CN112521057A - 一种凝土双重修复剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土双重修复剂及制备方法，还包括以下组分：水泥、集料、磷酸二氢钾、硼砂、环氧乳化沥青、SBS改性剂、焦磷酸钠、减水剂、水、修复微胶囊，还提供一种混凝土双重修复剂制备方法，包括以下步骤：S1：制备修复微胶囊；S2：对集料进行预处理，并加入减水剂得到辅助初料；S3：将水泥、磷酸二氢钾、硼砂、环氧乳化沥青和微胶囊按比例混合，并加水搅拌至粘稠状得到修复初料；S4：将辅助初料混合修复初料得到混合初料，再按比例加入SBS改性剂、焦磷酸钠得到修复成型料。上述混凝土双重修复剂对混凝土内部金属腐蚀性小，防渗漏和粘结性强，且含有自修复微胶囊，能实现水泥基材料双重修复，提高耐久性，可延长使用寿命。

Description

一种凝土双重修复剂及制备方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土双重修复剂及制备方法，属于建筑材料领域。
背景技术
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶凝材料、集料、水以及外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。但混凝土自身为多孔脆性材料，在环境应力作用下，其内部易产生微裂纹，进一步扩展形成裂缝，不仅导致混凝土结构承载力大幅降低，危及结构安全，而且会加剧混凝土发生化学侵蚀、碱骨料反应等破坏，大大降低混凝土结构的使用寿命。为提高水泥混凝土构筑物的耐久性和使用安全性，水泥混凝土自修复技术已得到越来越多的关注。混凝土修复技术主要有：外加剂促进混凝土中未水化水泥修复、微胶囊破裂释放修复剂修复和微生物反应修复。但是这些修复技术中，只能进行一次修复，当混凝土再次被破坏时，需要重新进行修复。因此，本发明提供一种混凝土双重修复剂及制备方法，对混凝土二次修复，节约修复成本，提高混凝土的耐久性，可延长使用寿命。
发明内容
为了解决目前混凝土修复技术只能修复一次的问题，本发明创新性的提出了一种混凝土双重修复剂及制备方法，能实现水泥基材料双重修复，提高混凝土的耐久性，延长使用寿命，同时对混凝土内部金属腐蚀性小，防渗漏和粘结性强等优点。
本发明提供了一种混凝土双重修复剂，按照重量包括如下组成：水泥180-240份、集料69-131份、磷酸二氢钾30-50份、硼砂5-14份、环氧乳化沥青80-140份、SBS改性剂9-25份、焦磷酸钠50-90份、减水剂15-20份、水适量、修复微胶囊40-127份。
作为本发明的进一步改进，所述的一种混凝土双重修复剂，其特征在于，所述环氧乳化沥青由水性化后的聚氨酯环氧树脂、乳化沥青和消泡剂按照质量比为1:3:4的混合而成，且混合温度为65-70℃；所述消泡剂为聚醚改性硅油。
作为本发明的进一步改进，所述的一种混凝土双重修复剂，其特征在于，所述修复微胶囊由吸水性聚合物作为壁材、疏水性胶黏剂作为芯材制备而成；其中吸水性聚合物为聚丙烯酸，疏水性胶黏剂为有机硅树脂。
上述混凝土双重修复剂的制备方法如下，包括如下步骤：
S1：制备修复微胶囊；
S2：对集料进行预处理，并加入减水剂得到辅助初料；
S3：将水泥、磷酸二氢钾、硼砂、环氧乳化沥青和微胶囊按比例混合，并加水搅拌至粘稠状得到修复初料；
S4：将辅助初料混合修复初料得到混合初料，再按比例加入SBS改性剂、焦磷酸钠得到修复成型料。
作为本发明的进一步改进，所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中自修复微胶囊制备的具体过程：
(1)将吸水性聚合物聚丙烯酸的单体、水加入反应器中，然后加入浓度为0.1wt％引发剂过硫酸铵，开动搅拌，升温至70℃，引发聚合，30-60min聚合结束得到2wt％预聚物溶液；
(2)在70℃水浴锅中，将预聚物溶液、乳化剂和疏水性胶黏剂混合搅拌0.5-1h形成混合溶液；搅拌速度为300-400r/min；其中，预聚物溶液、乳化剂和疏水性胶黏剂的料液比为5:1:0.1；
(3)将步骤(2)中得到的混合物喷雾干燥得到微胶囊；
所述乳化剂为聚丙烯酰胺、聚甘油酯中的一种或两种组合；所述喷雾干燥温度为120-500℃。
作为本发明的进一步改进，所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S2中具体过程为：
(1)将集料粉碎过50-80目筛放入回转窑内部加热至800-850℃，加热40min；
(2)将加热的物料快速冷却至40-80℃，并通过研磨机研磨得到颗粒状粉末底料；
(3)将上述粉末底料通过孔径为150-180μm的方孔筛筛出；
(4)将筛出的粉末底料冷却至常温状态并混合加入减水剂，搅拌均匀至无明显堆积得到辅助初料。
所述减水剂为木质素磺酸盐与氨基磺酸系高效减水剂的一种或者两种组合。
作为本发明的进一步改进，所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S3中具体过程为：
(1)将水泥、微胶囊按照比例混合并加水搅拌，直至半粘稠状得到成型底料；
(2)加入磷酸二氢钾和硼砂搅拌均匀，加入氨水调节PH至8；
(3)之后继续加入环氧乳化沥青，逐次搅拌3次以上，搅拌速度300-500r/min，之后加热至55-60℃并加入焦磷酸钠至粘稠状得到修复初料。
作为本发明的进一步改进，所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S4中具体过程为：
(1)称取一定量的辅助初料至容器中，加入适量水至砂浆状，水浴加热30min，温度保持在60-70℃；
(2)按照比例加入SBS改性剂和焦磷酸钠至预混合液中充分混合后，加热蒸干水分直至含水量降低至40％以下后得到修复成型料。
本发明的有益效果为：
当混凝土出现裂缝，修复剂迅速填充至裂缝中，发挥修复作用，随着时间推移，当混凝土再次被破坏，修复剂中的微胶囊囊壁破裂释放出胶黏剂，再次填充粘接裂缝。
本发明中将集料粉碎均匀后作为整个材料的填充材料，不仅可以有效增强材料在凝结之后的硬度，而且增大了成型材料内部的接触面积，提高了整体的粘结作用，内部结构承压能力更强；通过添加环氧乳化沥青提高修复剂的适应性；添加减水剂降低混凝土拌和的用水量、增加流动性、提高致密度及强度，提高新旧混凝土的粘结力、抗渗性、减少泌水率等，而加入焦磷酸钠的目的是调整施工操作所需要的凝结时间。同时，修复剂中的微胶囊以吸水性聚合物为壁材、疏水性胶黏剂有机硅树脂作为芯材，具有良好的力学性能，可以直接参与混凝土/砂浆拌和，不易破碎；而胶黏剂可以降低壁材大量吸水释水对基体的损伤，包裹于其他组分中不易被破坏。本发明制备的混凝土双重修复剂，对混凝土内部金属腐蚀性小，防渗漏和粘结性强，且含有自修复微胶囊，能实现水泥基材料双重修复，提高耐久性，可延长使用寿命。
附图说明
图1为本发明的制备工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1所示，本发明提供了一种混凝土双重修复剂，按照重量包括如下组分：42.5R普通硅酸盐水泥119份、集料220份、磷酸二氢钾40份、硼砂10份、环氧乳化沥青110份、SBS改性剂18份、焦磷酸钠84份、减水剂15份、水适量、自修复微胶囊60份。
所述环氧乳化沥青由水性化后的聚氨酯环氧树脂、乳化沥青和聚醚改性硅油按照质量比为1:3:4的混合而成，且混合温度为65℃；
所述修复微胶囊由吸水性聚合物聚丙烯酸作为壁材、疏水性胶黏剂有机硅树脂作为芯材制备而成。
上述混凝土双重修复剂的制备方法如下，包括如下步骤：
S1：制备修复微胶囊；
S2：对集料进行预处理，并加入减水剂得到辅助初料；
S3：将水泥、磷酸二氢钾、硼砂、环氧乳化沥青和微胶囊按比例混合，并加水搅拌至粘稠状得到修复初料；
S4：将辅助初料混合修复初料得到混合初料，再按比例加入SBS改性剂、焦磷酸钠得到修复成型料。
所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中自修复微胶囊制备的具体过程：
(1)将吸水性聚合物聚丙烯酸的单体、水加入反应器中，然后加入浓度为0.1wt％引发剂过硫酸铵，开动搅拌，升温至70℃，引发聚合，30min聚合结束得到2wt％预聚物溶液；
(2)在70℃水浴锅中，将预聚物溶液、聚丙烯酰胺和有机硅树脂混合搅拌0.5h形成混合溶液；搅拌速度为300r/min；其中，预聚物溶液、聚丙烯酰胺和有机硅树脂的料液比为5:1:0.05；
(3)将步骤(2)中得到的混合物250℃喷雾干燥得到微胶囊；
所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S2中具体过程为：
(1)将集料粉碎过50目筛放入回转窑内部加热至800℃，加热40min；
(2)将加热的物料快速冷却至40℃，并通过研磨机研磨得到颗粒状粉末底料；
(3)将上述粉末底料通过孔径为150μm的方孔筛筛出；
(4)将筛出的粉末底料冷却至常温状态并混合加入木质素磺酸盐减水剂，搅拌均匀至无明显堆积得到辅助初料。
所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S3中具体过程为：
(1)将水泥、微胶囊按照比例混合并加水搅拌，直至半粘稠状得到成型底料；
(2)加入磷酸二氢钾和硼砂搅拌均匀，加入氨水调节PH至8；
(3)之后继续加入环氧乳化沥青，逐次搅拌3次以上，搅拌速度300r/min，之后加热至55℃并加入焦磷酸钠至粘稠状得到修复初料。
所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S4中具体过程为：
(1)称取一定量的辅助初料至容器中，加入适量水至砂浆状，水浴加热30min，温度保持在60℃；
(2)按照比例加入SBS改性剂和焦磷酸钠至预混合液中充分混合后，加热蒸干水分直至含水量降低至40％以下后得到修复成型料。
实施例2：
如图1所示，本发明提供了一种混凝土双重修复剂，按照重量包括如下组分：
水泥180份、集料69份、磷酸二氢钾50份、硼砂14份、环氧乳化沥青140份、SBS改性剂25份、焦磷酸钠50份、减水剂20份、水适量、自修复微胶囊127份。
所述环氧乳化沥青由水性化后的聚氨酯环氧树脂、乳化沥青和聚醚改性硅油按照质量比为1:3:4的混合而成，且混合温度为68℃；
所述修复微胶囊由吸水性聚合物聚丙烯酸作为壁材、疏水性胶黏剂有机硅树脂作为芯材制备而成。
上述混凝土双重修复剂的制备方法如下，包括如下步骤：
S1：制备修复微胶囊；
S2：对集料进行预处理，并加入减水剂得到辅助初料；
S3：将水泥、磷酸二氢钾、硼砂、环氧乳化沥青和微胶囊按比例混合，并加水搅拌至粘稠状得到修复初料；
S4：将辅助初料混合修复初料得到混合初料，再按比例加入SBS改性剂、焦磷酸钠得到修复成型料。
所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中自修复微胶囊制备的具体过程：
(1)将吸水性聚合物聚丙烯酸的单体、水加入反应器中，然后加入浓度为0.1wt％引发剂过硫酸铵，开动搅拌，升温至70℃，引发聚合，30min-60min聚合结束得到2wt％预聚物溶液；
(2)在70℃水浴锅中，将预聚物溶液、聚丙烯酰胺和有机硅树脂混合搅拌0.8h形成混合溶液；搅拌速度为350r/min；其中，预聚物溶液、聚丙烯酰胺和有机硅树脂的料液比为5:1:0.075；
(3)将步骤(2)中得到的混合物250℃喷雾干燥得到微胶囊；
所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S2中具体过程为：
(1)将集料粉碎过60目筛放入回转窑内部加热至875℃，加热40min；
(2)将加热的物料快速冷却至60℃，并通过研磨机研磨得到颗粒状粉末底料；
(3)将上述粉末底料通过孔径为160μm的方孔筛筛出；
(4)将筛出的粉末底料冷却至常温状态并混合加入木质素磺酸盐减水剂，搅拌均匀至无明显堆积得到辅助初料。
所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S3中具体过程为：
(1)将水泥、微胶囊按照比例混合并加水搅拌，直至半粘稠状得到成型底料；
(2)加入磷酸二氢钾和硼砂搅拌均匀，加入氨水调节PH至8；
(3)之后继续加入环氧乳化沥青，逐次搅拌3次以上，搅拌速度400r/min，之后加热至60℃并加入焦磷酸钠至粘稠状得到修复初料。
所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S4中具体过程为：
(1)称取一定量的辅助初料至容器中，加入适量水至砂浆状，水浴加热30min，温度保持在65℃；
(2)按照比例加入SBS改性剂和焦磷酸钠至预混合液中充分混合后，加热蒸干水分直至含水量降低至40％以下后得到修复成型料。
实施例3：
如图1所示，本发明提供了一种混凝土双重修复剂，按照重量包括如下组分：
水泥240份、集料131份、磷酸二氢钾30份、硼砂5份、环氧乳化沥青80份、SBS改性剂9份、焦磷酸钠90份、减水剂5份、水适量、自修复微胶囊40份。
所述环氧乳化沥青由水性化后的聚氨酯环氧树脂、乳化沥青和聚醚改性硅油按照质量比为1:3:4的混合而成，且混合温度为70℃；
所述修复微胶囊由吸水性聚合物聚丙烯酸作为壁材、疏水性胶黏剂有机硅树脂作为芯材制备而成。
上述混凝土双重修复剂的制备方法如下，包括如下步骤：
S1：制备修复微胶囊；
S2：对集料进行预处理，并加入减水剂得到辅助初料；
S3：将水泥、磷酸二氢钾、硼砂、环氧乳化沥青和微胶囊按比例混合，并加水搅拌至粘稠状得到修复初料；
S4：将辅助初料混合修复初料得到混合初料，再按比例加入SBS改性剂、焦磷酸钠得到修复成型料。
所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中自修复微胶囊制备的具体过程：
(1)将吸水性聚合物聚丙烯酸的单体、水加入反应器中，然后加入浓度为0.1wt％引发剂过硫酸铵，开动搅拌，升温至70℃，引发聚合，60min聚合结束得到2wt％预聚物溶液；
(2)在70℃水浴锅中，将预聚物溶液、聚丙烯酰胺和有机硅树脂混合搅拌1h形成混合溶液；搅拌速度为400r/min；其中，预聚物溶液、聚丙烯酰胺和有机硅树脂的料液比为5:1:0.1；
(3)将步骤(2)中得到的混合物250℃喷雾干燥得到微胶囊；
所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S2中具体过程为：
(1)将集料粉碎过80目筛放入回转窑内部加热至850℃，加热40min；
(2)将加热的物料快速冷却至80℃，并通过研磨机研磨得到颗粒状粉末底料；
(3)将上述粉末底料通过孔径为180μm的方孔筛筛出；
(4)将筛出的粉末底料冷却至常温状态并混合加入木质素磺酸盐减水剂，搅拌均匀至无明显堆积得到辅助初料。
所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S3中具体过程为：
(1)将水泥、微胶囊按照比例混合并加水搅拌，直至半粘稠状得到成型底料；
(2)加入磷酸二氢钾和硼砂搅拌均匀，加入氨水调节PH至8；
(3)之后继续加入环氧乳化沥青，逐次搅拌3次以上，搅拌速度500r/min，之后加热至60℃并加入焦磷酸钠至粘稠状得到修复初料。
所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S4中具体过程为：
(1)称取一定量的辅助初料至容器中，加入适量水至砂浆状，水浴加热30min，温度保持在70℃；
(2)按照比例加入SBS改性剂和焦磷酸钠至预混合液中充分混合后，加热蒸干水分直至含水量降低至40％以下后得到修复成型料。
测试结果如下表所示：
Figure BDA0002784617090000121
与现有技术相比，本发明制备的混凝土双重修复剂，对混凝土内部金属腐蚀性小，防渗漏和粘结性强，且含有自修复微胶囊，能实现水泥基材料双重修复，提高耐久性，可延长使用寿命。

Claims (8)

1.一种混凝土双重修复剂，其特征在于，按照重量包括如下组成：水泥180-240份、集料69-131份、磷酸二氢钾30-50份、硼砂5-14份、环氧乳化沥青80-140份、SBS改性剂9-25份、焦磷酸钠50-90份、减水剂15-20份、水适量、修复微胶囊40-127份。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土双重修复剂，其特征在于，所述环氧乳化沥青由水性化后的聚氨酯环氧树脂、乳化沥青和消泡剂按照质量比为1:3:4的混合而成，且混合温度为65～70℃；所述消泡剂为聚醚改性硅油。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土双重修复剂，其特征在于，所述修复微胶囊由吸水性聚合物作为壁材、疏水性胶黏剂作为芯材制备而成；其中所述吸水性聚合物为聚丙烯酸，疏水性胶黏剂为有机硅树脂。
4.一种混凝土双重修复剂的制备方法如下，其特征在于，包括如下步骤：
S1：制备修复微胶囊；
S2：对集料进行预处理，并加入减水剂得到辅助初料；
S3：将水泥、磷酸二氢钾、硼砂、环氧乳化沥青和微胶囊按比例混合，并加水搅拌至粘稠状得到修复初料；
S4：将辅助初料混合修复初料得到混合初料，再按比例加入SBS改性剂、焦磷酸钠得到修复成型料。
5.根据权利要求4所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中自修复微胶囊制备的具体过程：
(1)将聚丙烯酸的单体、水加入反应器中，然后加入浓度为0.1wt％引发剂过硫酸铵，开动搅拌，升温至70℃，引发聚合，30-60min聚合结束得到2wt％预聚物溶液；
(2)在70℃水浴锅中，将预聚物溶液、乳化剂和疏水性胶黏剂混合搅拌0.5-1h形成混合溶液；搅拌速度为300-400r/min；其中，预聚物溶液、乳化剂和疏水性胶黏剂的料液比为5:1:0.05-5:1:0.1；
(3)将步骤(2)中得到的混合物喷雾干燥得到微胶囊；
所述乳化剂为聚丙烯酰胺、聚甘油酯中的一种或两种组合；所述喷雾干燥温度为120-500℃。
6.根据权利要求4所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S2中具体过程为：
(1)将集料粉碎过50-80目筛放入回转窑内部加热至800-850℃，加热40min；
(2)将加热的物料快速冷却至40-80℃，并通过研磨机研磨得到颗粒状粉末底料；
(3)将上述粉末底料通过孔径为150-180μm的方孔筛筛出；
(4)将筛出的粉末底料冷却至常温状态并混合加入减水剂，搅拌均匀至无明显堆积得到辅助初料；
所述减水剂为木质素磺酸盐与氨基磺酸系高效减水剂的一种或者两种组合。
7.根据权利要求4所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S3中具体过程为：
(1)将水泥、微胶囊按照比例混合并加水搅拌，直至半粘稠状得到成型底料；
(2)加入磷酸二氢钾和硼砂搅拌均匀，加入氨水调节PH至8；
(3)之后继续加入环氧乳化沥青，逐次搅拌3次以上，搅拌速度300-500r/min，之后加热至55-60℃并加入焦磷酸钠至粘稠状得到修复初料。
8.根据权利要求4所述的一种混凝土双重修复剂的制备方法，其特征在于，在步骤S4中具体过程为：
(1)称取一定量的辅助初料至容器中，加入适量水至砂浆状，水浴加热30min，温度保持在60-70℃；
(2)按照比例加入SBS改性剂和焦磷酸钠至预混合液中充分混合后，加热蒸干水分直至含水量降低至40％以下后得到修复成型料。
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