[发明专利]一种用于提升混凝土耐蚀性能的改性纳米氧化铝材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种改性纳米氧化铝材料及其制备方法和应用，该材料主要由以下重量份比例的原料制成：15‑18份硅烷偶联剂、1‑2份纳米Al₂O₃、65‑80份极性有机溶剂。本发明将硅烷偶联剂APTES接枝到纳米Al₂O₃表面，再将其分散在弱酸性环境中，制得稳定的改性纳米Al₂O₃溶胶。在外电场作用下，带电胶体粒子定向迁移到混凝土表层，优化了表层混凝土孔结构，提高混凝土的耐氯离子侵蚀性能。通过外电场的作用使胶体迁移到混凝土表层，具有较好的驱动力保障其作用电迁移作用效果。另外，由于其防护效果好、制备简单、易于施工等特点，可广泛应用于混凝土表层强化及损伤混凝土表层修复。

技术领域

本发明涉及一种基于表层强化提升混凝土耐蚀性能的改性纳米氧化铝材料及其制备方法和应用，属于建筑材料技术领域。

背景技术

钢筋混凝土是世界上应用最大的建筑材料，广泛应用于房屋、公路、桥梁等多个工程建设领域。混凝土材料的耐久性能直接影响混凝土的服役寿命，因此，提升混凝土结构耐久性对节能减排、经济发展、社会进步等方面具有重大意义。世界各国每年由于混凝土受到侵蚀而破坏的案例数不胜数，因此造成的损失也是巨大的。同样，中国正处于经济建设的关键时期，需要大规模的完善基础设施建设，提高混凝土的寿命对中国的经济发展具有重大意义，符合中国基本国情和国策，改善由于服役环境引起的混凝土的耐久性劣化问题是人们长期关注的焦点和主要研究方向。

混凝土的多孔性使得环境中的侵蚀性物质很容易由其表面的孔隙通过扩散、渗透等方式进入混凝土内部，与混凝土材料发生反应或由于自身的物理变化引起混凝土材料破坏。混凝土表面涂层处理技术是现在使用较广泛的改善材料表面致密性的方法，但涂层本身的耐久性问题及其与混凝土之间粘结性较差的问题，限制了涂层的广泛使用。纳米材料研究的发展为混凝土材料研究开辟了新的研究方向，也为提升混凝土材料耐蚀性提供了新的思路。已有的研究表明，将纳米颗粒掺入新拌混凝土中，可以优化混凝土级配，促进颗粒成核长大，改善了混凝土的力学性能和长期耐久性。但是，硬化混凝土特别是既有混凝土结构中，使用纳米材料改善其耐蚀性能的研究还较少见。

发明内容

发明目的：为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于表层强化提升混凝土耐蚀性能的改性纳米氧化铝材料及其制备方法和应用。

技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种改性纳米氧化铝材料，主要由以下重量份比例的原料制成：

15-18份硅烷偶联剂、1-2份纳米Al₂O₃、65-80份极性有机溶剂。

优选：

所述硅烷偶联剂选自APTES。

所述纳米Al₂O₃为平均粒径为8-12nm的γ相活性纳米氧化铝粉体。

所述极性有机溶剂为无水乙醇。

所述的改性纳米氧化铝材料的制备方法，包括以下步骤：

将纳米Al₂O₃分散在极性有机溶剂中，加入硅烷偶联剂，水浴搅拌反应，反应结束后，反复离心洗涤沉淀物，最后烘干至恒重，即得。

优选：

所述反应的温度为30℃，时间为20-28h。

所述离心的条件为：8000-12000r/min的速度，离心时间为4-6min，洗涤沉淀物采用无水乙醇进行洗涤。

所述的改性纳米氧化铝材料在提升混凝土耐蚀性能中的应用。