[发明专利]一种海绵城市环保再生骨料透水混凝土及其制备方法

摘要

本发明公开了一种海绵城市环保再生骨料透水混凝土及其制备方法，其所用原料按重量份计包括水泥320‑360份、锂渣粉40‑80份、超细微珠20‑30份、硅灰20‑40份、再生粗骨料700‑900份、天然粗骨料400‑500份、减水剂3‑4份、水100‑120份、聚丙烯酸酯10‑20份、胶黏剂10‑20份、增韧添加剂20‑30份、三乙醇胺1‑1.2 份、葡萄糖酸钠0.05‑0.1份、养护材料5‑10份。本发明利用改性复合炭素纳米材料、活化处理的木粉、等规聚丙烯相结合等原料制备出独特的增韧添加剂，用其制得的高强高韧性再生骨料混凝土具有很高的透水性，适合海绵城市使用。

主权项

一种海绵城市环保再生骨料透水混凝土，其特征在于：所用原料按重量份计包括：水泥320‑360份、锂渣粉40‑80份、超细微珠20‑30份、硅灰20‑40份、再生粗骨料700‑900份、天然粗骨料400‑500份、减水剂3‑4份、水100‑120份、聚丙烯酸酯10‑20份、胶黏剂10‑20份、增韧添加剂20‑30份、三乙醇胺1‑1.2 份、葡萄糖酸钠0.05‑0.1份、养护材料5‑10份；所述胶黏剂为聚乙酸乙烯酯；所述养护材料为淀粉接枝阴离子‑非离子基团内养护材料，其结构式如下：；所述增韧添加剂的制备方法包括以下步骤：1)在室温下将偶联剂加入水中搅拌至其完全溶解；然后加入改性复合炭素纳米材料和活化处理的木粉，室温超声分散2 h后搅拌3 h，再升温至55‑57℃搅拌24 h，过滤，所得粉末以450 r/min离心20 min，再于50‑52℃下真空干燥20h；2)将等规聚丙烯、填料与步骤1)制得的粉末装入高速混合机中，在320‑350 r/min转速下分散2‑3 h后升温至113‑115℃，再加入相容剂，在500‑550 r/min转速下分散16‑20 min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到48‑50℃时放料，得到初混料；3)将所得初混料置于172‑180℃、转速为65‑75 r/min的双螺杆挤出机中混炼0.5‑1 h后挤出，得到混炼料；4)将所得混炼料粉碎处理，得到粒度为80‑160目的增韧添加剂；所用各原料按重量份计为：改性复合炭素纳米材料1‑2份、活化处理的木粉35‑40份、等规聚丙烯18‑23份、水100‑150份、偶联剂2.5‑3.5份、填料3‑5份、相容剂2.2‑3.2份；所述相容剂为马来酸酐接枝共聚物；所述改性复合炭素纳米材料的制备方法包括如下步骤：1）在两个相同的6 L尼龙球磨罐中分别装入62颗直径为5 mm的不锈钢球和46颗直径为10 mm的不锈钢球，然后分别加入1.4 kg由石墨粉和纳米碳管按质量比1.5:1组成的复合炭素材料，再分别滴加120 mL无水乙醇，用尼龙盖密封，将两个球磨罐对称放入球磨机中，在转速为500 r/min、且每30 min自动转换旋转方向的条件下球磨处理60 h；2）将步骤1）处理后的复合炭素材料加入到pH值为8、质量浓度为16%的Tween 40水溶液中，超声15 h，过滤，所得滤渣用水洗净后于60‑62℃下真空干燥20 h；3）将步骤2）处理后的复合炭素材料加入到浓度为2 M的HCl溶液中，超声36 h，过滤，所得滤渣用纯水洗净后于70‑72℃下真空干燥24 h；4）将步骤3）处理后的复合炭素材料加入到40 L由浓硫酸和浓硝酸按体积比9.5:0.5组成的混酸中，在5‑6℃下超声处理10 h后，加入2.8 kg高锰酸钾和0.9 kg硝酸钠，在4‑5℃下搅拌24 h；然后升温至38‑40℃，搅拌12 h，然后在搅拌条件下、在1.5 h内缓慢加入60 L水，再升温至90‑92℃继续搅拌15 h；然后在搅拌条件下、在1.5 h内缓慢加入85 L水，最后在搅拌下、在3 h内缓慢加入4.5 L双氧水，继续搅拌16 h后过滤，所得滤渣用水洗净，在75℃下真空干燥24 h，得到2.32‑2.55 kg灰褐色复合炭素纳米材料；5）取步骤4）所得复合炭素纳米材料2.2 kg，加入到20 L亚硫酰氯中，在78‑80 ℃、搅拌条件下反应24‑36 h，然后以4500‑5000 r/min离心处理10‑15 min，所得粉末经无水四氢呋喃洗净，并在室温下真空干燥6 h；再将粉末加入到12 L有机溶剂A中，室温超声2 h、搅拌3 h后，在48‑50℃、搅拌条件下，在15‑18 h内缓慢滴加3 L溶解有0.7 kg二元醇化合物的有机溶剂B，滴加完毕后于55‑57℃继续搅拌10 h；然后升温至103‑105℃搅拌20 h，再升温至150‑152℃搅拌18‑22 h后，减压蒸馏回收有机溶剂，所得粉末经乙醇洗净后，在53‑55℃下真空干燥60‑65 h，得到2.43‑2.66 kg含羟基功能团的复合炭素纳米材料；6）取步骤5）所得含羟基功能团的复合炭素纳米材料2.4 kg，加入到35 L三氯甲烷中，在氮气保护下室温超声处理2 h后，然后加入100 mL三氟化硼‑乙醚络合物并室温搅拌2 h；再在‑7~‑8℃、搅拌条件下，在5 h内缓慢滴加550 mL 3‑甲基‑3‑氧杂环丁烷甲醇，滴加完毕后于‑7~‑8℃继续搅拌30 h；最后加入500 mL无水乙醇，以4600‑5000 r/min离心处理15‑18 min，分离回收溶剂，所得粉末经无水乙醇洗净，并在室温下真空干燥12 h，得到2.74‑2.83 kg所述改性复合炭素纳米材料；其中，所述石墨粉为市售的高纯超细石墨粉或天然单晶石墨粉；所述纳米碳管为市售的多壁纳米碳管；所述双氧水为市售浓度为35%的过氧化氢水溶液；所述有机溶剂A为经干燥处理的无水N‑甲基吡咯烷酮或N,N’‑二甲基乙酰胺；所述有机溶剂B是将经干燥处理的无水丙酮与N,N’‑二甲基乙酰胺按体积比1:9组成的混合溶剂；所述二元醇化合物为1,6‑己二醇、1,8‑辛二醇、1,10‑癸二醇或l,5‑戊二醇；所述活化处理的木粉是将75 kg、粒径为90‑200目的木粉在180 L、质量浓度为15%的氢氧化钠水溶液中搅拌12h后过滤，所得木粉用水洗至中性；然后将所得木粉在120 L、质量浓度为12%的过氧化氢水溶液中搅拌18h后过滤，所得木粉用水洗净，再于65‑67℃下干燥12h即得。