一种微胶囊及其制备方法和一种微胶囊钢筋混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种针对于混凝土钢筋锈蚀的微胶囊及其制备方法以及一种微胶囊钢筋混凝土及其制备方法。本发明专利技术提供的微胶囊能够有效地延缓钢筋混凝土的钢筋锈蚀。当钢筋混凝土内部受到持续的氯离子侵蚀而发生锈蚀时，混凝土内部的pH值降低，微胶囊囊壁在弱碱性和中性的情况下，发生局部破坏，从而囊芯被外界溶液侵入溶解，溶解的囊芯提供氢氧根离子有效地抑制了钢筋混凝土内部的pH值进一步降低，降低了钢筋锈蚀环境中的[Cl‑]/[OH‑]的比值，进而有效地延缓了钢筋混凝土中钢筋锈蚀的开始和发展。

A microcapsule and preparation method thereof, and a microencapsulated reinforced concrete and its preparation method

The invention provides a microcapsule for corrosion of reinforced concrete and a preparation method thereof, and a microcapsule reinforced concrete and a preparation method thereof. The microcapsule provided by the invention can effectively delay the corrosion of steel bar in reinforced concrete. When the inner part of reinforced concrete is corroded by chloride ions, the pH value of concrete decreases, and the microcapsule wall is destroyed locally in weak alkaline and neutral conditions, so that the core is invaded and dissolved by the external solution. The dissolved core provides hydrogen and oxygen ions which effectively inhibit the inner part of reinforced concrete. The pH value is further reduced and the ratio of [Cl]/[OH] in the corroded environment is reduced, thus effectively delaying the initiation and development of steel corrosion in reinforced concrete.

【技术实现步骤摘要】
一种微胶囊及其制备方法和一种微胶囊钢筋混凝土及其制备方法
本专利技术涉及钢筋混凝土领域，尤其涉及一种能够有效减缓钢筋混凝土锈蚀的微胶囊及其制备方法和一种微胶囊钢筋混凝土及其制备方法。
技术介绍
钢筋混凝土是当今使用最多和最为广泛的一种建筑材料，其具有良好的力学性能和经济效益。然而，钢筋混凝土在长期的服役过程中，会受到环境作用的影响，如碳化作用或氯离子侵蚀。由于碳化作用或氯离子侵蚀，钢筋混凝土内部的pH值降低，使得钢筋混凝土表面的钝化膜变得不稳定，从而导致钢筋混凝土中的钢筋容易发生锈蚀。随着钢筋锈蚀的加剧，钢筋混凝土会因为钢筋锈蚀膨胀而开裂，从而加速了有害物质的侵蚀，更进一步加速了钢筋的锈蚀。钢筋被锈蚀后，钢筋混凝土的抗拉性能下降，导致钢筋混凝土结构失去应有承载能力。因此，延缓钢筋锈蚀，加强对钢筋的保护成为了钢筋混凝土材料中主要的研究问题之一。目前，延缓钢筋混凝土锈蚀的方法主要有锈蚀抑制剂法和电化学保护法。锈蚀抑制剂法是通过在混凝土中加入钢筋锈蚀抑制剂来延缓钢筋混凝土的锈蚀劣化，常用的钢筋锈蚀抑制剂包括亚硝酸钙、单氟磷酸钠等、胺和链烷醇胺及其有机酸盐和无机酸盐。电化学保护法是通过对混凝土中钢筋实施阴极保护，以此达到抑制钢筋混凝土锈蚀的目的。但是上述两种方法对钢筋混凝土的防锈蚀效果并不理想，通过上述两种方法进行保护的钢筋混凝土仍然有一定程度的锈蚀。
技术实现思路
为了解决现有技术中钢筋混凝土锈蚀的问题，本专利技术提供了一种能够有效减缓钢筋混凝土锈蚀的微胶囊及其制备方法和一种微胶囊钢筋混凝土及其制备方法。本专利技术提供了一种微胶囊，包括囊壁和囊芯；制备所述囊壁的原料包括乙基纤维素、乙醇和甲苯，以所述乙基纤维素的用量为100质量份计，所述乙醇为240～260质量份，所述甲苯为890～910质量份；制备所述囊芯的原料包括水溶性碱性化合物、微晶纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙醇和聚山梨酯80，以所述水溶性碱性化合物的用量为100质量份计，所述微晶纤维素为90～110质量份，所述羟丙基甲基纤维素为2～5质量份，所述乙醇为110～130质量份，所述聚山梨酯80为5～15质量份。优选的，所述囊芯和囊壁的质量比为1:0.15～1:0.45。优选的，所述囊芯的形状为球形，所述球形的直径为0.3～0.4mm。优选的，所述囊芯中的水溶性碱性化合物包括氧化钙和/或氢氧化钙。本专利技术提供了上述技术方案所述微胶囊的制备方法，包括以下步骤：(1)将所述水溶性碱性化合物、微晶纤维素、羟丙基甲基纤维素按上述重量比均匀搅拌混合作为囊芯混合物，再将乙醇和聚山梨酯80均匀搅拌的混合液倒入囊芯混合物中，边搅和边加混合液，直至粉状的囊芯混合物在加液体搅拌和揉弄后有粘性，依次进行挤压和滚圆，得到囊芯；(2)将所述乙醇和甲苯混合，得到乙醇甲苯混合液，将乙醇甲苯混合液在60-70℃条件下，将乙基纤维素材料加入在乙醇甲苯混合液中，充分搅拌直至乙基纤维素完全溶解于乙醇甲苯混合液，得到囊壁溶液；(3)将所述步骤(2)得到的囊壁溶液喷雾到所述步骤(1)得到的囊芯表面后干燥，得到微胶囊；所述步骤(1)和步骤(2)没有时间先后顺序的限定。本专利技术提供了一种微胶囊微胶囊钢筋混凝土的制备方法，包括以下步骤：(a)将水泥、砂、水和微胶囊混合，得到混合浆料，所述微胶囊为上述技术方案所述微胶囊或者上述技术方案所述制备方法制备得到的微胶囊；(b)将所述步骤(a)得到的混合浆料浇筑至10mm×10mm×10mm的模具中，该模具中心提前嵌入了Q235钢筋依次进行振捣密实、成型和养护，得到微胶囊钢筋混凝土。优选的，所述步骤(a)中水泥与砂的质量比为18～22：15～25，水泥与水的质量比为18～22：6～14，水泥与微胶囊的质量比90～110:0.1～10。优选的，所述步骤(b)中养护的温度为18～22℃；所述养护的相对湿度为92～97％；所述养护的时间为28天。本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的微胶囊钢筋混凝土，包括水泥、砂、水、微胶囊和钢筋，所述微胶囊均匀分布在钢筋混凝土的内部。本专利技术提供了一种微胶囊，包括囊壁和囊芯；所述囊壁包括乙基纤维素、乙醇和甲苯，以所述乙基纤维素的100质量份计，所述乙醇为240～260质量份，所述甲苯为890～910质量份；所述囊芯包括水溶性碱性化合物、微晶纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙醇和聚山梨酯80，以所述水溶性碱性化合物的100质量份计，所述微晶纤维素为90～110质量份，所述羟丙基甲基纤维素为1～10质量份，所述乙醇为110～130质量份，所述聚山梨酯80为5～15质量份。本专利技术提供的微胶囊能够有效地延缓钢筋混凝土的锈蚀开始和发展。当钢筋混凝土内部受到持续的氯离子侵蚀而发生锈蚀时，混凝土内部的pH值降低，微胶囊囊壁在弱碱性和中性的情况下，发生局部破坏，从而囊芯被外界溶液侵入溶解，溶解的囊芯提供氢氧根离子有效地抑制了钢筋混凝土内部的pH值进一步降低，进而有效地延缓了钢筋混凝土中钢筋锈蚀的开始和发展。附图说明图1为本专利技术实施例1和对比例1制备得到的混凝土模拟孔溶液的自然碳化pH值随时间的变化曲线。图2为本专利技术实施例2制备得到的微胶囊在不同pH值溶液中的扫描电镜图；图3为本专利技术实施例1制备得到的钢筋水泥砂浆试样在干湿循环加速试验过程中的水平切面图；图4为本专利技术实施例2制备得到的钢筋水泥砂浆试样在干湿循环加速试验过程中的水平切面图；图5为本专利技术对比例1制备得到的钢筋水泥砂浆试样在干湿循环加速试验过程中的水平切面图；图6为本专利技术实施例1制备得到的钢筋水泥砂浆试样在干湿循环加速试验中的三维钢筋图像；图7为本专利技术实施例2制备得到的钢筋水泥砂浆试样在干湿循环加速试验中的三维钢筋图像；图8为本专利技术对比例1制备得到的钢筋水泥砂浆试样在干湿循环加速试验中的三维钢筋图像；图9为本专利技术实施例1～2和对比例1制备得到的钢筋水泥砂浆试样的体积损失比率随干湿循环时间的变化曲线；图10为本专利技术制备囊芯时使用的挤压内部装置示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种微胶囊，包括囊壁和囊芯；制备所述囊壁的原料包括乙基纤维素、乙醇和甲苯，以所述乙基纤维素的用量为100质量份计，所述乙醇为240～260质量份，所述甲苯为890～910质量份。制备所述囊芯的原料包括水溶性碱性化合物、微晶纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙醇和聚山梨酯80，以所述水溶性碱性化合物的用量为100质量份计，所述微晶纤维素为90～110质量份，所述羟丙基甲基纤维素为2～5质量份，所述乙醇为110～130质量份，所述聚山梨酯80为5～15质量份。如无特殊说明，本专利技术所用原料均为本领域技术人员所熟知的市售商品，无需赘述。本专利技术提供的微胶囊包括囊壁和囊芯；在本专利技术中，所述囊芯和囊壁的质量比优选为1:0.15～0.45，进一步优选为1:0.2～0.4，更优选为1:0.3。在本专利技术中，所述囊芯和囊壁的质量比影响囊壁的厚度，同时影响微胶囊的pH敏感性。本专利技术优选将囊芯和囊壁的质量比控制在上述范围内，有利于提高微胶囊对外部环境的敏感性。在本专利技术中，所述囊芯的形状为球形，所述球形的直径优选为0.3～0.4mm，进一步优选为0.32～0.38mm，更优选为0.34～0.36mm。在本专利技术中，制备所述囊壁的原料包括乙基纤维素、乙醇和甲苯。在本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微胶囊，包括囊壁和囊芯；制备所述囊壁的原料包括乙基纤维素、乙醇和甲苯，以所述乙基纤维素的用量为100质量份计，所述乙醇为240～260质量份，所述甲苯为890～910质量份；制备所述囊芯的原料包括水溶性碱性化合物、微晶纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙醇和聚山梨酯80，以所述水溶性碱性化合物的用量为100质量份计，所述微晶纤维素为90～110质量份，所述羟丙基甲基纤维素为2～5质量份，所述乙醇为110～130质量份，所述聚山梨酯80为5～15质量份。

【技术特征摘要】
1.一种微胶囊，包括囊壁和囊芯；制备所述囊壁的原料包括乙基纤维素、乙醇和甲苯，以所述乙基纤维素的用量为100质量份计，所述乙醇为240～260质量份，所述甲苯为890～910质量份；制备所述囊芯的原料包括水溶性碱性化合物、微晶纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙醇和聚山梨酯80，以所述水溶性碱性化合物的用量为100质量份计，所述微晶纤维素为90～110质量份，所述羟丙基甲基纤维素为2～5质量份，所述乙醇为110～130质量份，所述聚山梨酯80为5～15质量份。2.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于，所述囊芯和囊壁的质量比为1:0.15～1:0.45。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述囊芯的形状为球形，所述球形的直径为0.1～0.7mm。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性碱性化合物包括氧化钙和/或氢氧化钙。5.权利要求1～4任一项所述的微胶囊的制备方法，包括以下步骤：(1)将所述水溶性碱性化合物、微晶纤维素、羟丙基甲基纤维素按上述重量比均匀搅拌混合作为囊芯混合物，再将乙醇和聚山梨酯80均匀搅拌的混合液倒入囊芯混合物中，边搅和边加混合液，直至粉状的囊芯混合物在加液体搅拌和揉弄后有粘性，依次进行挤压和滚圆，得到囊芯；(2)将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪舒贤，董必钦，邢锋，秦韶丰，丁蔚健，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44