一种能优化修复环境的自修复混凝土结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种能优化修复环境的自修复混凝土结构，包括由自密实混凝土为材料的混凝土构件，所述混凝土构件内均匀分布有若干两端密封的同心玻璃短管及自溶型硅酸钠修复颗粒，所述同心玻璃短管外层容腔内封装有NaCl溶液，内层容腔内封装有缓冲溶液。本发明专利技术还公开了能优化修复环境的自修复混凝土结构制作方法。本发明专利技术能够优化自修复时的环境，使修复反应效果更佳，提高修复剂的工作效率，从而提高自修复混凝土的实用性和经济性，延长混凝土构建的使用寿命。

Self repairing concrete structure capable of optimizing repair environment and its making method

The invention discloses a self-repairing concrete structure capable of optimizing the repairing environment, including a concrete component made of self-compacting concrete, in which a number of concentric glass short tubes sealed at both ends and self-dissolving sodium silicate repair particles are evenly distributed, and the concentric glass short tube is encapsulated with NaCl in the outer container cavity. The buffer solution is encapsulated in the inner cavity. The invention also discloses a self repairing concrete structure manufacturing method which can optimize the repair environment. The invention can optimize the environment when self-repairing, make the repairing reaction effect better, improve the working efficiency of the repairing agent, thereby improving the practicability and economy of the self-repairing concrete, and prolonging the service life of the concrete construction.

【技术实现步骤摘要】
一种能优化修复环境的自修复混凝土结构及其制作方法
本专利技术涉及一种能优化修复环境的自修复混凝土结构，属于自修复混凝土及其类似建筑材料领域。
技术介绍
当前混凝土材料是建筑工程中应用最多最广泛的工程复合材料，抗压能力较强，而劈裂抗拉能力较弱。在服役期间受到多种应力，以及结构徐变导致挠度增加后，不可避免会产生微裂缝，为有害物质进入混凝土提供了通道。由于人工修补成本高昂，效果不佳。因此智能化的无需人工修补的自修复混凝土成为当今混凝土发展的趋势。然而，修复剂的修复效果也受到不同内外因素的复合影响，如硅酸钠作为修复剂时，修复剂掺量、PH、Cl-浓度等等，都会影响到硅酸钠的修复效果。我国地域辽阔，不同的水域环境对应PH值和Cl-浓度不同，有些甚至相差甚远。以硅酸钠作为修复剂的混凝土服役于不同水域时，若是在PH、Cl-浓度或硅酸钠掺量不定的情况下，修复效果将难以保证。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种硅酸钠修复剂掺量更优，且能通过缓冲溶液和NaCl-溶液，使内部PH在13小幅度波动，含有适量浓度Cl-的，能优化修复环境，使修复效果更佳的自修复混凝土结构及其制作方法。本专利技术采用以下方案实现：一种能优化修复环境的自修复混凝土结构，包括由自密实混凝土为材料的混凝土构件，所述混凝土构件内均匀分布有若干两端密封的同心玻璃短管及自溶型硅酸钠修复颗粒，所述同心玻璃短管外层容腔内封装有NaCl溶液，内层容腔内封装有缓冲溶液。进一步地，所述同心玻璃短管由两中空玻璃纤维管同心嵌套而成，管长为25mm，内径为6mm，外径为8mm。进一步地，所述自溶型硅酸钠修复颗粒包括外层薄膜、包裹在所述外层薄膜内的硅酸钠，所述外层薄膜的材料为聚乳酸。一种如所述自修复混凝土结构的制作方法，包括步骤：步骤1、分别制备自溶型硅酸钠修复颗粒3、内部填充有NaCl溶液和缓冲溶液的同心玻璃短管；步骤2、设计混凝土配合比，确定同心玻璃短管2和自溶型硅酸钠修复颗粒3的体积掺量；步骤3、浇筑混凝土构件上的混凝土，并养护成型。进一步地，所述NaCl溶液的浓度为0.3mol/L～0.35mol/L，质量掺量为水泥的0.4％～0.5％。进一步地，所述缓冲溶液主要由Na3PO4和Na2HPO4混合而成，其中Na3PO4的浓度为0.1mol/L，Na2HPO4的浓度为0.44mol/L，所述缓冲溶液的PH值为13。进一步地，所述的自溶型硅酸钠修复颗粒制作过程具体包括：步骤11、将硅酸钠与外层薄膜原料混合，所述硅酸钠与外层薄膜原料的摩尔比为8～10；步骤12、再混合后的硅酸钠与外层薄膜原料放入浓度为0.08～0.1g/ml的乙醇溶液中，在温度为45～50℃的条件下浸渍1～2h浸渍，形成胶囊状自溶型硅酸钠修复颗粒。进一步地，所述的步骤2中，当混凝土构件的强度等级为C40、其坍落度为160～200mm时，其水泥、细骨料、粗骨料、水、粉煤灰、减水剂的配合比为：1：1.75：3.58：0.46：0.26：0.012，所述同心玻璃短管的体积掺量为2.5％，所述的自溶型硅酸钠修复颗粒3与胶凝材料的体积比为4％～6％。进一步地，所述水泥为PO42.5级，密度为3100kg/m3；所述的粉煤灰为Ⅱ粉煤灰，密度为2100kg/m3；所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为28～30％；所述粗骨料为最大粒径为25mm碎石，表观密度2600kg/m3，堆积密度1600kg/m3，紧密堆积密度1680kg/m3；所述细骨料为中砂，表观密度2620kg/m3，堆积密度1610kg/m3，紧密堆积密度1700kg/m3，细度模数为2.6。进一步地，步骤3中，所述自溶型硅酸钠修复颗粒的添加方法是先将其混入水中，在混凝土搅拌时加入，所述混凝土构件采用自密实混凝土，在浇筑过程中免振捣。与现有技术相比，该专利技术具有以下有益效果：该混凝土内部具有PH＝13的缓冲溶液，当微裂缝产生时，渗入水分不多，因此缓冲溶液缓冲能力充足，可使混凝土内部PH稳定在13左右，此PH下硅酸钠的修复效果最佳。同时，内部还具有0.3mol/L～0.5mol/L的NaCl溶液，此时NaCl质量掺量为0.4％～0.5％，此掺量下Cl-能有效促进水泥水化且不会腐蚀混凝土结构。并且，硅酸钠修复剂体积掺量为4％-6％，此掺量下硅酸钠的修复效果最佳。通过实验得知，这三种因素并不相互影响，因此，该混凝土充分保持了内外因素的最优条件，修复效果更佳，是一种优化修复环境的自修复混凝土。在工程应用中具有更好的实用性，经济性以及耐久性。附图说明图1是本专利技术实施例的构造示意图。图2是本专利技术实施例的同心玻璃短管示意图。图3是本专利技术实施例的自溶型硅酸钠修复颗粒示意图。图中标号说明：1-混凝土构件、2-同心玻璃短管、3-自溶型硅酸钠修复颗粒、4-NaCl溶液、5-缓冲溶液、6-外层薄膜、7-硅酸钠。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本专利技术作进一步详细说明。实施例一如图1～3所示，一种能优化修复环境的自修复混凝土结构，包括由自密实混凝土为材料的混凝土构件1，所述混凝土构件1内均匀分布有若干两端密封的同心玻璃短管2及自溶型硅酸钠修复颗粒3，所述同心玻璃短管2外层容腔内封装有NaCl溶液4，内层容腔内封装有缓冲溶液5。所述同心玻璃短管由两中空玻璃纤维管同心嵌套而成，管长为25mm，内径为6mm，外径为8mm。所述自溶型硅酸钠修复颗粒3包括外层薄膜6、包裹在所述外层薄膜6内的硅酸钠7，所述外层薄膜6的材料为聚乳酸。一种如所述自修复混凝土结构的制作方法，包括步骤：步骤1、分别制备自溶型硅酸钠修复颗粒3、内部填充有NaCl溶液4和缓冲溶液5的同心玻璃短管2；步骤2、设计混凝土配合比，确定同心玻璃短管2和自溶型硅酸钠修复颗粒3的体积掺量；步骤3、浇筑混凝土构件上的混凝土，并养护成型。本实施例中，所述NaCl溶液4的浓度为0.3mol/L～0.35mol/L，质量掺量为水泥的0.4％～0.5％。本实施例中，所述缓冲溶液5主要由Na3PO4和Na2HPO4混合而成，其中Na3PO4的浓度为0.1mol/L，Na2HPO4的浓度为0.44mol/L，所述缓冲溶液5PH值为13。本实施例中，所述的自溶型硅酸钠修复颗粒3制作过程具体包括：步骤11、将硅酸钠7与外层薄膜6原料混合，所述硅酸钠7与外层薄膜6原料的摩尔比为8～10；步骤12、再混合后的硅酸钠7与外层薄膜6原料放入浓度为0.08～0.1g/ml的乙醇溶液中，在温度为45～50℃的条件下浸渍1～2h浸渍，形成胶囊状自溶型硅酸钠修复颗粒3。本实施例中，所述的步骤2中，当混凝土构件1的强度等级为C40、其坍落度为160～200mm时，其水泥、细骨料、粗骨料、水、粉煤灰、减水剂的配合比为：1：1.75：3.58：0.46：0.26：0.012，所述同心玻璃短管2的体积掺量为2.5％，所述的自溶型硅酸钠修复颗粒3与胶凝材料的体积比为4％～6％。本实施例中，所述水泥为PO42.5级，密度为3100kg/m3；所述的粉煤灰为Ⅱ粉煤灰，密度为2100kg/m3；所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为28～30％；所述粗骨料为最大粒径为25mm碎石，表观密度2600kg/m3，堆积密度160本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能优化修复环境的自修复混凝土结构，包括由自密实混凝土为材料的混凝土构件(1)，其特征在于：所述混凝土构件(1)内均匀分布有若干两端密封的同心玻璃短管(2)及自溶型硅酸钠修复颗粒(3)，所述同心玻璃短管(2)外层容腔内封装有NaCl溶液(4)，内层容腔内封装有缓冲溶液(5)。

【技术特征摘要】
1.一种能优化修复环境的自修复混凝土结构，包括由自密实混凝土为材料的混凝土构件(1)，其特征在于：所述混凝土构件(1)内均匀分布有若干两端密封的同心玻璃短管(2)及自溶型硅酸钠修复颗粒(3)，所述同心玻璃短管(2)外层容腔内封装有NaCl溶液(4)，内层容腔内封装有缓冲溶液(5)。2.根据权利要求1所述的自修复混凝土结构，其特征在于：所述同心玻璃短管由两中空玻璃纤维管同心嵌套而成，管长为25mm，内径为6mm，外径为8mm。3.根据权利要求1所述的自修复混凝土结构，其特征在于：所述自溶型硅酸钠修复颗粒(3)包括外层薄膜(6)、包裹在所述外层薄膜(6)内的硅酸钠(7)，所述外层薄膜(6)的材料为聚乳酸。4.一种如权利要求1-3中任一项所述自修复混凝土结构的制作方法，其特征在于，包括步骤：步骤1、分别制备自溶型硅酸钠修复颗粒(3)、内部填充有NaCl溶液(4)和缓冲溶液(5)的同心玻璃短管(2)；步骤2、设计混凝土配合比，确定同心玻璃短管(2)和自溶型硅酸钠修复颗粒(3)的体积掺量；步骤3、浇筑混凝土构件上的混凝土，并养护成型。5.根据权利要求4所述的制作方法，，其特征在于：所述NaCl溶液(4)的浓度为0.3mol/L～0.35mol/L，质量掺量为水泥的0.4％～0.5％。6.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述缓冲溶液(5)主要由Na3PO4和Na2HPO4混合而成，其中Na3PO4的浓度为0.1mol/L，Na2HPO4的浓度为0.44mol/L，所述缓冲溶液(5)PH值为13。7.根据权利要求4所述的制作方...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯伟浩，李静，陈连佳，甘振先，陈万昕，吕宏鑫，戚桠童，高嘉欣，李小雨，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44