[发明专利]一种高分散性纳米偏高岭土基混凝土材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分散性纳米偏高岭土基混凝土材料的制备方法，属于材料加工技术领域。

背景技术

混凝土作为一种应用最普遍、范围最广的结构材料，受外界环境及有害介质侵蚀作用，造成混凝土性能逐渐劣化，致使混凝土耐久性能逐渐降低，最终导致混凝土结构产生严重破坏，影响其安全性与使用性能。随着社会经济的发展，大量跨海桥梁、海港堤坝等沿海近海混凝土结构的建设，对混凝土材料的耐久性提出了更高的要求。为抵抗有害介质侵蚀以及环境因素对混凝土结构产生的破坏作用，研制具有高耐久性混凝土材料，己成为现在土木工程领域的必然趋势，相关研究工作亟待开展。

纳米材料是一门新兴发展迅速的材料科学，纳米材料的小尺寸使其在结构、物理和化学性质等方面具有诱人特征，被科学家们誉为“21世纪最有前途的材料”。纳米材料在建筑材料领域应用前景非常广阔，但研发工作刚刚起步。

纳米材料在土木工程中的应用前景非常广阔，目前研究中，以纳米SiO₂和碳纳米管居多，但由于这两种材料的造价比较高，限制了其在土木工程领域的推广和应用；纳米粘土是由粘土矿物制成的纳米材料，包括纳米蒙脱土、纳米偏高岭土、纳米凹凸棒土等，并已有学者对纳米粘土改性水泥基材料性能展开研究，发现其对水泥基材料有良好的改善作用，但研究工作相对较少，对改性水泥基材料耐久性相关研究不够全面，相关研究工作尚需系统、深入开展；另外，在我国有粘土类矿物储藏量丰富，使得纳米粘土材料造价较低，如果纳米粘土能够良好的改善水泥基材料耐久性能，将会大大推动其在土木工程领域的应用和推广；纳米偏高岭土由纳米偏高岭土原矿制成，具有较高的火山灰活性，并且其颗粒能够填充水泥基体微小孔隙。

为了得到适用于海洋环境下新型高耐久性混凝土材料，需要充分利用纳米材料的特殊性能，在普通混凝土中掺加适量纳米材料，配置适用于海洋环境下的新型高耐久性混凝土材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对纳米材料在水泥基材料中的分散性差问题，提供了一种高分散性纳米偏高岭土基混凝土材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

主要由下列重量份物质组成：5～50份硅酸盐水泥、10～15份偏高岭土分散负载颗粒、5～8份粉煤灰和0.5～1.0份减水剂，所述的偏高岭土分散负载颗粒具体制备步骤为：

（1）按重量分数计，分别称量45～50份去离子水、5～10份球磨高岭土粉末、2～3份尿素和1～2份分散剂5040置于搅拌机中，搅拌混合并超声分散，得分散液；

（2）按体积比1：8，将十二烷基苯磺酸钠溶液与分散液搅拌混合并置于喷雾干燥装置中，喷雾干燥处理，制备得纳米颗粒，按质量比1：10，将纳米颗粒与去离子水混合得混合分散液；

（3）按重量份数计，分别称量45～50份硝酸镁溶液、10～15份混合分散液和35～40份硝酸铝溶液搅拌混合，调节pH至10.0，通氮气排除空气，待通入完成后，晶化生长20～24h；

（4）待晶化生长完成后，静置冷却至室温，过滤得滤渣，洗涤并置于管式气氛炉中，在氮气气氛下保温反应后，再升温至600～650℃，保温煅烧、静置冷却至室温，球磨过筛，得偏高岭土分散负载颗粒。

步骤（2）所述的喷雾干燥处理条件为，控制进口温度为140～150℃，喷雾为0.3～0.5MPa，供液速度为3～5mL/min。

步骤（3）所述的通氮气排除空气的氮气通入速率为25～30mL/min。

步骤（3）所述的晶化生长温度为75～80℃。

所述的减水剂为2000HCAJ减水剂和HPEG-2400减水剂中的一种或两者。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明通过共沸蒸馏干燥法制备得到的活性纳米高岭土粉体，有效提高高岭土分散性能，再在600～650℃下经高温脱水制备偏高岭土材料，有效改善偏高岭土材料因团聚导致分散性能较差的缺陷；

（2）本发明通过将偏高岭土分散在水中并参与负载至镁铝插层材料中，通过插层制备，使纳米偏高岭土组装至高比表面的载体中，有利于分散纳米粒子，使偏高岭土颗粒具备高的分散度，使制备的负载颗粒均匀的分散在载体表面上，且粒径均一，再将其制备成混凝土材料，可有效提高偏高岭土基混凝土材料的分散性能。

具体实施方式