CN108675704A - 一种自愈合混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于混凝土领域，具体涉及一种自愈合混凝土及其制备方法。本发明以电石粉、聚乙烯及碳酸氢铵进行混合，随后进行加热，通过加热使聚乙烯进行熔融，对电石粉进行包裹，碳酸氢铵进行分解，使包裹膜上产生孔隙，随后与聚己内酯在二氯甲烷中进行混合，利用表面活性剂提高了包裹颗粒的活性，在使用时，通过产生的裂缝，对包裹物进行破坏，渗透水进入包裹物内部，与电石粉进行反应，使聚乙烯进行熔融，对裂缝进行填充，增加了其中的钙，增加了自愈合速度，本发明在使用时，电石粉与水接触后形成乙炔，通过助剂中海藻酸钠的滞留，并且在粉煤灰中金属催化的作用下，于其中的乙酸进行反应，形成聚合物，对裂缝进行进一步的修补，同时增加了愈合速度。

Description

一种自愈合混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土领域，具体涉及一种自愈合混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是典型的脆性材料，在使用过程中极易产生裂纹，如果裂纹在早期得到控制或修复，就能避免裂纹扩展、保障建筑的安全与耐久性。对于裂纹的控制，现在常用的办法是加入纤维材料或其他添加剂，提高水泥基复合材料的整体韧性。而在修复方面，可采用微生物法、修复粘合剂、主动自修复系统等技术手段来实现裂纹的修复。
混凝土存在着脆性大、抗拉强度低等难以克服的自身缺陷，在使用过程和周围环境的影响下极易产生裂缝，从而使得腐蚀性介质如硫酸盐、氯盐等非常容易侵入到混凝土内部，对混凝土本身及预埋的钢筋造成破坏，极大程度地缩短了混凝土结构的使用寿命，造成巨大的经济损失和安全隐患。因此，混凝土结构定期的检查、维护与修补是非常有必要的。然而，由于混凝土结构的复杂性以及微小裂缝检测的困难性，修补裂缝变得耗时费力且费用庞大。如果混凝土裂缝能够自愈合，那么就可以省去庞大的维护与修补费用，同时可以大大提高混凝土结构的可持续性，延长基础设施的服役寿命，具有重大的经济效益和社会效益。目前自愈合混凝土材料的自愈合能力有限，只限于宽度为0.1～0.2mm的微裂纹，且自愈合速度慢，无法满足实际工程的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前自愈合混凝土的自愈合能力有限，且自愈合速度慢的问题，本发明提供了一种自愈合混凝土及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种自愈合混凝土，按重量份数计，包括如下组分80～90份水泥、60～65份水、30～35份粉煤灰、15～17份分散剂、6～8份表面活性剂，还包括13～16份添加剂、6～12份助剂。
所述分散剂为硬脂酸镁、氧化聚乙烯蜡按质量比1:2～4混合而成。
所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、椰油酸二乙醇酰胺按质量比4～6:2～5混合而成。
所述添加剂的制备方法为：
A.将电石粉、碳酸氢铵及聚乙烯按质量比6:4:5～9混合均匀，放入球磨机中进行球磨，随后放入容器中进行加热，冷却，粉碎，收集粉碎物；
B.按重量份数计，取80～90份二氯甲烷、30～33份聚己内酯、18～21份粉碎物、8～11份十二烷基苯磺酸钠，超声震荡，喷雾干燥，洗涤，再干燥，收集干燥物，粉碎，过筛，收集过筛颗粒，即得添加剂。
所述助剂为乙酸、海藻酸钠按质量比6:4～6混合而成。
本发明自愈合混凝土的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取原料；
（2）先将水泥、水、粉煤灰、分散剂、表面活性剂放入搅拌机中，在60～65℃下进行搅拌混合，降温至室温，加入添加剂、助剂，以120r/min进行搅拌15～20min，收集搅拌混合物，即得自愈合混凝土。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以电石粉、聚乙烯及碳酸氢铵进行混合，随后进行加热，通过加热使聚乙烯进行熔融，对电石粉进行包裹，并且碳酸氢铵进行分解，使包裹膜上产生孔隙，避免电石粉被完全包裹，随后与聚己内酯在二氯甲烷中进行混合，使聚己内酯作为包裹物对颗粒进行包裹，利用表面活性剂提高了包裹颗粒的活性，在使用时，通过产生的裂缝，对包裹物进行破坏，渗透水进入包裹物内部，与电石粉进行反应，在反应过程中释放大量的热，使聚乙烯进行熔融，对裂缝进行填充，并且增加了其中的钙，促进了碳酸钙晶体的形成，进一步提高了自愈合能力，增加了自愈合速度；
（2）本发明在使用时，电石粉与水接触后形成乙炔，通过助剂中海藻酸钠的滞留，并且在粉煤灰中金属催化的作用下，于其中的乙酸进行反应，形成乙酸乙酯，同时乙酸乙酯进行聚合，形成聚合物，对裂缝进行进一步的修补，同时增加了愈合速度。
具体实施方式
分散剂的配制为硬脂酸镁、氧化聚乙烯蜡按质量比1:2～4混合而成。
表面活性剂的配制为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、椰油酸二乙醇酰胺按质量比4～6:2～5混合而成。
添加剂的制备方法为：
A.将电石粉、碳酸氢铵及聚乙烯按质量比6:4:5～9混合均匀，放入球磨机中进行球磨，随后放入容器中，在95～100℃进行加热50min，冷却至室温，粉碎，收集粉碎物；
B.按重量份数计，取80～90份二氯甲烷、30～33份聚己内酯、18～21份粉碎物、8～11份十二烷基苯磺酸钠，超声震荡15min，喷雾干燥，使用水、无水乙醇进行洗涤，再50℃下干燥，收集干燥物，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，即得添加剂。
助剂的配制为乙酸、海藻酸钠按质量比6:4～6混合而成。
一种自愈合混凝土，按重量份数计，包括如下组分80～90份水泥、60～65份水、30～35份粉煤灰、15～17份分散剂、6～8份表面活性剂，还包括13～16份添加剂、6～12份助剂。
本发明自愈合混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取原料；
（2）先将水泥、水、粉煤灰、分散剂、表面活性剂放入搅拌机中，在60～65℃下进行搅拌混合70min，降温至室温，加入添加剂、助剂，以120r/min进行搅拌15～20min，收集搅拌混合物，即得自愈合混凝土。
实施例1
分散剂的配制为硬脂酸镁、氧化聚乙烯蜡按质量比1:4混合而成。
表面活性剂的配制为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、椰油酸二乙醇酰胺按质量比6:5混合而成。
添加剂的制备方法为：
A.将电石粉、碳酸氢铵及聚乙烯按质量比6:4:9混合均匀，放入球磨机中进行球磨，随后放入容器中，在95℃进行加热50min，冷却至室温，粉碎，收集粉碎物；
B.按重量份数计，取90份二氯甲烷、33份聚己内酯、21份粉碎物、11份十二烷基苯磺酸钠，超声震荡15min，喷雾干燥，使用水、无水乙醇进行洗涤，再50℃下干燥，收集干燥物，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，即得添加剂。
助剂的配制为乙酸、海藻酸钠按质量比6:6混合而成。
一种自愈合混凝土，按重量份数计，包括如下组分90份水泥、65份水、35份粉煤灰、17份分散剂、8份表面活性剂，还包括16份添加剂、12份助剂。
本发明自愈合混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取原料；
（2）先将水泥、水、粉煤灰、分散剂、表面活性剂放入搅拌机中，在65℃下进行搅拌混合70min，降温至室温，加入添加剂、助剂，以120r/min进行搅拌20min，收集搅拌混合物，即得自愈合混凝土。
实施例2
分散剂的配制为硬脂酸镁、氧化聚乙烯蜡按质量比1:3混合而成。
表面活性剂的配制为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、椰油酸二乙醇酰胺按质量比5:3混合而成。
添加剂的制备方法为：
A.将电石粉、碳酸氢铵及聚乙烯按质量比6:4:7混合均匀，放入球磨机中进行球磨，随后放入容器中，在98℃进行加热50min，冷却至室温，粉碎，收集粉碎物；
B.按重量份数计，取85份二氯甲烷、31份聚己内酯、20份粉碎物、9份十二烷基苯磺酸钠，超声震荡15min，喷雾干燥，使用水、无水乙醇进行洗涤，再50℃下干燥，收集干燥物，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，即得添加剂。
助剂的配制为乙酸、海藻酸钠按质量比6:5混合而成。
一种自愈合混凝土，按重量份数计，包括如下组分85份水泥、63份水、33份粉煤灰、16份分散剂、7份表面活性剂，还包括15份添加剂、10份助剂。
本发明自愈合混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取原料；
（2）先将水泥、水、粉煤灰、分散剂、表面活性剂放入搅拌机中，在63℃下进行搅拌混合70min，降温至室温，加入添加剂、助剂，以120r/min进行搅拌18min，收集搅拌混合物，即得自愈合混凝土。
实施例3
分散剂的配制为硬脂酸镁、氧化聚乙烯蜡按质量比1:2混合而成。
表面活性剂的配制为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、椰油酸二乙醇酰胺按质量比4:2混合而成。
添加剂的制备方法为：
A.将电石粉、碳酸氢铵及聚乙烯按质量比6:4:5混合均匀，放入球磨机中进行球磨，随后放入容器中，在100℃进行加热50min，冷却至室温，粉碎，收集粉碎物；
B.按重量份数计，取80份二氯甲烷、30份聚己内酯、18份粉碎物、8份十二烷基苯磺酸钠，超声震荡15min，喷雾干燥，使用水、无水乙醇进行洗涤，再50℃下干燥，收集干燥物，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，即得添加剂。
助剂的配制为乙酸、海藻酸钠按质量比6:4混合而成。
一种自愈合混凝土，按重量份数计，包括如下组分80份水泥、60份水、30份粉煤灰、15份分散剂、6份表面活性剂，还包括13份添加剂、6份助剂。
本发明自愈合混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取原料；
（2）先将水泥、水、粉煤灰、分散剂、表面活性剂放入搅拌机中，在60℃下进行搅拌混合70min，降温至室温，加入添加剂、助剂，以120r/min进行搅拌15min，收集搅拌混合物，即得自愈合混凝土。
对比例1
与实施例2相同，唯独不同的是缺少添加剂；
对比例2
与实施例2相同，唯独不同的是缺少助剂；
对比例3
市售自愈合混凝土。
分别将实施例与对比例的自愈合混凝土置于标样室内养护3d后，在三点弯曲试验机上人工制造0.1~0.2mm裂缝，之后将开裂的试件在水中养护，观察记录裂缝7d和21d的自愈合情况，并计算出试件裂缝修复率（修复率为修复后裂缝数/修复前裂缝数），试验结果见表1。
表1：
综合上述，本发明的自愈合水泥基材料的自愈合速度明显优于市售产品，对试件的裂缝修复率高，值得推广使用。

Claims (6)

1.一种自愈合混凝土，按重量份数计，包括如下组分80～90份水泥、60～65份水、30～35份粉煤灰、15～17份分散剂、6～8份表面活性剂，其特征在于，还包括13～16份添加剂、6～12份助剂。
2.根据权利要求1所述自愈合混凝土，其特征在于，所述分散剂为硬脂酸镁、氧化聚乙烯蜡按质量比1:2～4混合而成。
3.根据权利要求1所述自愈合混凝土，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、椰油酸二乙醇酰胺按质量比4～6:2～5混合而成。
4.根据权利要求1所述自愈合混凝土，其特征在于，所述添加剂的制备方法为：
A.将电石粉、碳酸氢铵及聚乙烯按质量比6:4:5～9混合均匀，放入球磨机中进行球磨，随后放入容器中进行加热，冷却，粉碎，收集粉碎物；
B.按重量份数计，取80～90份二氯甲烷、30～33份聚己内酯、18～21份粉碎物、8～11份十二烷基苯磺酸钠，超声震荡，喷雾干燥，洗涤，再干燥，收集干燥物，粉碎，过筛，收集过筛颗粒，即得添加剂。
5.根据权利要求1所述自愈合混凝土，其特征在于，所述助剂为乙酸、海藻酸钠按质量比6:4～6混合而成。
6.根据权利要求1~6任意一项所述自愈合混凝土的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取原料；
（2）先将水泥、水、粉煤灰、分散剂、表面活性剂放入搅拌机中，在60～65℃下进行搅拌混合，降温至室温，加入添加剂、助剂，以120r/min进行搅拌15～20min，收集搅拌混合物，即得自愈合混凝土。
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