CN114230273A - 一种裂缝自修复型混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种裂缝自修复型混凝土及其制备方法，以重量份数计，所述混凝土的原料组成包括：硅酸盐水泥80～100份；骨料250～400份；水20～50份；氨基酸10～50份；氯化钙10～50份；尿素10～50份。本发明利用氨基酸对钙离子的鳌合作用，增大了钙离子的迁移性能，提高了混凝土裂缝中钙离子的浓度；氯化钙不仅可以补充钙离子，还因其易溶于水，放出大量的热，并使水溶液呈微酸性，有利于促使尿素发生水解反应，提高了碳酸根离子的浓度，从而促进碳酸钙沉淀的生成，实现混凝土裂缝自修复的效果。

Description

一种裂缝自修复型混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种具有自愈合性能的混凝土材料及其制备方法。

背景技术

混凝土是世界上使用最广泛的建筑材料，但它是一种脆性材料，通常受设计、施工和周围环境的影响，混凝土在服役过程中其结构内部不可避免地会产生微裂缝，继而引发有害介质侵蚀、钢筋锈蚀、承载能力降低等一系列耐久性问题，再加上修复技术和能力的局限性，混凝土中的这些微观损伤难以得到有效检测和修复，从而造成系统性的安全隐患。

并非所有的初始微裂纹都会发展成有害或不稳定的裂纹。许多研究报告，在某些情况下，混凝土中的小裂缝可以愈合，这种现象被称为混凝土的“自愈”。自愈的主要原因被认为是基于化学、物理和机械的过程，据报道，碳酸钙沉淀是影响混凝土自愈的最重要因素。除了混凝土的自体愈合外，也可以通过在基质中加入特定的修复剂来修复裂缝。为了提高混凝土的自修复能力，人们提出了各种各样的修复剂，大多数修复剂是化学类物质，其修复性能有待进一步提高。

发明内容

本发明第一方面提供了一种配比新颖的裂缝自修复型混凝土配方。

本发明第二方面提供了上述裂缝自修复型混凝土的制备方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种裂缝自修复型混凝土，以重量份数计，其原料组成包括：

硅酸盐水泥80～100份；

骨料250～400份；

水20～50份；

氨基酸10～50份；

氯化钙10～50份；

尿素10～50份。

可选地，所述氨基酸为酸性氨基酸。

可选地，所述骨料为质量比为(1～3)：1的粗骨料和细骨料；所述粗骨料为连续级配碎石，其粒径为10～25mm；所述细骨料为砂子，粒径小于5mm。

进一步地，本发明的裂缝自修复型混凝土原料中还包括酪蛋白10～30份。

进一步地，本发明的裂缝自修复型混凝土原料中还包括还包括增强纤维10～30份，所述增强纤维为聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈基碳纤维或聚丙烯纤维中的一种或多种。

可选地，所述增强纤维的长度为5～15mm、直径为5～10μm。

进一步地，本发明的裂缝自修复型混凝土原料中还包括粉煤灰1～5份、矿粉1～5份、硅灰1～5份。

进一步地，本发明的裂缝自修复型混凝土原料中还包括减水剂0.1～0.5份。

本发明制备上述裂缝自修复型混凝土的方法包括，将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙和尿素混合均匀，再加入水搅拌；或者

将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙、尿素和酪蛋白混合均匀，再加入水搅拌；或者

将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙、尿素、酪蛋白和增强纤维混合均匀，再加入水搅拌；或者

将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙、尿素、酪蛋白、增强纤维、粉煤灰、矿粉、硅灰混合均匀，再加入水搅拌。

当使用减水剂时，先将减水剂溶解于水中，再将其加入到干料拌合物中，具体为：

将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙和尿素混合均匀，再加入溶解有减水剂的水，搅拌；或者

将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙、尿素和酪蛋白混合均匀，再加入溶解有减水剂的水，搅拌；或者

将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙、尿素、酪蛋白和增强纤维混合均匀，再加入溶解有减水剂的水，搅拌；或者

将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙、尿素、酪蛋白、增强纤维、粉煤灰、矿粉、硅灰混合均匀，再加入溶解有减水剂的水，搅拌。

与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下优点：

1、本发明提供的裂缝自修复型混凝土，通过在常规混凝土原料中添加适量的氨基酸、氯化钙和尿素，利用氨基酸对钙离子的鳌合作用，增大了混凝土中钙离子的迁移性能，从而提高混凝土裂缝中钙离子的浓度；氯化钙的加入，一方面可以补充钙离子，另一方面氯化钙易溶于水，同时释放出大量的热，并使水溶液呈微酸性，继而促使尿素发生水解反应，生成氨气和二氧化碳，由此可提高混凝土中碳酸根离子的浓度，促进碳酸钙沉淀的生成，从而完成对混凝土裂缝的填补和修复，实现混凝土裂缝自修复的效果。另外，氯化钙还能克服氨基酸对混凝土造成的缓凝。

2、本发明提供的裂缝自修复型混凝土，通过在其原料中添加酪蛋白，利用酪蛋白能与钙离子结合形成可溶性复合物、以及酪蛋白遇水后迅速膨胀的特性，这样酪蛋白可在混凝土裂缝中携带钙离子自由扩散，使裂缝内的未完全水化的水泥颗粒、水、钙离子可以充分接触，从而确保水泥的充分水化，实现混凝土裂缝的自修复。

3、本发明提供的裂缝自修复型混凝土，通过在其原料中添加聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈基碳纤维、聚丙烯纤维等增强纤维，这些纤维强度高、耐磨、耐疲劳、耐酸碱，与水泥有良好的亲和力和结合性，预埋入混凝土中能够长时间不发霉、不腐烂、不虫蛀，可以为混凝土裂缝自修复提供稳定的网状骨架支撑作用，进一步提升自修复效果。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。下述实施例中使用的试剂除有特殊说明外均为市售。

实施例1

本实施例提供的裂缝自修复型混凝土，其原料组成为：

硅酸盐水泥80重量份；

粗骨料300重量份，其为粒径10～25mm的连续级配碎石；

细骨料100重量份，为粒径0.5～4.5mm的砂子；

水35重量份；

谷氨酸20重量份；

氯化钙30重量份；

尿素10重量份。

将上述重量份的硅酸盐水泥、粗骨料、细骨料、谷氨酸、氯化钙和尿素混合均匀，再加入水，搅拌均匀，即得裂缝自修复型混凝土。

根据GB 18445-2012标准，测得本实施例的混凝土56d二次抗渗条件下的抗渗压力比大于260％。

实施例2

本实施例提供的裂缝自修复型混凝土，其原料组成为：

硅酸盐水泥90重量份；

粗骨料170重量份，其为粒径10～25mm的连续级配碎石；

细骨料80重量份，为粒径0.5～4.5mm的砂子；

水50重量份；

天冬氨酸40重量份；

氯化钙50重量份；

尿素30重量份；

酪蛋白20重量份。

将上述重量份的硅酸盐水泥、粗骨料、细骨料、天冬氨酸、氯化钙、酪蛋白和尿素混合均匀，再加入水，搅拌均匀，即得裂缝自修复型混凝土。

根据GB 18445-2012标准，测得本实施例的混凝土56d二次抗渗条件下的抗渗压力比大于300％。

实施例3

本实施例提供的裂缝自修复型混凝土，其原料组成为：

硅酸盐水泥100重量份；

粗骨料180重量份，为粒径10～25mm的连续级配碎石；

细骨料180重量份，为粒径0.5～4.5mm的砂子；

水20重量份；

谷氨酸10重量份；

氯化钙10重量份；

尿素35重量份；

聚乙烯醇纤维20重量份；

氨基磺酸钠减水剂0.3重量份。

将氨基磺酸钠减水剂溶于水中形成减水剂溶液，将上述重量份的硅酸盐水泥、粗骨料、细骨料、谷氨酸、氯化钙、聚乙烯醇纤维和尿素混合均匀，再加入减水剂溶液搅拌均匀，即得裂缝自修复型混凝土。

根据GB 18445-2012标准，测得本实施例的混凝土56d二次抗渗条件下的抗渗压力比大于300％。

实施例4

本实施例提供的裂缝自修复型混凝土，其原料组成为：

硅酸盐水泥90重量份；

粗骨料210重量份，为粒径10～25mm的连续级配碎石；

细骨料120重量份，为粒径0.5～4.5mm的砂子；

水40重量份；

赖氨酸50重量份；

氯化钙40重量份；

尿素50重量份；

聚丙烯纤维30重量份；

酪蛋白10重量份；

粉煤灰3重量份；

矿粉2重量份；

硅灰5重量份。

将上述重量份的硅酸盐水泥、粗骨料、细骨料、赖氨酸、氯化钙、聚丙烯纤维、酪蛋白、粉煤灰、矿粉、硅灰和尿素混合均匀，再加入水搅拌均匀，即得裂缝自修复型混凝土。

根据GB 18445-2012标准，测得本实施例的混凝土56d二次抗渗条件下的抗渗压力比大于300％。

实施例5

本实施例提供的裂缝自修复型混凝土，其原料组成为：

硅酸盐水泥100重量份；

粗骨料260重量份，为粒径10～25mm的连续级配碎石；

细骨料130重量份，为粒径0.5～4.5mm的砂子；

水20重量份；

谷氨酸30重量份；

氯化钙50重量份；

尿素50重量份；

聚丙烯纤维30重量份；

酪蛋白20重量份；

粉煤灰5重量份；

矿粉5重量份；

硅灰3重量份。

将上述重量份的硅酸盐水泥、粗骨料、细骨料、谷氨酸、氯化钙、聚丙烯纤维、酪蛋白、粉煤灰、矿粉、硅灰和尿素混合均匀，再加入水搅拌均匀，即得裂缝自修复型混凝土。

根据GB 18445-2012标准，测得本实施例的混凝土56d二次抗渗条件下的抗渗压力比大于300％。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种裂缝自修复型混凝土，其特征在于，以重量份数计，其原料组成包括：

硅酸盐水泥80～100份；

骨料250～400份；

水20～50份；

氨基酸10～50份；

氯化钙10～50份；

尿素10～50份。

2.根据权利要求1所述的裂缝自修复型混凝土，所述氨基酸为酸性氨基酸。

3.根据权利要求1或2所述的裂缝自修复型混凝土，所述骨料为质量比为(1～3)：1的粗骨料和细骨料；所述粗骨料为连续级配碎石，其粒径为10～25mm；所述细骨料为砂子，粒径小于5mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的裂缝自修复型混凝土，其特征在于，还包括：酪蛋白10～30份。

5.根据权利要求1-4任一项所述的裂缝自修复型混凝土，其特征在于，还包括：增强纤维10～30份，所述增强纤维为聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈基碳纤维或聚丙烯纤维中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的裂缝自修复型混凝土，其特征在于，所述增强纤维的长度为5～15mm、直径为5～10μm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的裂缝自修复型混凝土，其特征在于，还包括：粉煤灰1～5份、矿粉1～5份、硅灰1～5份。

8.根据权利要求1-7任一项所述的裂缝自修复型混凝土，其特征在于，还包括：减水剂0.1～0.5份。

9.一种制备权利要求1-7任一项所述的裂缝自修复型混凝土的方法，其特征在于，将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙和尿素混合均匀，再加入水搅拌；或者

将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙、尿素和酪蛋白混合均匀，再加入水搅拌；或者

将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙、尿素、酪蛋白和增强纤维混合均匀，再加入水搅拌；或者

将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙、尿素、酪蛋白、增强纤维、粉煤灰、矿粉、硅灰混合均匀，再加入水搅拌。

10.一种制备权利要求8所述的裂缝自修复型混凝土的方法，其特征在于，将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙和尿素混合均匀，再加入溶解有减水剂的水，搅拌；或者

将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙、尿素和酪蛋白混合均匀，再加入溶解有减水剂的水，搅拌；或者

将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙、尿素、酪蛋白和增强纤维混合均匀，再加入溶解有减水剂的水，搅拌；或者

将硅酸盐水泥、骨料、氨基酸、氯化钙、尿素、酪蛋白、增强纤维、粉煤灰、矿粉、硅灰混合均匀，再加入溶解有减水剂的水，搅拌。