韧性及体积稳定性能的同时，拥有足够的层间界面粘结与触变性。

(3)采用常规3D打印混凝土材料打印滨海装配结构时，常难以同步资源化利用建筑或工业固体废弃物，减轻城镇生态保护和节能减排压力，实现绿色环保效益。

发明内容

针对上述背景技术中记载的问题，本发明目的在于提供一种优化的纳米再生混凝土，可应用3D打印，其打印得到的异型结构具有更好的海洋防腐效果及层间界面粘结与触变性能。

基于上述技术效果，本发明提供以下技术方案：

本发明第一方面，提供一种纳米再生混凝土，所述纳米再生混凝土中包括粉煤灰(FA)、聚乙烯醇(PVA)及氧化石墨烯(GO)，其特征在于，所述粉煤灰(FA)、聚乙烯醇(PVA)及氧化石墨烯(GO)构成GO-PVAH@FA水凝胶。