CN108623263A - 一种抗裂自修复混凝土的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗裂自修复混凝土的制备方法，属于建筑材料制备技术领域。本发明首先将河底淤泥和石灰乳以及按树叶混合发酵，将发酵产物冷冻干燥后和超细超短钢纤维混合得到自制填料，接着制备得到薄壁玻璃纤维管，向薄壁玻璃纤维管中注入环氧胶黏剂和柠檬酸，得到自制功能玻璃纤维管，最后将自制填料、自制功能玻璃纤维管以及水泥等其他组份共混，最终制得抗裂自修复混凝土，本发明制得的抗裂自修复混凝土抗裂性能极佳，产生微裂缝后可以自行修复，力学性能强，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗裂自修复混凝土的制备方法，属于建筑材料制备技术领域。
背景技术
混凝土由于取材方便、价格低廉、抗压性能好等原因，在国家的基础建设中发挥了不可替代的作用。但是由于相对较低的抗拉强度，混凝土在实际工程应用中不可避免会出现裂缝。混凝土结构产生裂缝之后带来的影响有力学性能的下降和抵抗外界离子渗透能力的降低。混凝土裂缝的常规性修补方法主要着重于事后修补：人为观察到裂缝形成之后再采取一系列的补救措施来修复裂缝。由于这些事后修补技术耗费了大量的人力物力，而且有些部位的裂缝难以发现。
因此急需开发研究一种混凝土裂缝的智能型修补技术：裂缝一旦产生，混凝土在不需要人为参与的情况下自发采取一定的措施来修补裂缝，达到防开裂的效果。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前传统的混凝土材料由于抗拉强度低，导致容易出现裂缝，使得混凝土力学性能下降，而凝土裂缝的常规性修补方法主要着重于事后修补：人为观察到裂缝形成之后再采取一系列的补救措施来修复裂缝，由于这些事后修补技术耗费了大量的人力物力，而且有些部位的裂缝难以发现的问题，提供了一种抗裂自修复混凝土的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种抗裂自修复混凝土的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将河底淤泥和石灰乳以及按树叶混合后装入陶瓷罐中作为发酵底物，沿陶瓷罐壁向陶瓷罐中加水直至将发酵底物完全浸没，密封发酵30～40天；
（2）待上述发酵结束后，取出发酵产物，用真空冻干机冷冻干燥，得到干燥物，将干燥物和钢纤维混合，得到自制填料；
（3）收集废弃玻璃放入粉碎机中粉碎后过200目筛，收集得到过筛玻璃粉，将过筛玻璃粉倒入刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放入硅碳棒电阻炉炉膛中央位置，以10℃/min的速率程序升温至1200～1300℃，熔融2～3h得到玻璃液；
（4）将上述得到的玻璃液注入模具中，制得一端密封一段敞开的玻璃纤维管，按重量份数计，称取50～60份环氧树脂、15～20份聚丙二醇二缩水甘油醚和10～15份二苯甲基烷二异氰酸酯以及15～18份柠檬酸混合得到混合液；
（5）将上述混合液注入玻璃纤维管中，控制注入量为玻璃纤维管体积的3/4，得到自制功能玻璃纤维管，按重量份数计，称取20～30份普通硅酸盐水泥、5～10份自制功能玻璃纤维管、10～15份自制填料、25～45份河砂细骨料、3～5份碳酸氢钠、3～5份间苯二甲胺和20～30份去离子水混合后即得抗裂自修复混凝土。
步骤（1）中所述的河底淤泥和石灰乳以及按树叶的质量比为1:2:1，密封发酵的温度为30～35℃。
步骤（2）中所述的钢纤维的长度为5～7mm，长径比为30～35，干燥物和钢纤维的质量比为1:2。
步骤（4）中所述的玻璃纤维管的外径为3～5mm，长度为20～25cm，壁厚为0.3～0.5mm。
本发明的有益效果是：
（1）本发明首先将河底淤泥和石灰乳以及按树叶混合发酵，将发酵产物冷冻干燥后和超细超短钢纤维混合得到自制填料，接着制备得到薄壁玻璃纤维管，向薄壁玻璃纤维管中注入环氧胶黏剂和柠檬酸，得到自制功能玻璃纤维管，最后将自制填料、自制功能玻璃纤维管以及水泥等其他组份共混，最终制得抗裂自修复混凝土，本发明利用富含微生物的河底淤泥和石灰乳以及生物质桉树叶混合发酵，通过微生物将生物质桉树叶降解，并产生大量活性基团，最终得到同时含有石灰乳和大量活性基团的发酵产物，本发明还选取了具有较高长径比的超细超短钢纤维和发酵产物混合，得到自制填料，同时还自制注入了环氧胶黏剂和柠檬酸的玻璃纤维管，和碳酸氢钠、水泥等原料制成混凝土，传统的混凝土内部有许多形状尺寸不同的空缝、缺陷和微裂缝，根据线弹性断裂力学理论解释纤维对裂缝发生和发展的约束作用，如果想要增强本身带有内部缺陷的混凝土材料的抗拉强度，必须尽可能的减小内部缺陷的尺寸，从而增强材料的破坏韧性，缓和裂缝尖端应力集中的程度，降低裂缝尖端的应力强度因子，而本发明混凝土中钢纤维和玻璃纤维管的加入就像一堵堵阻裂墙的存在，能有效的抑制裂缝的发生以及发展，起到了降低应力强度因子，缓和裂缝尖端应力集中的作用，从而达到混凝土增强和增韧的目的，初步防止裂缝的产生，而本发明自制填料中的大量活性基团会和混凝土中的活性基团产生化学键合力，这些化学键合力的产生使得混凝土内聚力提高，本申请的力学强度提高，再次达到抗裂的效果，在使用后期，如果混凝土产生裂缝，随着裂缝的产生，本发明添入的薄壁玻璃纤维管也会随之断裂，从而使得内部注入的环氧胶黏剂和柠檬酸漏出，漏出的环氧胶黏剂会渗入混凝土的缝隙中，和混凝土中的间苯二甲胺接触反应，固化成型，对混凝土裂缝实现初步修补，同时，混凝土产生裂缝时，外部的水分水流会入渗到混凝土裂缝中，入渗的水分将柠檬酸带入裂缝，和碳酸氢钠反应产生大量二氧化碳，从而在混凝土裂缝中形成了水/二氧化碳物质体系，水/二氧化碳物质体系又会和混凝土中的石灰乳发生反应，生产不溶于水的碳酸钙，碳酸钙和石灰乳结晶沉淀，在裂缝中聚集、生长它由相邻的结晶之间的化学键结合及结晶与水泥浆体和骨料表面的化学粘结组成，裂缝逐渐密封、愈合，最终达到混凝土裂缝自修复的目的，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
将河底淤泥和石灰乳以及按树叶按质量比为1:2:1混合后装入陶瓷罐中作为发酵底物，沿陶瓷罐壁向陶瓷罐中加水直至将发酵底物完全浸没，密封发酵罐，在温度为30～35℃下密封发酵30～40天；待发酵结束后，取出发酵产物，用真空冻干机在-15～-10℃下冷冻干燥，得到干燥物，将干燥物和长度为5～7mm，长径比为30～35的钢纤维按质量比为1:2混合，得到自制填料；收集废弃玻璃放入粉碎机中粉碎后过200目筛，收集得到过筛玻璃粉，将过筛玻璃粉倒入刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放入硅碳棒电阻炉炉膛中央位置，以10℃/min的速率程序升温至1200～1300℃，熔融2～3h得到玻璃液；将得到的玻璃液注入模具中，制得外径为3～5mm，长度为20～25cm，壁厚为0.3～0.5mm，并且一端密封一段敞开的玻璃纤维管，按重量份数计，称取50～60份环氧树脂、15～20份聚丙二醇二缩水甘油醚和10～15份二苯甲基烷二异氰酸酯以及15～18份柠檬酸混合得到混合液；将混合液注入玻璃纤维管中，控制注入量为玻璃纤维管体积的3/4，得到自制功能玻璃纤维管，按重量份数计，称取20～30份普通硅酸盐水泥、5～10份自制功能玻璃纤维管、10～15份自制填料、25～45份河砂细骨料、3～5份碳酸氢钠、3～5份间苯二甲胺和20～30份去离子水混合后即得抗裂自修复混凝土。
实例1
将河底淤泥和石灰乳以及按树叶按质量比为1:2:1混合后装入陶瓷罐中作为发酵底物，沿陶瓷罐壁向陶瓷罐中加水直至将发酵底物完全浸没，密封发酵罐，在温度为30℃下密封发酵30天；待发酵结束后，取出发酵产物，用真空冻干机在-15℃下冷冻干燥，得到干燥物，将干燥物和长度为5mm，长径比为30的钢纤维按质量比为1:2混合，得到自制填料；收集废弃玻璃放入粉碎机中粉碎后过200目筛，收集得到过筛玻璃粉，将过筛玻璃粉倒入刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放入硅碳棒电阻炉炉膛中央位置，以10℃/min的速率程序升温至1200℃，熔融2h得到玻璃液；将得到的玻璃液注入模具中，制得外径为3mm，长度为20cm，壁厚为0.3mm，并且一端密封一段敞开的玻璃纤维管，按重量份数计，称取50份环氧树脂、15份聚丙二醇二缩水甘油醚和10份二苯甲基烷二异氰酸酯以及15份柠檬酸混合得到混合液；将混合液注入玻璃纤维管中，控制注入量为玻璃纤维管体积的3/4，得到自制功能玻璃纤维管，按重量份数计，称取20份普通硅酸盐水泥、5份自制功能玻璃纤维管、10份自制填料、25份河砂细骨料、3份碳酸氢钠、3份间苯二甲胺和20份去离子水混合后即得抗裂自修复混凝土。
实例2
将河底淤泥和石灰乳以及按树叶按质量比为1:2:1混合后装入陶瓷罐中作为发酵底物，沿陶瓷罐壁向陶瓷罐中加水直至将发酵底物完全浸没，密封发酵罐，在温度为33℃下密封发酵35天；待发酵结束后，取出发酵产物，用真空冻干机在-13℃下冷冻干燥，得到干燥物，将干燥物和长度为6mm，长径比为33的钢纤维按质量比为1:2混合，得到自制填料；收集废弃玻璃放入粉碎机中粉碎后过200目筛，收集得到过筛玻璃粉，将过筛玻璃粉倒入刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放入硅碳棒电阻炉炉膛中央位置，以10℃/min的速率程序升温至1250℃，熔融2h得到玻璃液；将得到的玻璃液注入模具中，制得外径为4mm，长度为23cm，壁厚为0.4mm，并且一端密封一段敞开的玻璃纤维管，按重量份数计，称取55份环氧树脂、18份聚丙二醇二缩水甘油醚和13份二苯甲基烷二异氰酸酯以及17份柠檬酸混合得到混合液；将混合液注入玻璃纤维管中，控制注入量为玻璃纤维管体积的3/4，得到自制功能玻璃纤维管，按重量份数计，称取25份普通硅酸盐水泥、8份自制功能玻璃纤维管、13份自制填料、35份河砂细骨料、4份碳酸氢钠、4份间苯二甲胺和25份去离子水混合后即得抗裂自修复混凝土。
实例3
将河底淤泥和石灰乳以及按树叶按质量比为1:2:1混合后装入陶瓷罐中作为发酵底物，沿陶瓷罐壁向陶瓷罐中加水直至将发酵底物完全浸没，密封发酵罐，在温度为35℃下密封发酵40天；待发酵结束后，取出发酵产物，用真空冻干机在-10℃下冷冻干燥，得到干燥物，将干燥物和长度为7mm，长径比为35的钢纤维按质量比为1:2混合，得到自制填料；收集废弃玻璃放入粉碎机中粉碎后过200目筛，收集得到过筛玻璃粉，将过筛玻璃粉倒入刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放入硅碳棒电阻炉炉膛中央位置，以10℃/min的速率程序升温至1300℃，熔融3h得到玻璃液；将得到的玻璃液注入模具中，制得外径为5mm，长度为25cm，壁厚为0.5mm，并且一端密封一段敞开的玻璃纤维管，按重量份数计，称取60份环氧树脂、20份聚丙二醇二缩水甘油醚和15份二苯甲基烷二异氰酸酯以及18份柠檬酸混合得到混合液；将混合液注入玻璃纤维管中，控制注入量为玻璃纤维管体积的3/4，得到自制功能玻璃纤维管，按重量份数计，称取30份普通硅酸盐水泥、10份自制功能玻璃纤维管、15份自制填料、45份河砂细骨料、5份碳酸氢钠、5份间苯二甲胺和30份去离子水混合后即得抗裂自修复混凝土。
对照例
以普通混凝土作为对照例
对本发明制得的抗裂自修复混凝土和对照例中的普通混凝土进行性能检测，检测结果如表1所示：
表1 性能检测结果
本发明制得的抗裂自修复混凝土抗裂性能极佳，产生微裂缝后可以自行修复，力学性能强，具有广阔的应用前景。
Claims (4)
1.一种抗裂自修复混凝土的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将河底淤泥和石灰乳以及按树叶混合后装入陶瓷罐中作为发酵底物，沿陶瓷罐壁向陶瓷罐中加水直至将发酵底物完全浸没，密封发酵30～40天；
（2）待上述发酵结束后，取出发酵产物，用真空冻干机冷冻干燥，得到干燥物，将干燥物和钢纤维混合，得到自制填料；
（3）收集废弃玻璃放入粉碎机中粉碎后过200目筛，收集得到过筛玻璃粉，将过筛玻璃粉倒入刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放入硅碳棒电阻炉炉膛中央位置，以10℃/min的速率程序升温至1200～1300℃，熔融2～3h得到玻璃液；
（4）将上述得到的玻璃液注入模具中，制得一端密封一段敞开的玻璃纤维管，按重量份数计，称取50～60份环氧树脂、15～20份聚丙二醇二缩水甘油醚和10～15份二苯甲基烷二异氰酸酯以及15～18份柠檬酸混合得到混合液；
（5）将上述混合液注入玻璃纤维管中，控制注入量为玻璃纤维管体积的3/4，得到自制功能玻璃纤维管，按重量份数计，称取20～30份普通硅酸盐水泥、5～10份自制功能玻璃纤维管、10～15份自制填料、25～45份河砂细骨料、3～5份碳酸氢钠、3～5份间苯二甲胺和20～30份去离子水混合后即得抗裂自修复混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种抗裂自修复混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的河底淤泥和石灰乳以及按树叶的质量比为1:2:1，密封发酵的温度为30～35℃。
3.根据权利要求1所述的一种抗裂自修复混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的钢纤维的长度为5～7mm，长径比为30～35，干燥物和钢纤维的质量比为1:2。
4.根据权利要求1所述的一种抗裂自修复混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的玻璃纤维管的外径为3～5mm，长度为20～25cm，壁厚为0.3～0.5mm。
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Application publication date: 20181009 |