CN115849789A - 一种可在复杂环境自修复的混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可在复杂环境自修复的混凝土，自修复的混凝土的原料包括：水泥80‑120份、粗骨料200‑300份、细骨料50‑70份、疏水材料10‑30份、修复材料30‑50份、玻璃纤维20‑30份、碳纤维5‑15份、粉煤灰30‑40份、减水剂10‑15份、水150‑200份。本发明还公开了该混凝土的制备方法，包括以下步骤：按照配比称取水泥、粗骨料、细骨料和水搅拌混合，得到第一混合物，按照配比称取疏水材料10‑30份、修复材料30‑50份、玻璃纤维20‑30份、碳纤维5‑15份加热混合，得到第二混合物，向第二混合物中加入粉煤灰和减水剂，得到第三混合物，将第一混合物与第三混合物搅拌混合，本发明修复材料中的微珠在混凝土中分散性能好，分散均匀，可以改善混凝土的承压力，能大大提高混凝土的承受力和使用寿命。

Description

一种可在复杂环境自修复的混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，特别涉及一种可在复杂环境自修复的混凝土，还涉及该混凝土的制备方法。

背景技术

混凝土，简称砼，是由凝胶材料、颗粒状集料(也称为骨料)、水以及必要的外加剂和掺合料按一定比例配置，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材，广泛应用于土木工程等领域。

然而，在实际使用过程中，当混凝土在复杂环境下，容易出现不同程度的局部破损，如开裂、断板、局部凹陷或错台、开裂松动等，导致局部破碎散成小块、起皮脱皮、局部疏松形成坑洞、掉渣或露骨麻面等，破损一旦出现，若得不到及时修复将会迅速发展而波及周围，从而形成更大面积的破坏，当这些局部破损达到较严重的程度后，会严重影响混凝土的使用性能，此外，由于混凝土中微生物的存在，会导致混凝土表面出现污损、表层疏松、骨料外漏等，降低了混凝土的使用寿命。所以需要对混凝土注入一些自修复的材料，从而达到自修复的作用，但是现有的混凝土在进行使用的时候，混凝土的自修复在复杂的环境效果不够理想，并且现有混凝土在进行制配的时候，混凝土的混合效果不够理想，导致注入后的混凝土效果达不到预期的作用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可在复杂环境自修复的混凝土，解决现有混凝土不便于在复杂环境下进行自我修复的问题。

本发明还提供了该混凝土的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的一种技术方案为：一种可在复杂环境自修复的混凝土，按照质量份包括如下组分：水泥80-120份、粗骨料200-300份、细骨料50-70份、疏水材料10-30份、修复材料30-50份、玻璃纤维20-30份、碳纤维5-15份、粉煤灰30-40份、减水剂10-15份、水150-200份。

进一步地，所述修复材料为纳米镍铝合金微珠和环氧树脂乳化剂组成的混合物。

进一步地，所述纳米镍铝合金微珠和环氧树脂乳化剂的混合物中，其中所述纳米镍铝合金微珠和所述环氧树脂乳化剂的质量比为1:2，所述纳米镍铝合金微珠表面的膜材为聚氧乙烯，所述纳米镍铝合金微珠、所述环氧树脂乳化剂与所述膜材的体积比为1:2:1。

进一步地，所述修复材料为纳米镍钛合金微珠和环氧树脂乳化剂组成的混合物。

进一步地，所述粗骨料的材质为石灰石，所述石灰石的粒径规格为5-25mm，其中5-15mm规格与16-25mm规格的混合比例为3：7，针片状含量≤所述粗骨料总量的5％。

进一步地，所述细骨料采用人工砂和河砂的混合物，所述细骨料粒径规格为0.1-3mm，所述人工砂和河砂的混合比例为1：1，所述人工砂和所述河砂的细度模数为2.6—2.9。

进一步地，所述水泥的强度等级为52.5级。

进一步地，所述减水剂的材质为木质素磺酸盐、多环芳香族盐类或水溶性树脂磺酸盐的其中一种。

进一步地，所述疏水材料包括聚丙烯酸正丁酯、邻苯二甲酸酐、偶氮二异丁腈，所述聚丙烯酸正丁酯、所述邻苯二甲酸酐和所述偶氮二异丁腈的重量比为3:5:1。

本发明采取的另一种技术方案为：一种可在复杂环境自修复的混凝土的制备方法，包括以下步骤：

按照配比称取水泥、粗骨料、细骨料和水搅拌混合，得到混凝土第一混合物，掺合料和外加剂误差率不得大于1.0％，粗骨料、细骨料及水误差率不得大于2.0％；

按照配比称取疏水材料10-30份、修复材料30-50份、玻璃纤维20-30份、碳纤维5-15份加热混合，得到第二混合物；

向第二混合物中加入粉煤灰和减水剂，得到第三混合物；

将所述第一混合物与所述第三混合物搅拌混合，烘干并保温，得到混凝土修复材料，将所述混凝土材料涂覆在混凝土的待修复表面，常温固化后，得到混凝土修复涂层。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过修复材料纳米镍铝合金微珠或纳米镍钛合金微珠和环氧树脂乳化剂混合，使其修复材料中的微珠在混凝土中分散性能好，分散均匀，改善混凝土的承压力，提高混凝土的承受力和使用寿命，并且还能达到自动修复的效果；

2、本发明通过粗骨料和细骨料的连续级配，能够有效提高混凝土的强度，通过加入粉煤灰，可以使各个成分混合后的粘性更好，保证了各个材料的联合作用效果；

3、本发明通过掺入减水剂，有效地改善了混凝土的孔结构，使混凝土的密实度相对有所提高，透水性降低，从而提高混凝土的抗渗、抗冻、抗化学腐蚀及防锈蚀等能力；

4、本发明制备方法简答，材料容易获取，适宜批量化生产。

附图说明

图1为本发明一种可在复杂环境自修复的混凝土制备流程图。

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，显然，所描述的实施例仅仅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，都属于本发明的保护范围。

实施例一

本实施例公开了一种可在复杂环境自修复的混凝土，按照质量份包括如下组分：水泥80份、粗骨料200份、细骨料50份、疏水材料10份、修复材料30份、玻璃纤维20份、碳纤维5份、粉煤灰30份、减水剂10份、水150份。

进一步地，修复材料为纳米镍铝合金微珠和环氧树脂乳化剂组成的混合物。

进一步地，纳米镍铝合金微珠和环氧树脂乳化剂的混合物中，其中纳米镍铝合金微珠的质量份数为1份，环氧树脂乳化剂的质量份数为2份，微珠表面的膜材为聚氧乙烯，可以降低混凝土的用水量，提高混凝土拌合物的流动性，纳米镍铝合金微珠、环氧树脂乳化剂与膜材的体积比为1:2:1。

修复材料的使用，可以使微珠在混凝土中分散更加均匀，改善混凝土的承压力，抑制微生物繁殖对混凝土性能的影响，提高混凝土的使用寿命和稳定性。

优选地，修复材料也可以选用纳米镍钛合金微珠和环氧树脂乳化剂组成的混合物。

优选地，纳米镍钛合金微珠和环氧树脂乳化剂的混合物中，其中纳米镍钛合金微珠的质量份数为1份，环氧树脂乳化剂的质量份数为2份，纳米镍钛合金微珠表面的膜材为聚氧乙烯，纳米镍钛合金微珠、环氧树脂乳化剂与膜材的体积比为1:2:1。

进一步地，粗骨料的材质为石灰石，石灰石的粒径规格为5-25mm，其中5-15mm规格石灰石与16-25mm规格石灰石的混合比例为3：7，针片状含量≤粗骨料总量的5％。

进一步地，细骨料粒径规格为0.1mm，细骨料采用人工砂和河砂的混合物，人工砂的质量份数为10份，河砂的质量份数为10份，人工砂和河砂的细度模数为2.6。

进一步地，水泥的强度等级为52.5级。

进一步地，减水剂的材质为木质素磺酸盐。

进一步地，疏水材料采用聚丙烯酸正丁酯，聚丙烯酸正丁酯的质量份数为3份。

参见图1，本实施例还公开上述可在复杂环境自修复的混凝土的制备方法，包括以下步骤：

按照配比称取水泥80份、粗骨料200份、细骨料50份和水150份搅拌混合，得到混凝土第一混合物，掺合料和外加剂误差率不得大于1.0％，粗骨料、细骨料及水误差率不得大于2.0％；

按照配比称取疏水材料10份、修复材料30份、玻璃纤维20份、碳纤维5份加热混合，得到第二混合物；

向第二混合物中加入粉煤灰30份和减水剂10份，得到第三混合物；

将上述步骤得到的第一混合物与第三混合物搅拌混合，烘干并保温，得到混凝土修复材料，将混凝土材料涂覆在混凝土的待修复表面，常温固化后，得到混凝土修复涂层。

实施例二

本实施例公开了一种可在复杂环境自修复的混凝土，按照质量份包括如下组分：水泥100份、粗骨料250份、细骨料60份、疏水材料20份、修复材料40份、玻璃纤维25份、碳纤维10份、粉煤灰35份、减水剂12份、水175份。

进一步地，修复材料为纳米镍铝合金微珠和环氧树脂乳化剂组成的混合物。

进一步地，纳米镍铝合金微珠和环氧树脂乳化剂的混合物中，其中纳米镍铝合金微珠的质量份数为2份，环氧树脂乳化剂的质量份数为4份，纳米镍铝合金微珠表面的膜材为聚氧乙烯，纳米镍铝合金微珠、环氧树脂乳化剂与膜材的体积比为1:2:1。

修复材料的使用，可以使微珠在混凝土中分散更加均匀，改善混凝土的承压力，抑制微生物繁殖对混凝土性能的影响，提高混凝土的使用寿命和稳定性。

优选地，修复材料也可以选用纳米镍钛合金微珠和环氧树脂乳化剂组成的混合物。

优选地，纳米镍钛合金微珠和环氧树脂乳化剂的混合物中，其中纳米镍钛合金微珠的质量份数为2份，环氧树脂乳化剂的质量份数为4份，纳米镍钛合金微珠表面的膜材为聚氧乙烯，纳米镍钛合金微珠、环氧树脂稀释剂与膜材的体积比为1:2:1。

进一步地，粗骨料的材质为石灰石，石灰石的粒径规格为5-25mm，其中5-15mm规格与16-25mm规格的混合比例为3：7，针片状含量≤粗骨料总量的5％。

进一步地，细骨料粒径规格为1.5mm，细骨料采用人工砂和河砂的混合物，人工砂的质量份数为20份，河砂的质量份数为20份，人工砂和河砂的细度模数为2.75。

进一步地，水泥的强度等级为52.5级。

进一步地，减水剂的材质为木质素磺酸盐或多环芳香族盐类或水溶性树脂磺酸盐其中一个。

进一步地，疏水材料采用邻苯二甲酸酐，邻苯二甲酸酐的质量份数为5份。

参见图1，本实施例还公开上述可在复杂环境自修复的混凝土的制备方法，包括以下步骤：

按照配比称取水泥100份、粗骨料250份、细骨料60份和水175份搅拌混合，得到混凝土第一混合物，掺合料和外加剂误差率不得大于1.0％，粗骨料、细骨料及水误差率不得大于2.0％；

按照配比称取疏水材料20份、修复材料40份、玻璃纤维25份、碳纤维10份加热混合，得到第二混合物；

向第二混合物中加入粉煤灰35份和减水剂12份，得到第三混合物；

将上述步骤得到第一混合物与第三混合物搅拌混合，烘干并保温，得到混凝土修复材料，将混凝土材料涂覆在混凝土的待修复表面，常温固化后，得到混凝土修复涂层。

实施例三

本实施例公开了一种可在复杂环境自修复的混凝土，按照质量份包括如下组分：水泥120份、粗骨料300份、细骨料70份、疏水材料30份、修复材料50份、玻璃纤维30份、碳纤维15份、粉煤灰40份、减水剂15份、水200份。

进一步地，修复材料为纳米镍铝合金微珠和环氧树脂乳化剂组成的混合物。

进一步地，纳米镍铝合金微珠和环氧树脂乳化剂的混合物中，其中纳米镍铝合金微珠的质量份数为3份，环氧树脂乳化剂的质量份数为6份，纳米镍铝合金微珠表面的膜材为聚氧乙烯，纳米镍铝合金微珠、环氧树脂乳化剂与膜材的体积比为1:2:1。

修复材料的使用，可以使微珠在混凝土中分散更加均匀，改善混凝土的承压力，抑制微生物繁殖对混凝土性能的影响，提高混凝土的使用寿命和稳定性。

优选地，修复材料也可以选用纳米镍钛合金微珠和环氧树脂乳化剂组成的混合物。

优选地，纳米镍钛合金微珠和环氧树脂乳化剂的混合物中，其中纳米镍钛合金微珠的质量份数为3份，环氧树脂乳化剂的质量份数为6份，纳米镍钛合金微珠表面的膜材为聚氧乙烯，纳米镍钛合金微珠、环氧树脂稀释剂与膜材的体积比为1:2:1。

进一步地，粗骨料的材质为石灰石，石灰石的粒径规格为5-25mm，其中5-15mm规格与16-25mm规格的混合比例为3：7，针片状含量≤粗骨料总量的5％。

进一步地，细骨料的粒径规格为3mm，细骨料采用人工砂和河砂的混合物，人工砂的质量份数为30，河砂的质量份数为30份，人工砂和河砂的的细度模数为2.9。

进一步地，水泥为强度等级为52.5的水泥。

进一步地，减水剂的材质为木质素磺酸盐或多环芳香族盐类或水溶性树脂磺酸盐其中一个。

进一步地，疏水材料采用偶氮二异丁腈，偶氮二异丁腈的质量份数为1份。

参见图1，本实施例还公开上述可在复杂环境自修复的混凝土的制备方法，包括以下步骤：

按照配比称取水泥120份、粗骨料300份、细骨料70份和水200份搅拌混合，得到混凝土第一混合物，掺合料和外加剂误差率不得大于1.0％，粗骨料、细骨料及水误差率不得大于2.0％；

按照配比称取疏水材料30份、修复材料50份、玻璃纤维30份、碳纤维15份加热混合，得到第二混合物；

向第二混合物中加入粉煤灰40份和减水剂15份，得到第三混合物；

将上述步骤得到的第一混合物与第三混合物搅拌混合，烘干并保温，得到混凝土修复材料，将混凝土材料涂覆在混凝土的待修复表面，常温固化后，得到混凝土修复涂层。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种可在复杂环境自修复的混凝土，其特征在于，按照质量份包括如下组分：水泥80-120份、粗骨料200-300份、细骨料50-70份、疏水材料10-30份、修复材料30-50份、玻璃纤维20-30份、碳纤维5-15份、粉煤灰30-40份、减水剂10-15份、水150-200份。

2.根据权利要求1所述的一种可在复杂环境自修复的混凝土，其特征在于，所述修复材料为纳米镍铝合金微珠和环氧树脂乳化剂组成的混合物。

3.根据权利要求2所述的一种可在复杂环境自修复的混凝土，其特征在于，所述纳米镍铝合金微珠和环氧树脂乳化剂的混合物中，其中所述纳米镍铝合金微珠和所述环氧树脂乳化剂的质量比为1:2，所述纳米镍铝合金微珠表面的膜材为聚氧乙烯，所述纳米镍铝合金微珠、所述环氧树脂乳化剂与所述膜材的体积比为1:2:1。

4.根据权利要求1所述的一种可在复杂环境自修复的混凝土，其特征在于，所述修复材料为纳米镍钛合金微珠和环氧树脂乳化剂组成的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种可在复杂环境自修复的混凝土，其特征在于，所述粗骨料的材质为石灰石，所述石灰石的粒径规格为5-25mm，其中5-15mm规格与16-25mm规格的混合比例为3：7，针片状含量≤所述粗骨料总量的5％。

6.根据权利要求1所述的一种可在复杂环境自修复的混凝土，其特征在于，所述细骨料采用人工砂和河砂的混合物，所述细骨料的粒径规格为0.1-3mm，所述人工砂和河砂的混合比例为1：1，所述人工砂和所述河砂的细度模数为2.6—2.9。

7.根据权利要求1所述的一种可在复杂环境自修复的混凝土，其特征在于，所述水泥的强度等级为52.5级。

8.根据权利要求1所述的一种可在复杂环境自修复的混凝土，其特征在于，所述减水剂的材质为木质素磺酸盐、多环芳香族盐类或水溶性树脂磺酸盐的其中一种。

9.根据权利要求1所述的一种可在复杂环境自修复的混凝土，其特征在于，所述疏水材料包括聚丙烯酸正丁酯、邻苯二甲酸酐、偶氮二异丁腈，所述聚丙烯酸正丁酯、所述邻苯二甲酸酐和所述偶氮二异丁腈的重量比为3:5:1。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种可在复杂环境自修复的混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照配比称取水泥、粗骨料、细骨料和水搅拌混合，得到混凝土第一混合物，掺合料和外加剂误差率不得大于1.0％，粗骨料、细骨料及水误差率不得大于2.0％；

按照配比称取疏水材料10-30份、修复材料30-50份、玻璃纤维20-30份、碳纤维5-15份加热混合，得到第二混合物；

向第二混合物中加入粉煤灰和减水剂，得到第三混合物；

将所述第一混合物与所述第三混合物搅拌混合，烘干并保温，得到混凝土修复材料，将所述混凝土材料涂覆在混凝土的待修复表面，常温固化后，得到混凝土修复涂层。

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