[发明专利]一种微纳复合空心结构纳米材料改性高耐久性混凝土材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种微纳复合空心结构纳米材料改性高耐久性混凝土材料，按质量份数计，其原料配方如下：四氧化三钴1000～1500份、水泥1000～1300份、癸二酸二辛酯1000～1500份、水800～1200份、纳米碳1200～1800份、纳米碳酸钙35～50份，硅酸钠10～20份，微纳结构钼酸钙50～80份、双季戊四醇60～90份，二辛脂30～60份。本发明使现有混凝土在减缩、抗裂、早强性方面得到有效稳定地提升；合成化学功能材料能使得混凝土氯离子扩散系数降低50％以上，减少收缩>30％，混凝土制品开裂风险降低50％。

技术领域

本发明涉及一种微纳复合空心结构纳米材料改性高耐久性混凝土材料及其制备方法。

背景技术

随着我国社会经济水平的快速发展，城市化进程逐年加快，基础设施建设量达到了空前的规模。混凝土制品以其良好的整体性能以及相对低廉的成本一直广泛地应用于土木、水利、港口、桥梁、道路等领域。然而，尽管混凝土技术目前得到了广泛的应用，混凝土的强度也有所提高，但是混凝土行业高能耗、高碳排放、以及在苛刻环境下耐久性不足的问题依然是目前全球面临的重大的问题之一。因此，如何有效降低混凝土制品的能耗、提升其早强、抗收缩、抗裂、以及在严酷环境下的耐久性是当前研究的重点。

近些年，随着纳米技术的发展，很多自组装微纳复合超结构功能材料的研究得到了迅速地发展，其应用能使很多传统材料产生更优异的整体协同性能。通过对其尺度和几何外观的简单操纵，将纳米颗粒自组装为一维、二维或三维有序结构后可以获得新颖的整体协同特性，并且可以通过控制纳米颗粒之间的相互作用来调节它们的性质。因此，这些新涌现出的新型微纳复合超结构功能材料将对混凝土的性能优化起到积极地促进作用。

由于具有低密度、高比表面积和良好的单分散性、以及空心部分能容纳其它材料等优点，目前微纳复合空心微球超结构已成为纳米材料科学、化学、物理学及生物科学的前沿和研究热点。在空心微球超结构中，空心微球的球壳是由沿径向排列的纳米棒/片组成，纳米棒/片间存在纳米尺寸的“通道”，而这些通道为空心部分与外界物质交换提供了有效的传输途径。如果将微纳复合空心超结构材料与混凝土相结合，由于空心结构能够储存混凝土水化需要的部分水分，这部分水将沿着空心球球壳上的纳米尺寸“通道”缓慢地从内部释放到混凝土中，从而改变水泥混凝土构件的水化过程，这样就能为水泥混凝土的内养护(Internal curing)提供条件。在内养护条件下，水泥混凝土的水化程度将得到提升，早期开裂问题能得到有效缓解，并能提升混凝土的强度与韧性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种微纳复合空心结构纳米材料改性高耐久性混凝土材料，按质量份数计，其原料配方如下：

四氧化三钴1000～1500份、水泥1000～1300份、癸二酸二辛酯1000～1500份、水800～1200份、纳米碳1200～1800份、纳米碳酸钙35～50份，硅酸钠10～20份，微纳结构钼酸钙50～80份、双季戊四醇60～90份，二辛脂30～60份。

进一步地，该微纳复合空心结构纳米材料改性高耐久性混凝土材料按质量份数计，其原料配方如下：

四氧化三钴1200份、水泥1000份、癸二酸二辛酯1200、水1000、纳米碳1500份、纳米碳酸钙40～45份，硅酸钠15份，微纳结构钼酸钙60～70份、双季戊四醇70～85份，二辛脂40～50份。

优选的，该微纳复合空心结构纳米材料改性高耐久性混凝土材料按质量份数计，其原料配方如下：

四氧化三钴1000份、水泥1000份、癸二酸二辛酯1000份、水800份、纳米碳1200份、纳米碳酸钙35份，硅酸钠10份，微纳结构钼酸钙50份、双季戊四醇60份，二辛脂30份。

优选的，该微纳复合空心结构纳米材料改性高耐久性混凝土材料按质量份数计，其原料配方如下：