CN112979244B - 一种自修复抗裂混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种自修复抗裂混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及混凝土的领域，具体公开了一种自修复抗裂混凝土，其由包括以下重量份的原料制备而成：硅酸盐水泥100‑110份、粉煤灰10‑15份、细砂140‑160份、石子200‑220份、水40‑45份、氯化钙16‑20份、碳酸氢钙10‑15份、减水剂0.7‑1.4份、注入胶黏剂的玻璃纤维管16‑20份、注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管17‑22份；其具有使修补效果及时，阻止裂缝继续扩大的优点；另外，还提供了一种自修复抗裂混凝土的制备方法。

Description

一种自修复抗裂混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及混凝土的领域，更具体地说，它涉及一种自修复抗裂混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土材料具有一定的抗压强度，同时具备整体性好、可模性高以及造价便宜等优点，但是混凝土材料的抗拉性能较差，通常与钢筋结合成钢筋混凝土结构被广泛应用在工业与民用建筑当中。在实际工程中，钢筋混凝土结构受外界环境影响常常会出现开裂现象，裂缝的存在会让环境中的腐蚀性物质更快的进入钢筋混凝土结构内部，使钢筋受到腐蚀，并且加速混凝土的碳化和硫酸根侵蚀的现象。
自修复是生物的重要特征之一，自修复的核心是物质补给和能量补给，其过程由生长活性因子来完成。自修复混凝土是模仿动物的骨组织结构受创伤后的再生，恢复机理，采用修复胶粘剂和混凝土材料相复合的方法，对材料损伤破坏具有自修复和再生的功能，恢复甚至提高材料性能的一种新型复合材料。
相关技术中，有通过在材料的基体中分布玻璃纤维管，玻璃纤维管中装有胶黏剂和柠檬酸，在外界环境作用下，一旦材料基体开裂，则玻璃纤维管随即裂开，胶黏剂和柠檬酸漏出，漏出的胶黏剂渗入到混凝土的缝隙中，对裂缝进行初步修补，入渗的水分将柠檬酸带入裂缝，和混凝土中的碳酸氢钙和混凝土中的未水化的氢氧化钙反应，生成不溶于水的碳酸钙，从而可以对裂缝进行进一步修补。
针对上述中的相关技术，发明人认为，在对裂缝进行修补时，需要依靠外界的水渗入，若外界的水渗入不及时，会使裂缝逐渐增大，而使修补效果较差。
发明内容
为了使修补效果及时，阻止裂缝出现后继续扩大，本申请提供一种自修复抗裂混凝土。
本申请的第二个目的是提供一种自修复抗裂混凝土的制备方法。
本申请提供的一种自修复抗裂混凝土，采用如下的技术方案：
一种自修复抗裂混凝土，其由包括以下重量份的原料制备而成：硅酸盐水泥100-110份、粉煤灰10-15份、细砂140-160份、石子200-220份、水40-45份、氯化钙16-20份、碳酸氢钙10-15份、减水剂0.7-1.4份、注入胶黏剂的玻璃纤维管16-20份、注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管17-22份。
通过采用上述技术方案，通过在混凝土中加入注入胶黏剂的玻璃纤维管和注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管，两种玻璃纤维管均匀分布在混凝土中；混凝土在后期使用过程中，若混凝土出现细微的裂缝，裂缝使两种玻璃纤维管断裂，柠檬酸溶液和胶凝剂从玻璃纤维管内流出，柠檬酸溶液流到裂缝中后，与混凝土中的碳酸氢钙反应，产生大量二氧化碳和碳酸钙，碳酸钙沉积在裂缝中，胶凝剂穿插在沉积的碳酸钙中起到粘接的作用，混凝土中的氯化钙可以起到吸水剂的作用，将玻璃纤维管中的柠檬酸溶液快速吸出，从而使混凝土在裂缝初期就能够得到修复，可以起到一定的阻止裂缝进一步扩大的作用。
优选的，所述注入胶黏剂的玻璃纤维管的制备步骤如下：
1)将废弃玻璃进行粉碎、加热，得到玻璃液；
2)将玻璃液注入模具中，制得一端密封一端敞开的玻璃纤维管，在玻璃纤维管内注入液态的胶黏剂，然后将得到的玻璃纤维管进行热压封端，即可得到注入胶黏剂的玻璃纤维管。
通过采用上述技术方案，通过使用废弃玻璃，可以实现对废弃玻璃的回收再利用，减轻环境的压力，通过将玻璃纤维管的两端进行风口，可以使胶黏剂在混凝土后期的搅拌过程中不易流出。
优选的，所述步骤2)中的胶黏剂为环氧树脂。
通过采用上述技术方案，环氧树脂的胶黏剂为液态，较容易在玻璃纤维管内注入。
优选的，所述注入胶黏剂的玻璃纤维管的外径为2-4mm，长度为10-15cm，壁厚为0.3-0.5mm。
通过采用上述技术方案，在一定范围内，玻璃纤维管的直径越大，其强度越小，玻璃纤维管在此参数下，可以使玻璃纤维管的强度较好，并且使胶黏剂较容易注入到玻璃纤维管内。
优选的，所述注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管的制备如下：
1)将废弃玻璃进行粉碎、加热，得到玻璃液，将玻璃液注入模具中，制得一端密封一端敞开的玻璃纤维管；
2)配制150-160g/L的柠檬酸溶液，将其注入到所述步骤1)的玻璃纤维管内，然后通过热压封端，即可得到注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管。
通过采用上述技术方案，柠檬酸溶液可以与碳酸氢钙反应，得到碳酸钙和二氧化碳，并且柠檬酸易溶于水，可以较好的注入到玻璃纤维管内，并且使用废弃玻璃，可以实现对废弃玻璃的回收再利用。
优选的，所述注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管的外径为2-3mm，长度为8-12cm，壁厚为0.3-0.5mm。
通过采用上述技术方案，玻璃纤维管的参数在此范围时，可以使玻璃纤维管的强度较高，并且较容易注入柠檬酸溶液。
优选的，所述胶黏剂注入量为玻璃纤维管容积的70-80％。
通过采用上述技术方案，在玻璃纤维管内留有一定的空间，可以减小混凝土在后期使用时由于热胀冷缩使玻璃纤维管破裂。
优选的，所述柠檬酸溶液的注入量为玻璃纤维管容积的75-85％。
通过采用上述技术方案，在玻璃纤维管内留有一定的空间，可以减小混凝土在后期使用时由于热胀冷缩使玻璃纤维管破裂。
优选的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
本申请的第二个目的是提供一种自修复抗裂混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种自修复抗裂混凝土的制备方法，其包括如下步骤：
将硅酸盐水泥、粉煤灰、细砂、注入胶黏剂的玻璃纤维管和注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管，搅拌均匀后，加入石子继续搅拌均匀，然后加入水、氯化钙、碳酸氢钙和减水剂，搅拌均匀，即可得到自修复抗裂混凝土。
通过采用上述技术方案，将注入胶黏剂的玻璃纤维管和注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管先与硅酸盐水泥、粉煤灰、细砂进行混匀，可以使注入胶黏剂的玻璃纤维管和注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管分散较好，不易相互粘连，使注入胶黏剂的玻璃纤维管和注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管在混凝土内部分布均匀。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、通过在混凝土中加入注入胶黏剂的玻璃纤维管和注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管，两种玻璃纤维管均匀分布在混凝土中；混凝土在后期使用过程中，若混凝土出现细微的裂缝，裂缝使两种玻璃纤维管断裂，柠檬酸溶液和胶凝剂从玻璃纤维管内流出，柠檬酸溶液流到裂缝中后，与混凝土中的碳酸氢钙反应，产生大量二氧化碳和碳酸钙，碳酸钙沉积在裂缝中，胶凝剂穿插在沉积的碳酸钙中起到粘接的作用，从而使混凝土在裂缝初期就能够得到修复，可以起到一定的阻止裂缝进一步扩大的作用。
2、本申请制备的自修复抗裂混凝土的抗渗等级均达到P20以上，其初开裂时间均超过68min，并且其180d抗压强度均大于58Mpa。
3、将注入胶黏剂的玻璃纤维管和注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管先与硅酸盐水泥、粉煤灰、细砂进行混匀，可以使注入胶黏剂的玻璃纤维管和注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管分散较好，不易相互粘连。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
胶黏剂：采用环氧树脂，生产厂家为深圳市鑫华良科技有限公司；
减水剂：采用聚羧酸高效减水剂，生产厂家为河南星锐化工有限公司，型号为工业级。
制备例1
注入胶黏剂的玻璃纤维管，其制备步骤如下：
1)将废弃玻璃进行粉碎、加热，得到玻璃液；
2)将玻璃液注入模具中，制得一端密封一端敞开的玻璃纤维管，玻璃纤维管的外径为2mm，长度为15cm，壁厚为0.3mm，在玻璃纤维管内注入液态的胶黏剂，胶黏剂注入量为玻璃纤维管容积的80％，然后将得到的玻璃纤维管进行热压封端，即可得到注入胶黏剂的玻璃纤维管。
制备例2
注入胶黏剂的玻璃纤维管，其制备步骤如下：
1)将废弃玻璃进行粉碎、加热，得到玻璃液；
2)将玻璃液注入模具中，制得一端密封一端敞开的玻璃纤维管，玻璃纤维管的外径为4mm，长度为10cm，壁厚为0.5mm，在玻璃纤维管内注入液态的胶黏剂，胶黏剂注入量为玻璃纤维管容积的70％，然后将得到的玻璃纤维管进行热压封端，即可得到注入胶黏剂的玻璃纤维管。
制备例3
注入胶黏剂的玻璃纤维管，其制备步骤如下：
1)将废弃玻璃进行粉碎、加热，得到玻璃液；
2)将玻璃液注入模具中，制得一端密封一端敞开的玻璃纤维管，玻璃纤维管的外径为3mm，长度为13cm，壁厚为0.4mm，在玻璃纤维管内注入液态的胶黏剂，胶黏剂注入量为玻璃纤维管容积的75％，然后将得到的玻璃纤维管进行热压封端，即可得到注入胶黏剂的玻璃纤维管。
制备例4
注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管，其制备步骤如下：
1)将废弃玻璃进行粉碎、加热，得到玻璃液，将玻璃液注入模具中，制得一端密封一端敞开的玻璃纤维管，玻璃纤维管的外径为2mm，长度为12cm，壁厚为0.3mm；
2)配制160g/L的柠檬酸溶液，将其注入到所述步骤1)的玻璃纤维管内，柠檬酸溶液的注入量为玻璃纤维管容积的75％，然后通过热压封端，即可得到注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管。
制备例5
注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管，其制备步骤如下：
1)将废弃玻璃进行粉碎、加热，得到玻璃液，将玻璃液注入模具中，制得一端密封一端敞开的玻璃纤维管，玻璃纤维管的外径为3mm，长度为8cm，壁厚为0.5mm；
2)配制150g/L的柠檬酸溶液，将其注入到所述步骤1)的玻璃纤维管内，柠檬酸溶液的注入量为玻璃纤维管容积的85％，然后通过热压封端，即可得到注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管。
制备例6
注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管，其制备步骤如下：
1)将废弃玻璃进行粉碎、加热，得到玻璃液，将玻璃液注入模具中，制得一端密封一端敞开的玻璃纤维管，玻璃纤维管的外径为2.5mm，长度为10cm，壁厚为0.4mm；
2)配制155g/L的柠檬酸溶液，将其注入到所述步骤1)的玻璃纤维管内，柠檬酸溶液的注入量为玻璃纤维管容积的80％，然后通过热压封端，即可得到注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管。
实施例
实施例1-5
实施例1-5的一种自修复抗裂混凝土，其各原料如表1所示，其制备步骤如下：
将硅酸盐水泥、粉煤灰、细砂、注入胶黏剂的玻璃纤维管和注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管，搅拌均匀后，加入石子继续搅拌均匀，然后加入水、氯化钙、碳酸氢钙和减水剂，搅拌均匀，即可得到自修复抗裂混凝土；
其中，胶黏剂的玻璃纤维管来自制备例1，注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管来自制备例4。
表1实施例1-5的自修复抗裂混凝土的各原料与各原料用量(kg)
Figure BDA0002963848920000051
实施例6
一种自修复抗裂混凝土，与实施例4的不同之处在于，注入胶黏剂的玻璃纤维管来自制备例2，其余步骤与实施例均相同。
实施例7
一种自修复抗裂混凝土，与实施例4的不同之处在于，注入胶黏剂的玻璃纤维管来自制备例3，其余步骤与实施例均相同。
实施例8
一种自修复抗裂混凝土，与实施例4的不同之处在于，注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管来自制备例5，其余步骤与实施例均相同。
实施例9
一种自修复抗裂混凝土，与实施例4的不同之处在于，注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管来自制备例6，其余步骤与实施例均相同。
对比例
对比例1
一种自修复抗裂混凝土，与实施例4的不同之处在于，注入胶黏剂的玻璃纤维管替换为等重量份的玻璃纤维管。
对比例2
一种自修复抗裂混凝土，与实施例4的不同之处在于，注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管替换为等重量份的玻璃纤维管。
对比例3
一种自修复抗裂混凝土，与实施例4的不同之处在于，注入胶黏剂的玻璃纤维管和注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管均替换为等重量份的玻璃纤维管。
对比例4
一种自修复抗裂混凝土，与实施例4的不同之处在于，注入胶黏剂的玻璃纤维管和注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管的添加量均为0。
性能检测试验
检测方法/试验方法
分别按照实施例1-9和对比例1-4的方法进行制备混凝土，并且其养护步骤相同。然后按照GB/T50081-2002中的方法对混凝土进行力学性能测试。参照GB/T50082-2009，普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准，分别对其进行测试。其检测结果如表2所示。
表2实施例1-9和对比例1-4的混凝土的检测结果
Figure BDA0002963848920000071
从表2的检测数据可以看出，本申请制备的自修复抗裂混凝土的抗渗等级均达到P20以上，其初开裂时间均在68min以上。其7d抗压强度均高于对比例4。并且其180d抗压强度均能够达到58.1Mpa以上，说明本申请的自修复抗裂混凝土在应用时，可以有较好的自修复效果，适合长期使用。
从实施例4和实施例6-7的检测数据可以看出，应用制备例1-3得到的注入胶黏剂的玻璃纤维管制备的混凝土在各项性能上无明显区别。
从实施例4和实施例8-9的检测数据可以看出，应用制备例4-6得到的注入胶黏剂的玻璃纤维管制备的混凝土在各项性能上无明显区别。
从实施例4和对比例1-2的数据可以看出，注入胶黏剂的玻璃纤维管和注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管对混凝土的抗渗性能具有协同作用。
从对比例3-4的检测数据可以看出，玻璃纤维管对混凝土的抗渗性能有一定的提高作用，是由于玻璃纤维管可以对混凝土中的空隙有一定的阻隔作用，使其空隙的连通性降低。但玻璃纤维管会使混凝土的抗压强度在一定程度上降低。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种自修复抗裂混凝土，其特征在于，其由包括以下重量份的原料制备而成：硅酸盐水泥100-110份、粉煤灰10-15份、细砂140-160份、石子200-220份、水40-45份、氯化钙16-20份、碳酸氢钙10-15份、减水剂0.7-1.4份、注入胶黏剂的玻璃纤维管16-20份、注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管17-22份；
所述注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管的制备如下：
1）将废弃玻璃进行粉碎、加热，得到玻璃液，将玻璃液注入模具中，制得一端密封一端敞开的玻璃纤维管；
2）配制150-160g/L的柠檬酸溶液，将其注入到所述步骤1）的玻璃纤维管内，然后通过热压封端，即可得到注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管；
所述注入胶黏剂的玻璃纤维管的制备步骤如下：
1）将废弃玻璃进行粉碎、加热，得到玻璃液；
2）将玻璃液注入模具中，制得一端密封一端敞开的玻璃纤维管，在玻璃纤维管内注入液态的胶黏剂，然后将得到的玻璃纤维管进行热压封端，即可得到注入胶黏剂的玻璃纤维管；
所述胶黏剂为环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的一种自修复抗裂混凝土，其特征在于：所述注入胶黏剂的玻璃纤维管的外径为2-4mm，长度为10-15cm，壁厚为0.3-0.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种自修复抗裂混凝土，其特征在于：所述注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管的外径为2-3mm，长度为8-12cm，壁厚为0.3-0.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种自修复抗裂混凝土，其特征在于：所述胶黏剂注入量为玻璃纤维管容积的70-80%。
5.根据权利要求1所述的一种自修复抗裂混凝土，其特征在于：所述柠檬酸溶液的注入量为玻璃纤维管容积的75-85%。
6.根据权利要求1所述的一种自修复抗裂混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
7.一种权利要求1-6任一所述的一种自修复抗裂混凝土的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：
将硅酸盐水泥、粉煤灰、细砂、注入胶黏剂的玻璃纤维管和注入柠檬酸溶液的玻璃纤维管，搅拌均匀后，加入石子继续搅拌均匀，然后加入水、氯化钙、碳酸氢钙和减水剂，搅拌均匀，即可得到自修复抗裂混凝土。
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