CN115010440A - 一种抗裂自修复混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及建筑材料技术领域，具体公开了一种抗裂自修复混凝土及其制备方法。抗裂自修复混凝土包括如下重量份数的原料：水泥440‑480份、拌合水190‑210份、砂700‑800份、石950‑1200份、减水剂4‑5份、裂缝预防修复材料24.5‑66份；其中，所述裂缝预防修复材料包括相变材料、微胶囊材料和芯材固化剂，以所述裂缝预防修复材料为基准，所述裂缝预防修复材料包括相变材料11‑24份、微胶囊材料9‑28份和芯材固化剂4.5‑4份。本申请具有提高混凝土裂缝修复效果和提高混凝土裂缝修复及时性的优点。

Description

一种抗裂自修复混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种抗裂自修复混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土作为最常用的建筑材料，具有来源广、抗压强度高、耐火性好、施工方便等优点，因此被大量应用于工程建设之中。然而混凝土属异质性材料，脆性大，在服役过程中受外部荷载、温度、湿度变化、腐蚀碳化、收缩反应和泌水等因素的影响，裂缝的产生几乎不可避免。混凝土产生裂缝后会影响建筑物的外在美观和使用的安全性，随着混凝土的裂缝深度加大，负载能力将会急剧减小；同时，裂缝会成为环境中有害离子(Cl^-和SO₄ ^2-等)渗透进入混凝土内部的通道，加剧混凝土发生化学侵蚀及其内部钢筋的锈蚀，导致混凝土的耐久性降低，大大缩短混凝土的使用寿命。

目前修复混凝土中裂缝的方法主要是通过外加压力向混凝土裂缝中注入补强胶液，从而封堵裂缝，进而实现混凝土的裂缝修复。

现有技术中通过外加压力向混凝土裂缝中注入补强胶液的过程中，补强胶液无法完全渗入到混凝土裂缝中，无法有效修复产生裂缝的混凝土，并且，现有修复技术不能及时对产生裂缝的混凝土进行补强作用，具有一定的滞后性。

发明内容

为了提高混凝土裂缝修复效果并提高混凝土裂缝修复的及时性，本申请提供一种抗裂自修复混凝土及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种抗裂自修复混凝土，采用如下的技术方案：

一种抗裂自修复混凝土，包括如下重量份数的原料：水泥440-480份、拌合水190-210份、砂700-800份、石950-1200份、减水剂4-5份、裂缝预防修复材料24.5-66份；

其中，所述裂缝预防修复材料包括相变材料、微胶囊材料和芯材固化剂，以所述裂缝预防修复材料为基准，所述裂缝预防修复材料包括相变材料11-24份、微胶囊材料9-28份和芯材固化剂4.5-14份。

通过采用上述技术方案，混凝土在水化初期由于水化热的影响，混凝土内外部产生较大温差，尤其是大体积混凝土，其内外温差高，此时，混凝土结构内部由于温度收缩应力，会产生较多的裂缝，从而破坏混凝土结构的稳定性；另外，在混凝土服役过程中也会由于荷载作用、收缩作用，使混凝土内部产生裂缝，这些裂缝往往在混凝土内部产生，无法及时被观测到，也无法被及时修复，进而对混凝土结构的力学性能和耐久性产生极大的负面影响。

通过在混凝土中添加相变材料和微胶囊材料，一方面，相变材料在混凝土水化过程中能够及时吸收混凝土内部水化热量，降低混凝土内外温度的差值，降低混凝土因温度应力产生裂缝的情况出现；另一方面，微胶囊材料能够及时感知到混凝土结构中产生微裂缝的情况，并在微裂缝出现的前期，在裂缝尖端的应力作用下，将核壳结构内部的芯材释放到混凝土裂缝中，并与混凝土中的芯材固化剂反应、实现封堵裂缝的效果，进而及时有效的修复裂缝，降低裂缝修复的滞后性。

可选的，以所述微胶囊材料为基准，所述微胶囊材料包括如下重量份数的原料：三聚氰胺2-3份、苯酚7-9份、甲醛12-14份、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷0.2-0.3份、乙醇4-8.5份、纳米SiC3.5-6.5份、环氧树脂10-15份、稀释剂2-3份、分散剂0.6-0.9份、海藻酸钠水溶液2-5份、固化剂4-6份。

通过采用上述技术方案，合成的微胶囊材料囊壁中含有酚醛树脂，酚醛树脂的刚性和脆性高，且其物理力学性能可调节，能够降低在混凝土成型的搅拌过程中囊壁破裂的风险；海藻酸钠的粘附性和降解性可以控制缩聚速率，降低合成囊壁材料的过程中使用的甲醛的毒性，并且在降低微胶囊材料粒径的同时提高微胶囊材料的粒径的平均度、热稳定性和包覆率，微胶囊材料粒径越均一，即粒径分布越窄时，其所具备的应用价值越高：微胶囊材料粒径越小，比表面积越大，微胶囊材料与水泥之间接触面积越大，界面结合力越强，从而微胶囊材料能够灵敏的感知混凝土体系中裂缝的出现，进而破裂释放出内部芯材，提高微胶囊材料修复裂缝的及时性。

纳米碳化硅接枝在微胶囊材料表面后，首先，提高微胶囊材料在混凝土体系中的稳定性，进一步降低混凝土成型过程中微胶囊材料在剪切力的作用下被破坏的情况出现；其次，降低微胶囊材料对温度的敏感性，降低微胶囊材料因混凝土水化放热而导致内部芯材流出的情况出现，使微胶囊材料能够稳定的在混凝土中存在，直至混凝土内部出现裂缝时，在裂缝尖端的应力作用下，其内部芯材流出，从而使微胶囊材料能及时修复混凝土微裂缝；最后，提高微胶囊材料在混凝土中的分散性，降低微胶囊材料在混凝土中的团聚效应，使微胶囊材料均匀地分散在混凝土体系中，从而使微胶囊材料对混凝土中的裂缝修复效果更加显著。

可选的，所述微胶囊材料由包括如下步骤的制备方法得到：

S1：三聚氰胺、苯酚和甲醛混合得到预聚体系，调节预聚体系pH为8-9后，加热一段时间后冷却制得预聚体；

将γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷分散到乙醇中得到疏水体系，调节疏水体系pH值为4-5后，加入纳米SiC，加热、过滤、干燥、粉碎，得到疏水改性纳米SiC；将疏水改性纳米SiC与环氧树脂、稀释剂、分散剂与蒸馏水混合，加热并搅拌一段时间得到芯料混合物；

S2:将预聚体、芯料混合物、海藻酸钠水溶液混合，加热搅拌一段时间得到混合体系，并调节混合体系pH值至2-4后，向以上混合体系中加入固化剂得到微胶囊体系，继续反应一段时间后，调节微胶囊体系pH值为6.5-7.5时，干燥得到微胶囊材料。

蒸馏水能够将环氧树脂、稀释剂和分散剂等分散均匀即可。

通过采用上述技术方案，使各原料之间充分反应，制备得到粒径均一、在混凝土中稳定性优、分散性好的微胶囊材料。

可选的，所述S1中制备预聚体的过程中加热温度为为60-80℃，加热时间为0.5-1.5h；S1中制备疏水改性纳米SiC的过程中加热温度为70-90℃，加热时间为2-4h；S1中制备芯料混合物的过程中加热温度为40-60℃，搅拌转速为800-3000r/min，加热搅拌时间为1-2h；S2中将预聚体、芯料混合物、海藻酸钠水溶液和混合制备微胶囊材料的过程中，加热温度为65-75℃，搅拌转速为500-700r/min，加热搅拌时间为45-60min；S2中加入固化剂后继续反应的时间为1-2h。

通过采用上述技术方案，使各原料之间充分反应，制备得到粒径均一、在混凝土中稳定性优、分散性好的微胶囊材料。

可选的，所述纳米SiC的粒径为30-350nm。

通过采用上述技术方案，使纳米SiC能够与微胶囊材料紧密结合，进而提高微胶囊材料的稳定性和在混凝土中的分散性。

可选的，所述海藻酸钠水溶液质量浓度为5％-15％。

通过采用上述技术方案，降低微胶囊材料的粒径，提高微胶囊材料粒径的平均度和均一性，使微胶囊材料与胶凝材料结合的更紧密，从而提高微胶囊材料在混凝土中感知裂缝的敏感性，进而提高微胶囊材料对混凝土裂缝的修复效果。

可选的，所述芯材固化剂选自二乙烯三胺、2-甲基咪唑中的任意一种。

通过采用上述技术方案，芯材固化剂与从微胶囊中流出的囊芯物质反应，从而封堵混凝土裂缝，提高微胶囊材料对混凝土裂缝的修复效果。

可选的，所述相变材料选自硬脂酸丁酯、石蜡中的任意一种或两种组合。

通过采用上述技术方案，在混凝土水化初期，有效地降低混凝土水化热对混凝土内部结构的影响，降低因水化热使混凝土内部产生裂缝的情况出现。

第二方面，本申请提供一种抗裂自修复混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种抗裂自修复混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将芯材固化剂、减水剂与拌合水混合，得到液体混合物；

步骤二，将液体混合物与水泥、砂、石、相变材料和微胶囊材料混合、搅拌、成型，制备得到抗裂自修复混凝土。

通过采用上述技术方案，通过采用上述技术方案，各原料分批拌合、充分混合，使各原料充分配合使用、发挥作用，制得抗裂自修复混凝土，上述制备方法简单高效，便于工业化生产。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1.一方面，本申请中使用相变材料，降低混凝土内外温度的差值，降低混凝土因温度应力产生裂缝的情况出现；另一方面，微胶囊材料能够及时感知到混凝土结构中产生微裂缝的情况，降低混凝土裂缝修复的滞后性。

2.本申请采用苯酚、海藻酸钠和疏水改性纳米SiC，使微胶囊囊壁中含有酚醛树脂，酚醛树脂能够降低在混凝土成型的搅拌过程中囊壁破裂的风险，进而提高微胶囊材料在混凝土体系中的稳定性，降低微胶囊材料在混凝土拌合过程中破裂的风险；而海藻酸钠的粘附性和降解性可以控制缩聚速率，在降低甲醛毒性的同时、降低微胶囊材料粒径、提高微胶囊材料的粒径平均度和包覆率，从而微胶囊能够灵敏的感知混凝土体系中裂缝的出现，使更多的微胶囊裂缝能够被裂缝尖端应力触发，释放其内部芯材，从而提高微胶囊材料修复混凝土裂缝的效果和及时性。

疏水改性纳米碳化硅接枝在微胶囊表面后，与囊壁上的酚醛树脂共同作用，进一步降低微胶囊材料在混凝土成型过程中受剪切力作用被破坏的情况出现；并且，疏水改性纳米碳化硅能够降低微胶囊材料对温度的敏感性，使微胶囊材料能够稳定的在混凝土中存在，直至混凝土内部出现裂缝时，在裂缝尖端的应力作用下，使其内部芯材流出，使更多的微胶囊材料能够参与到混凝土裂缝修复中，进而提高微胶囊材料对混凝土裂缝的修复效果；最后，疏水改性纳米碳化硅能够降低微胶囊材料在混凝土中的团聚效应，使微胶囊材料均匀地分散在混凝土体系中，从而提高微胶囊材料对混凝土裂缝的修复效果。

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。

微胶囊材料的制备例

本制备例中，S1中制备得到预聚体的过程中，使用三乙醇胺调节pH值；S1中制备疏水改性纳米SiC的过程中，使用乙酸调节pH值；S2中使用的固化剂为质量浓度40-50％的间苯二酚水溶液；S2中制备微胶囊材料的过程中，加入固化剂之前，使用质量浓度20-30％的稀硫酸调节pH值；S2中制备微胶囊材料的过程中，加入固化剂之后，使用质量浓度30-40％的氢氧化钠水溶液调节pH值。

制备例1

一种微胶囊材料，包括如下重量的原料：

三聚氰胺2g、苯酚7g、甲醛12g、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷0.2g、乙醇4g、纳米SiC3.5g、环氧树脂10g、正丁基缩水甘油醚2g、十二烷基苯磺酸钠0.6g、海藻酸钠水溶液2g、质量浓度40％的间苯二酚水溶液6g。

一种微胶囊材料，由如下步骤制备得到：

S1：将三聚氰胺、苯酚和甲醛混合得到预聚体系，使用三乙醇胺调节预聚体系pH为8后在温度60℃下加热1.5h，随后冷却至室温制得预聚体；

将γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷分散到乙醇中得到疏水体系，使用乙酸调节疏水体系pH值为4后加入纳米SiC，在70℃下加热4h后过滤、干燥、粉碎，得到疏水改性纳米SiC；将疏水改性纳米SiC与环氧树脂、正丁基缩水甘油醚、十二烷基苯磺酸钠与蒸馏水混合，直至混合物完全溶解并均匀分散在蒸馏水中后，在40℃下以转速3000r/min加热搅拌1h得到芯料混合物；

S2:将预聚体、芯料混合物、海藻酸钠水溶液混合，在65℃下以转速700r/min加热搅拌45min得到混合体系，并用质量浓度20％的稀硫酸调节混合体系pH值至2后，向以上混合体系中加入质量浓度40％的间苯二酚水溶液得到微胶囊体系，继续反应1h后，使用质量浓度30％的氢氧化钠水溶液调节微胶囊体系pH值为6.5时，干燥得到微胶囊材料。

制备例2

一种微胶囊材料，包括如下重量的原料：

三聚氰胺3g、苯酚9g、甲醛14g、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷0.3g、乙醇8.5g、纳米SiC6.5g、环氧树脂15g、正丁酸异丙酯3g、聚乙烯醇0.9g、海藻酸钠水溶液5g、质量浓度50％的间苯二酚水溶液4g。

一种微胶囊材料，由如下步骤制备得到：

S1：将三聚氰胺、苯酚和甲醛混合得到预聚体系，使用三乙醇胺调节预聚体系pH为9后在80℃下加热0.5h，随后冷却至室温制得预聚体；

将γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷分散到乙醇中得到疏水体系，使用乙酸调节疏水体系pH值为5后加入纳米SiC，在90℃下加热2h后过滤、干燥、粉碎，得到疏水改性纳米SiC；将疏水改性纳米SiC与环氧树脂、正丁酸异丙酯、聚乙烯醇与蒸馏水混合，直至混合物完全溶解并均匀分散在蒸馏水中，在60℃下以转速800r/min加热搅拌2h得到芯料混合物；

S2:将预聚体、芯料混合物、海藻酸钠水溶液混合，在75℃下以转速500r/min加热搅拌60min得到混合体系，并用质量浓度30％的稀硫酸调节混合体系pH值至4后，向以上混合体系中加入质量浓度50％的间苯二酚水溶液得到微胶囊体系，继续反应2h后，使用质量浓度40％的氢氧化钠水溶液调节微胶囊体系pH值为7.5时，干燥得到微胶囊材料。

制备例3

一种微胶囊材料，包括如下重量的原料：

三聚氰胺2.5g、苯酚8g、甲醛13g、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷0.25g、乙醇6.5g、纳米SiC5g、环氧树脂13g、正丁酸异丙酯2.5g、十二烷基苯磺酸钠0.8g、海藻酸钠水溶液3.5g、质量浓度45％的间苯二酚水溶液5g。

一种微胶囊材料，由如下步骤制备得到：

S1：将三聚氰胺、苯酚和甲醛混合得到预聚体系，使用三乙醇胺调节预聚体系pH为8.5后在70℃下加热1h，随后冷却至室温制得预聚体；

将γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷分散到乙醇中得到疏水体系，使用乙酸调节疏水体系pH值为4.5后加入纳米SiC，在80℃下加热3h后过滤、干燥、粉碎，得到疏水改性纳米SiC；将疏水改性纳米SiC与环氧树脂、正丁酸异丙酯、十二烷基苯磺酸钠与蒸馏水混合，直至混合物完全溶解并均匀分散在蒸馏水中，在50℃下以转速1900r/min加热搅拌1.5h得到芯料混合物；

S2:将预聚体、芯料混合物、海藻酸钠水溶液混合，在70℃下以转速600r/min加热搅拌52min得到混合体系，并用质量浓度25％的稀硫酸调节混合体系pH值至4后，向以上混合体系中加入质量浓度45％的间苯二酚水溶液得到微胶囊体系，继续反应1.5h后，使用质量浓度35％的氢氧化钠水溶液调节微胶囊体系pH值为7时，干燥得到微胶囊材料。

制备例4

一种微胶囊材料，与制备例3的不同之处在于，制备过程中不使用苯酚。

制备例5

一种微胶囊材料，与制备例3的不同之处在于，制备过程中使用的纳米SiC的粒径大于350nm。

制备例6

一种微胶囊材料，与制备例3的不同之处在于，制备过程中使用的纳米SiC不做疏水改性处理。

制备例7

一种微胶囊材料，与制备例3的不同之处在于，制备过程中使用的海藻酸钠水溶液的质量浓度为1％。

制备例8

一种微胶囊材料，与制备例3的不同之处在于，制备过程中使用的海藻酸钠水溶液的质量浓度为20％。

制备例9

一种微胶囊材料，与制备例3的不同之处在于，制备过程中不使用海藻酸钠水溶液。

实施例

本实施例中，制备抗裂自修复混凝土时，使用的水泥为海螺牌P.O.42.5，减水剂为聚羧酸型减水剂。

实施例1

一种抗裂自修复混凝土，包括如下重量的原料：

水泥440kg、拌合水190kg、砂700kg、石950kg、减水剂4kg、裂缝预防修复材料24.5kg，其中包括硬脂酸丁酯11kg、微胶囊材料9kg和二乙烯三胺4.5kg，其中，微胶囊材料由制备例1制备得到。

一种抗裂自修复混凝土，由以下步骤制备得到：

步骤一，将二乙烯三胺、减水剂与拌合水混合，得到液体混合物；

步骤二，将液体混合物与水泥、砂、石、硬脂酸丁酯和微胶囊材料混合、搅拌、成型，制备得到抗裂自修复混凝土。

实施例2

一种抗裂自修复混凝土，包括如下重量的原料：

水泥480kg、拌合水210kg、砂800kg、石1200kg、减水剂5kg、裂缝预防修复材料66kg，其中包括石蜡24kg、微胶囊材料28kg和2-甲基咪唑14kg，其中，微胶囊材料由制备例2制备得到。

一种抗裂自修复混凝土，由以下步骤制备得到：

步骤一，将2-甲基咪唑、减水剂与拌合水混合，得到液体混合物；

步骤二，将液体混合物与水泥、砂、石、石蜡和微胶囊材料混合、搅拌、成型，制备得到抗裂自修复混凝土。

实施例3

一种抗裂自修复混凝土，包括如下重量的原料：

水泥460kg、拌合水200kg、砂750kg、石1100kg、减水剂4.5kg、裂缝预防修复材料45kg，其中包括硬脂酸丁酯18kg、微胶囊材料18kg和2-甲基咪唑9kg，其中，微胶囊材料由制备例3制备得到。

一种抗裂自修复混凝土，由以下步骤制备得到：

步骤一，将2-甲基咪唑、减水剂与拌合水混合，得到液体混合物；

步骤二，将液体混合物与水泥、砂、石、硬脂酸丁酯和微胶囊材料混合、搅拌、成型，制备得到抗裂自修复混凝土。

实施例4

一种抗裂自修复混凝土，与实施例3相比较，实施例4-9使用的微胶囊材料分别由制备例4-9制得，具体如表1所示。

表1

实施例

实施例4

实施例5

实施例6

实施例7

实施例8

实施例9

制备例

制备例4

制备例5

制备例6

制备例7

制备例8

制备例9

对比例

对比例1

一种抗裂自修复混凝土，与实施例3相比较，制备过程中不使用微胶囊材料。

检测方法

一、混凝土力学性能测试

1.1混凝土试件初始抗压强度测试

对实施例1-9及对比例1制得的混凝土进行28d抗压强度测试，测试方法根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》。将试件从养护地点取出后应及时进行试验，试件的承压面应与成型时的顶面垂直。试件的中心应与试验机下压板中心对准，开动试验机。在试验过程中应连续均匀地加荷，混凝土强度等级<C30时，加荷速度取每秒钟0.3～0.5Mpa；混凝土强度等级≥C30且<C60时，取每秒钟0.5～0.8MPa；混凝土强度等级≥C60时，取每秒钟0.8～1.0MPa。当试件接近破坏开始急剧变形时，应停止调整试验机油门，直至破坏；然后记录破坏荷载α_R于表2中。

1.2混凝土试件的预损伤处理

对实施例1-9及对比例1制备得到的各组试件进行预压处理，各组试件按50％α_R进行预压。在进行加荷损伤的过程中，持荷3min以诱发混凝土内部微裂纹的产生，该过程视为对混凝土试件的预损伤过程。

1.3混凝土试件自修复处理后的抗压强度测试

预损伤处理后，将预损伤混凝土试件置于空气中自修复72h，对标准养护后的的预损伤混凝土试件进行抗压强度测试，测试方法根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》然后记录破坏荷载

α_R3于表2中。

二、氯离子渗透系数测试

2.1混凝土试件初始氯离子扩散系数测试

对实施例1-9及对比例1制得的混凝土进行氯离子扩散系数测试，测试方法根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的RCM法测定氯离子扩散系数，并整理测试结果记为D₁，记录在表2中。

2.2预损伤处理后混凝土试件的氯离子扩散系数测试

对实施例1-9及对比例1制备得到的各组试件进行预压处理，各组试件按50％α_R进行预压。在进行加荷损伤的过程中，持荷3min以诱发自修复混凝土内部微裂纹的产生，该过程视为对混凝土试件的预损伤过程。

对制得的预损伤混凝土试件进行氯离子扩散系数测试，测试方法根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的RCM法测定氯离子扩散系数，并整理测试结果记为D₂，记录在表2中。

2.3自修复处理后混凝土试件的氯离子扩散系数测试

预损伤处理后，将预损伤混凝土试件置于空气中自修复72h，对标准养护后的的预损伤混凝土试件进行氯离子扩散系数测试，测试方法根据GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的RCM法测定氯离子扩散系数，并整理测试结果记为D₃，记录在表2中。

表2

结合实施例1-6和表2，可以看出，苯酚的加入能够提高微胶囊材料的稳定性，降低微胶囊材料在混凝土成型过程中破损的情况出现，从而使更多的微胶囊材料参与到混凝土裂缝修复中，提高微胶囊材料对混凝土裂缝的修复效果；疏水改性纳米SiC能够提高为间能够材料在混凝土中的分散性，降低微胶囊材料在混凝土中的团聚，使微胶囊材料能够均匀的分散在混凝土中，混凝土在预压过程和实际服役环境中产生的裂缝分布是随机的，因此，微胶囊材料在混凝土中分散地越均匀，越能及时对混凝土中出现的裂缝做出响应，提高了微胶囊修复混凝土裂缝的效果和及时性；疏水改性纳米SiC能够与苯酚作用，进一步加强微胶囊材料的抗机械冲击稳定性，从而提高微胶囊材料对混凝土裂缝的修复效果，使微胶材料修复后的混凝土抗压强度保留率基本维持在71％-88％，微胶囊材料在修复混凝土裂缝后，混凝土的氯离子扩散系数相对于预损伤混凝土试件明显下降，说明微胶囊材料能够有效的封堵裂缝，阻断氯离子扩散通道。

结合实施例1-3、7-9和表2，可以看出，制备混凝土的过程中混凝土的力学性能和氯离子扩散系数提升效果不显著，这是由于海藻酸钠水溶液能够使微胶囊材料的粒径变小且均一，从而提高微胶囊材料的比表面积，使微胶囊材料能更好地与混凝土中的胶凝材料结合，进而提高微胶囊材料对混凝土裂缝响应的敏感性和及时性，使更多的微胶囊裂缝能够被裂缝尖端应力触发，释放其内部芯材，从而提高微胶囊材料修复混凝土裂缝的效果；而当海藻酸钠水溶液用量过高和过低时，微胶囊材料的粒径分布不均一，从而影响微胶囊材料对混凝土裂缝的修复效果；当微胶囊材料的制备过程中不使用海藻酸钠水溶液时，微胶囊材料在修复混凝土裂缝后，预损伤混凝土试件的氯离子扩散系数仍然高达14.015×1O^{- 6}mm²/s，说明海藻酸钠水溶液对微胶囊材料修复混凝土裂缝的效果有十分重要的积极效果。

结合实施例3、对比例1和表2，可以看出，微胶囊的添加有助于提升混凝土试件的抗压强度，首先，这可能是由于微胶囊的比表面积较小，加入到混凝土中后能够吸收部分混凝土拌合水，使混凝土试件的水灰比变小，进而提高混凝土强度；其次，微胶囊材料的加入使混凝土试件内部产生了微填料效应，从而提高了混凝土试件的抗压强度；最后，微胶囊的加入在一定程度上改善了水泥基体的孔结构，进而提高混凝土试件的抗压强度。

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 (9)

1.一种抗裂自修复混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的原料：水泥440-480份、拌合水190-210份、砂700-800份、石950-1200份、减水剂4-5份、裂缝预防修复材料24.5-66份；

其中，所述裂缝预防修复材料包括相变材料、微胶囊材料和芯材固化剂，以所述裂缝预防修复材料为基准，所述裂缝预防修复材料包括相变材料11-24份、微胶囊材料9-28份和芯材固化剂4.5-14份。

2.根据权利要求1所述的一种抗裂自修复混凝土，其特征在于，以所述微胶囊材料为基准，所述微胶囊材料包括如下重量份数的原料：三聚氰胺2-3份、苯酚7-9份、甲醛12-14份、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷0.2-0.3份、乙醇4-8.5份、纳米SiC3.5-6.5份、环氧树脂10-15份、稀释剂2-3份、分散剂0.6-0.9份、海藻酸钠水溶液2-5份、固化剂4-6份。

3.根据权利要求2所述的一种抗裂自修复混凝土，其特征在于，所述微胶囊材料由包括如下步骤的制备方法得到：

S1：三聚氰胺、苯酚和甲醛混合得到预聚体系，调节预聚体系pH为8-9后，加热一段时间后冷却制得预聚体；

将γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷分散到乙醇中得到疏水体系，调节疏水体系pH值为4-5后，加入纳米SiC，加热、过滤、干燥、粉碎，得到疏水改性纳米SiC；将疏水改性纳米SiC与环氧树脂、稀释剂、分散剂与蒸馏水混合，加热并搅拌一段时间得到芯料混合物；

S2:将预聚体、芯料混合物、海藻酸钠水溶液混合，加热搅拌一段时间得到混合体系，并调节混合体系pH值至2-4后，向以上混合体系中加入固化剂得到微胶囊体系，继续反应一段时间后，调节微胶囊体系pH值为6.5-7.5时，干燥得到微胶囊材料。

4.根据权利要求3所述的一种抗裂自修复混凝土，其特征在于：所述S1中制备预聚体的过程中加热温度为为60-80℃，加热时间为0.5-1.5h；S1中制备疏水改性纳米SiC的过程中加热温度为70-90℃，加热时间为2-4h；S1中制备芯料混合物的过程中加热温度为40-60℃，搅拌转速为800-3000r/min，加热搅拌时间为1-2h；

S2中将预聚体、芯料混合物、海藻酸钠水溶液和混合制备微胶囊材料的过程中，加热温度为65-75℃，搅拌转速为500-700r/min，加热搅拌时间为45-60min；S2中加入固化剂后继续反应的时间为1-2h。

5.根据权利要求2所述的一种抗裂自修复混凝土，其特征在于：所述纳米SiC的粒径为30-350nm。

6.根据权利要求2所述的一种抗裂自修复混凝土，其特征在于：所述海藻酸钠水溶液质量浓度为5%-15%。

7.根据权利要求1所述的一种抗裂自修复混凝土，其特征在于：所述芯材固化剂选自二乙烯三胺、2-甲基咪唑中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种抗裂自修复混凝土，其特征在于：所述相变材料选自硬脂酸丁酯、石蜡中的任意一种或两种组合。

9.权利要求1-8任一项所述的抗裂自修复混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将芯材固化剂、减水剂与拌合水混合，得到液体混合物；

步骤二，将液体混合物与水泥、砂、石、相变材料和微胶囊材料混合、搅拌、成型，制备得到抗裂自修复混凝土。