一種具有化學(xué)觸發(fā)功能的化學(xué)自修復(fù)混凝土及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有化學(xué)觸發(fā)功能的化學(xué)自修復(fù)混凝土，在混凝土中摻入具有對(duì)外界離子敏感的化學(xué)觸發(fā)功能的微膠囊，其混凝土質(zhì)量配合比為：混凝土∶微膠囊∶水=100∶1-10∶15-50。本發(fā)明還給出了該混凝土樣品的制備方法，包括以下步驟：1)稱取足量的水，加入適當(dāng)比例的化學(xué)觸發(fā)微膠囊，攪拌直至分散均勻；2)把水倒入水泥攪拌器中，加入相應(yīng)質(zhì)量水泥；3)對(duì)水泥漿進(jìn)行先慢后快攪拌；4)振搗混凝土后，逐步或分步澆灌工件；5)靜置1-2小時(shí)候起模，刮除模具上溢出的混凝土漿體，放置21-26小時(shí)；6)拆模后將樣品轉(zhuǎn)入混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱，養(yǎng)護(hù)25-31天。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種具有化學(xué)觸發(fā)功能的化學(xué)自修復(fù)混凝土及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化學(xué)自修復(fù)混凝土，尤其涉及一種具有化學(xué)觸發(fā)功能的化學(xué)自修復(fù)混凝土及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋混凝土作為傳統(tǒng)建筑材料的代表，其具有抗壓強(qiáng)度高、耐久性強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、橋梁、道路工程、地下工程、水利水電工程、港口和海洋工程等結(jié)構(gòu)物，目前又向著大跨結(jié)構(gòu)、高聳結(jié)構(gòu)、巨型結(jié)構(gòu)和特種結(jié)構(gòu)滲透，是應(yīng)用得最為廣泛的建筑材料。在役混凝土結(jié)構(gòu)中，隨著長(zhǎng)期的使用和周?chē)鷱?fù)雜環(huán)境的影響，尤其處在濱海環(huán)境下，植入混凝土中的鋼筋不可避免地發(fā)生銹蝕，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載力大幅降低，輕者會(huì)降低結(jié)構(gòu)使用壽命，重者會(huì)危及結(jié)構(gòu)安全，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失。因此，在役鋼筋混凝土中的鋼筋生銹問(wèn)題是一個(gè)長(zhǎng)期困擾土木工程人員的技術(shù)難題。
[0003]早些年，一些學(xué)者提出在鋼筋混凝土制備過(guò)程中加入緩蝕劑，其中亞硝酸鹽類(lèi)是比較典型的代表，但是使用這一方法，緩蝕劑在初期的大量流失使得其在鋼筋緩蝕方面的效果是微乎其微。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種具有化學(xué)觸發(fā)功能的化學(xué)自修復(fù)混凝土及其制備方法，通過(guò)合適的組分配比和工藝條件，形成微膠囊混凝土自修復(fù)體系，實(shí)現(xiàn)鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的自修復(fù)和自防御功能，且緩蝕效果長(zhǎng)久，具有智能控制的特點(diǎn)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，`本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種具有化學(xué)觸發(fā)功能的化學(xué)自修復(fù)混凝土，在混凝土中摻入具有對(duì)外界離子敏感的化學(xué)觸發(fā)功能的微膠囊，其混凝土質(zhì)量配合比為:混凝土 /微膠囊/水=100:1-10:15-50。
[0007]進(jìn)一步，所述的微膠囊為圓球或橢球形，粒徑為400-900微米，包括囊芯和囊壁，壁厚為100-600微米，所述囊芯的核心組分為緩蝕劑；所述囊壁為對(duì)離子敏感的高分子有機(jī)材料制成。
[0008]進(jìn)一步，所述微膠囊的囊芯組分緩蝕劑為能夠與所侵蝕的有害離子相互作用的亞硝酸鹽或單氟磷酸鈉；所述微膠囊的囊壁材料為對(duì)離子敏感的高分子有機(jī)材料，選自聚丙烯酸、聚苯乙烯或乙基纖維素。
[0009]進(jìn)一步，所述微膠囊的制備方法按以下步驟進(jìn)行:
[0010](I)囊芯制備:按原料質(zhì)量配比:緩蝕劑/微晶纖維素/吐溫80 / 30%乙醇=100 =90-100:8-10 =100-120進(jìn)行囊芯配制，將得到的混合物投入擠出設(shè)備進(jìn)行擠出抽細(xì)，擠出米線條狀的囊芯材料，將米線條狀囊芯材料倒入滾圓設(shè)備中的滾筒，滾出囊芯微粒，囊芯微粒在30-40°C強(qiáng)制通風(fēng)的條件下，進(jìn)行干燥處理，制得囊芯；[0011](2)囊壁制備:按原料質(zhì)量配比:囊壁材料/溶劑=100 =600-1200配制包衣液，將霧化的包衣液噴到步驟(1)得到的囊芯上，并每隔5-10分鐘加入l_2g滑石粉，在干燥溫度 30-40°C強(qiáng)制通風(fēng)的條件下干燥10-20分鐘，然后自然降溫、晾干，得到微膠囊。
[0012]本發(fā)明還給出了一種具有化學(xué)觸發(fā)功能的化學(xué)自修復(fù)混凝土樣品的制備方法，包括以下步驟:
[0013]I)稱取足量的水，加入適當(dāng)比例的上述具有對(duì)外界離子或pH敏感的化學(xué)觸發(fā)功能的微膠囊，攪拌直至分散均勻；
[0014]2)把水倒入水泥攪拌器中，加入相應(yīng)質(zhì)量水泥；
[0015]3)對(duì)水泥漿進(jìn)行先慢后快攪拌；
[0016]4)振搗混凝土后，逐步或分步澆灌工件；
[0017]5)靜置1-2小時(shí)候起模，刮除模具上溢出的混凝土漿體，放置21-26小時(shí)；
[0018]6)拆模后將樣品轉(zhuǎn)入混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱，養(yǎng)護(hù)25-31天。
[0019]本發(fā)明的具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]本發(fā)明的具有化學(xué)觸發(fā)功能的化學(xué)自修復(fù)混凝土是在混凝土傳統(tǒng)組分中摻入具有對(duì)外界離子敏感具有化學(xué)觸發(fā)功能的微膠囊，在其內(nèi)部形成智能釋放緩蝕劑化學(xué)自修復(fù)體系，使用具有良好分散性和穩(wěn)定性的微膠囊材料，經(jīng)過(guò)混凝土典型生產(chǎn)工藝，微膠囊均勻分布于混凝土中，在混合和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中微膠囊材料不會(huì)發(fā)生破碎。一旦有有害離子入侵或 PH降低，微膠囊自動(dòng)觸發(fā)，釋放緩蝕劑，達(dá)到保護(hù)鋼筋的目的。反之，當(dāng)外界環(huán)境良好時(shí)，植入混凝土中的微膠囊可以長(zhǎng)期穩(wěn)定存在于基體中。與未摻入微膠囊的鋼筋混凝土的優(yōu)點(diǎn)在于可以長(zhǎng)期有效的保護(hù)植入混凝土中的鋼筋，保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)其服役壽命。本發(fā)明使用的微膠囊制備工藝操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，工業(yè)化批量化生產(chǎn)提供了條件。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明具有化學(xué)觸發(fā)功能的微膠囊的掃描電鏡照片；
[0022]圖2是不同PH條件下的化學(xué)觸發(fā)微膠囊的掃描電鏡照片；
[0023]圖3是無(wú)微膠囊摻入和有微膠囊摻入下的鋼筋銹蝕對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]圖1是本發(fā)明具有化學(xué)觸發(fā)功能的微膠囊的掃描電鏡照片，一種具有化學(xué)觸發(fā)功能的化學(xué)自修復(fù)混凝土，在混凝土中摻入具有對(duì)外界離子敏感的化學(xué)觸發(fā)功能的微膠囊， 其混凝土質(zhì)量配合比為:
[0026]混凝土/ 微膠囊 / 水=100:1-10:`15-50。
[0027]微膠囊為圓球或橢球形，粒徑為400-900微米，包括囊芯和囊壁，壁厚為100-600 微米，囊芯的核心組分為緩蝕劑；囊壁為對(duì)離子敏感的高分子有機(jī)材料制成。
[0028]作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，所述微膠囊的囊芯組分緩蝕劑為能夠與所侵蝕的有害離子相互作用的亞硝酸鹽或單氟磷酸鈉；所述微膠囊的囊壁材料為對(duì)離子敏感的高分子有機(jī)材料，選自聚丙烯酸、聚苯乙烯或乙基纖維素。
[0029]微膠囊的制備方法按以下步驟進(jìn)行:
[0030](I)囊芯制備:按原料質(zhì)量配比:緩蝕劑/微晶纖維素/吐溫80 / 30%乙醇 =100 =90-100:8-10 =100-120進(jìn)行囊芯配制，將得到的混合物投入擠出設(shè)備進(jìn)行擠出抽細(xì)， 擠出米線條狀的囊芯材料，將米線條狀囊芯材料倒入滾圓設(shè)備中的滾筒，滾出囊芯微粒，囊芯微粒在30-40°C強(qiáng)制通風(fēng)的條件下，進(jìn)行干燥處理，制得囊芯；
[0031](2)囊壁制備:按原料質(zhì)量配比:囊壁材料/溶劑=100 =600-1200配制包衣液，將霧化的包衣液噴到步驟(1)得到的囊芯上，并每隔5-10分鐘加入l_2g滑石粉，在干燥溫度 30-40°C強(qiáng)制通風(fēng)的條件下干燥10-20分鐘，然后自然降溫、晾干，得到微膠囊。
[0032]本發(fā)明的實(shí)施例一種具有化學(xué)觸發(fā)功能的化學(xué)自修復(fù)混凝土樣品的制備方法，包括以下步驟:
[0033]I)稱取足量的水，加入適當(dāng)比例的上述具有對(duì)外界離子敏感的化學(xué)觸發(fā)功能的微膠囊，攪拌直至分散均勻；
[0034]2)把水倒入水泥攪拌器中，加入相應(yīng)質(zhì)量水泥；
[0035]3)對(duì)水泥漿進(jìn)行先慢后快攪拌；
[0036]4)振搗混凝土后，逐步或分步澆灌工件；
[0037]5)靜置1-2小時(shí)候起模，刮除模具上溢出的混凝土漿體，放置21-26小時(shí)；
[0038]6)拆模后將樣品轉(zhuǎn)入混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱，養(yǎng)護(hù)25-31天。
[0039]下面結(jié)合具體實(shí)施方案做進(jìn)一步的說(shuō)明:
[0040]實(shí)施例1:制備單氟磷酸`鈉/乙基纖維素微膠囊:
[0041]步驟一，囊芯制備:表1為要制備的單氟磷酸鈉/乙基纖維素微膠囊囊芯的原料質(zhì)量配比。
[0042]表1囊芯原料質(zhì)量配比:
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種具有化學(xué)觸發(fā)功能的化學(xué)自修復(fù)混凝土，其特征在于:在混凝土中摻入具有對(duì)外界離子敏感的化學(xué)觸發(fā)功能的微膠囊，其混凝土質(zhì)量配合比為:混凝土 /微膠囊/水 =100:1-10:15-50。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有化學(xué)觸發(fā)功能的化學(xué)自修復(fù)混凝土，其特征在于: 所述的微膠囊為圓球或橢球形，粒徑為400-900微米，包括囊芯和囊壁，壁厚為100-600微米，所述囊芯的核心組分為緩蝕劑；所述囊壁為對(duì)離子敏感的高分子有機(jī)材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有化學(xué)觸發(fā)功能的化學(xué)自修復(fù)混凝土，其特征在于: 所述微膠囊的囊芯組分緩蝕劑為能夠與所侵蝕的有害離子相互作用的亞硝酸鹽或單氟磷酸鈉；所述微膠囊的囊壁材料為對(duì)離子敏感的高分子有機(jī)材料，選自聚丙烯酸、聚苯乙烯或乙基纖維素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述的一種具有化學(xué)觸發(fā)功能的化學(xué)自修復(fù)混凝土，其特征在于:所述微膠囊的制備方法按以下步驟進(jìn)行:(1)囊芯制備:按原料質(zhì)量配比:緩蝕`劑/微晶纖維素/吐溫80/ 30%乙醇=100: 90-100:8-10:100-120進(jìn)行囊芯配制，將得到的混合物投入擠出設(shè)備進(jìn)行擠出抽細(xì)，擠出米線條狀的囊芯材料，將米線條狀囊芯材料倒入滾圓設(shè)備中的滾筒，滾出囊芯微粒，囊芯微粒在30-40°C強(qiáng)制通風(fēng)的條件下，進(jìn)行干燥處理，制得囊芯；(2)囊壁制備:按原料質(zhì)量配比:囊壁材料/溶劑=100=600-1200配制包衣液，將霧化的包衣液噴到步驟(1)得到的囊芯上，并每隔5-10分鐘加入l-2g滑石粉，在干燥溫度 30-40°C強(qiáng)制通風(fēng)的條件下干燥10-20分鐘，然后自然降溫、晾干，得到微膠囊。
5.一種如權(quán)利要求1-4所述具有化學(xué)觸發(fā)功能的化學(xué)自修復(fù)混凝土樣品的制備方法， 其特征在于:包括以下步驟:1)稱取足量的水，加入適當(dāng)比例的上述具有對(duì)外界離子或PH敏感的化學(xué)觸發(fā)功能的微膠囊，攪拌直至分散均勻；2)把水倒入水泥攪拌器中,加入相應(yīng)質(zhì)量水泥；3)對(duì)水泥漿進(jìn)行先慢后快攪拌；4)振搗混凝土后，逐步或分步澆灌工件；5)靜置1-2小時(shí)候起模，刮除模具上溢出的混凝土漿體，放置21-26小時(shí)；6)拆模后將樣品轉(zhuǎn)入混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱，養(yǎng)護(hù)25-31天。
【文檔編號(hào)】C04B24/24GK103496874SQ201310417945
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】邢鋒, 董必欽, 王琰帥, 冼向平, 楊博乾, 陳春桃, 黃詩(shī)嶸, 鄭素君, 李智裕, 陳立 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)