[发明专利]一种表面具有树枝状结构的超疏水混凝土及其制备方法

说明书

本发明提供了一种表面具有树枝状结构的超疏水混凝土及其制备方法，制备包括以下步骤：将水泥、河沙、金属粉末、水混合，搅拌形成混凝土浆料；将搅拌完成后的混凝土浆料倒入模具中压实，自然风干；将自然风干后的混凝土置于硝酸银溶液中进行置换反应，混凝土表面生长出一层树枝状微纳结构；将置换反应之后的混凝土置于低表面能溶液中进行改性，改性完成后取出并在空气中干燥，即可制得表面具有树枝状微纳结构的超疏水混凝土。本发明在混凝土中添加金属粉末，再与硝酸银溶液进行化学反应，能够直接在混凝土表面生长出树枝状微纳结构，与混凝土粘结性强，不易剥离，使得制备的超疏水混凝土机械稳定性和耐久性优异，粗糙度均匀，疏水性优良。

技术领域

本发明涉及超疏水混凝土技术领域，具体涉及一种表面具有树枝状结构的超疏水混凝土及其制备方法。

背景技术

超疏水表面作为一种新型的功能材料，在化工、船舶以及石油运输等领域具有广泛的应用前景。近年来，随着建筑行业的快速发展和研究人员的不断探索，超疏水表面也越来越多的和建筑行业结合起来。其中，具有特殊润湿性的超疏水混凝土，由于其在防覆冰、抗腐蚀、防水防污等方面均优于普通混凝土，引起了研究者的极大兴趣。

众所周知，表面微纳结构和低表面能是超疏水表面的两个重要特征。由此可知，制备超疏水混凝土也同样需要满足这两个条件。目前，主要通过在混凝土表面喷涂、刷涂或浸涂含有纳米颗粒的超疏水涂料来实现超疏水混凝土的制备，但是涂覆的纳米颗粒与混凝土基底的粘附性差，使得涂层易脱落，造成制备的超疏水表面机械稳定性和耐久性不足；并且在喷涂、刷涂或浸涂过程中会造成纳米颗粒的堆积，导致涂层厚度和粗糙度难以控制，使得制备的超疏水混凝土疏水性不均匀。

发明内容

为了解决利用喷涂、刷涂或浸涂等物理法制备超疏水表面存在的纳米颗粒与混凝土粘附力差，涂层易脱落，造成制备的超疏水表面机械稳定性和耐久性不足；以及在喷涂、刷涂或浸涂过程中会造成纳米颗粒的堆积，导致涂层厚度和粗糙度难以控制，使得制备的超疏水混凝土疏水性不均匀的缺陷问题，本发明的其中一个目的是提供一种表面具有树枝状结构的超疏水混凝土，具体为一种添加金属粉末在表面生成树枝状微纳结构的超疏水混凝土；本发明的另一个目的是提供一种表面具有树枝状结构的超疏水混凝土的制备方法，具体为一种添加金属粉末在表面生成树枝状微纳结构的超疏水混凝土的制备方法。

本发明采用以下的技术方案：

一种表面具有树枝状结构的超疏水混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水泥、河沙、金属粉末、水置于搅拌器内混合，搅拌形成混凝土浆料；

(2)将搅拌完成后的含有金属粉末的混凝土浆料倒入模具中压实，自然风干；

(3)将自然风干后的含有金属粉末的混凝土置于硝酸银溶液中进行置换反应，混凝土表面生长出一层树枝状微纳结构；

(4)将置换反应之后的表面生长出一层树枝状微纳结构的混凝土置于低表面能溶液中进行改性，改性完成后取出并在空气中干燥，即可制得表面具有树枝状微纳结构的超疏水混凝土。

进一步地，所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。

进一步地，水泥、河沙、水、金属粉末的质量比为10:10:5:1-2。

进一步地，所述金属粉末为铜粉末。

进一步地，步骤(3)中的硝酸银溶液的浓度为0.01mol/L-0.1mol/L，置换反应时间为5-20min。

进一步地，硝酸银溶液中添加有氟离子化合物。

进一步地，所述氟离子化合物为NaF或KF。

进一步地，所述低表面能溶液中的低表面材料为硬脂酸、全氟辛酸、氟硅烷或十六烷基三甲基溴化铵。