[發明專利]一種抗化學侵蝕高強高韌性混凝土及其制備方法

有效

• 申請號: 201710232384.3
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN107032673B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 柯國軍;陽鵬飛;甘元初;周舟
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B20/02;C04B14/02;C04B111/20
• 代理公司: 長沙歐諾專利代理事務所(普通合伙) 43234
• 代理人: 歐穎

本發明提供一種抗化學侵蝕高強高韌性混凝土及其制備方法，所述混凝土包括水泥、河砂或人工砂、減水劑、水以及復合功能材料，所述復合功能材料包括有機物的焙燒產物碳納米管和層狀雙金屬氫氧化物的焙燒產物；所述復合功能材料通過將用于制備層狀雙金屬氫氧化物的二價和三價金屬鹽、用于制備碳納米管的有機物和金屬鹽催化劑、以及堿金屬氫氧化物混勻后在70～150℃的條件下晶化和在500～1000℃的條件下于惰性氣氛中焙燒得到。本發明解決了碳納米管在水泥材料中的分散問題，且解決了碳納米管與水泥材料的相容性不好及其粘結強度低的問題。而且本發明制備得到的混凝土既能固化外界入侵的有害氣體或陰離子，又能增加混凝土韌性和強度，提高混凝土耐久性。

技術領域

本發明涉及建筑材料領域，屬于一種具有抗化學侵蝕超高強度和高韌性的水泥基混凝土及其制備方法。

背景技術

混凝土工程由于耐久性不足，在服役環境下未達到設計壽命時即發生病害甚至產生嚴重事故的現象非常普遍，造成了巨大的經濟損失。如何提高混凝土的耐久性一直受到混凝土工程界的高度重視。

混凝土耐久性的影響因素和破壞機理復雜，大多數與混凝土的抗滲性有關，主要取決于水、有害液體和有害氣體向其內部傳輸的難易程度。在混凝土耐久性指標中，混凝土的抗碳化性能、抗氯離子滲透性能和抗硫酸鹽侵蝕性能均來源于外界氣體或陰離子侵入混凝土內部并在混凝土中發生遷移和化學反應引起。例如，空氣中CO₂與混凝土內Ca(OH)₂在一定濕度條件下發生中性化反應，使混凝土中的鋼筋因失去堿性保護而產生銹蝕破壞；外界Cl^-滲入混凝土，當溶解在混凝土孔溶液中的自由Cl^-濃度超過臨界值時，將引起鋼筋銹蝕破壞；外部的SO₄^2-的侵入則會引起混凝土硫酸鹽破壞，等等。另一方面，混凝土上述抗化學侵蝕性能與其孔隙率和孔結構特征緊密相關，孔隙率和孔結構特征對混凝土抗滲性產生重大影響，混凝土滲透性隨著開口孔隙率增大而提高，混凝土毛細孔大小與分布及其開閉形式對混凝土滲透性產生重要影響。

為了提高混凝土抗化學侵蝕性，最常用的方法是改善混凝土微觀結構和提高密實度，實施技術上的“封堵”。在現有技術條件下，使用礦物摻合料提高混凝土抗滲透性能是較為有效的措施。粉煤灰、礦粉、偏高嶺土等摻合料在混凝土中得到了廣泛應用。這些摻合料由于具有一定火山灰活性和微骨料填充效應，可在一定程度上提高混凝土的密實度，增強其抗滲能力，但大量礦物摻合料取代硅酸鹽水泥后，混凝土堿度和C-S-H凝膠鈣硅比降低，反而對提高混凝土抗化學侵蝕性不利。從另一個角度講，對于外界有害離子的入侵，大部分礦物摻合料僅僅從密實孔結構方面延緩了入侵離子在其內部的傳輸。因此，研究開發化學固化外界有害氣體或侵蝕離子的新型功能材料勢在必行。也就是說，本領域需要提供一種新的抗化學侵蝕高強高韌性混凝土及其制備方法。

發明內容

發明人發現，現有技術中存在納米碳/水滑石陣列復合材料，其主要應用于水處理領域用于吸附廢水中的金屬離子，或用于電容器的電極材料。

如中國發明專利申請CN104952636A提供一種納米碳/水滑石陣列復合材料的制備方法，屬于納米復合材料制備技術領域。利用表面活性劑處理納米碳材料，然后原位生長水滑石陣列以制備納米碳/水滑石陣列復合材料的方法。即用雙親性表面活性劑處理表面疏水的納米碳材料，以使其具有較好的親水性，然后通過共沉淀方法在納米碳材料表面原位生長水滑石納米陣列。該方法不會破壞納米碳材料的結構，有利于保持納米碳材料的優良性能；另外，該方法具有普適性，能夠在多種不同納米碳材料上原位生長水滑石陣列。

但發明人并未發現有將納米碳/水滑石復合功能材料用于水泥中，或用于混凝土領域的現有技術存在。尤其是沒有將“先原位合成水滑石，再以均勻分散的有機物原位焙燒合成碳納米管”的納米碳/水滑石復合功能材料用于混凝土領域的報道。