一种聚苯乙烯微胶囊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聚苯乙烯微胶囊自修复混凝土结构，包括混凝土构件，所述混凝土构件内均匀掺入设置有聚苯乙烯修复微胶囊、PVA纤维。所述聚苯乙烯修复微胶囊的囊芯材料为无水硅酸钠，囊壁材料为聚苯乙烯。本发明专利技术还提供了一种聚苯乙烯微胶囊自修复混凝土的制作方法。本发明专利技术能提高混凝土结构的抗裂性，且使其具备损伤自感知和自修复的能力，从而提高混凝土的结构的安全性、耐久性和经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种聚苯乙烯微胶囊自修复混凝土结构及其制作方法
本专利技术涉及一种聚苯乙烯微胶囊自修复混凝土结构及其制作方法，包括混凝土构件，属于自修复混凝土及其类似建筑材料领域。
技术介绍
混凝土具有抗拉性能远小于抗压性能的特点，在使用过程中不可避免会产生裂缝，这些裂缝为外界的有害物质提供了进入混凝土内部的通道，进而加速内部钢筋的锈蚀，降低混凝土结构的安全性和耐久性。对于混凝土裂缝，传统的方法是进行后期的人工修复，即采用结构加固法、灌浆法、填充法等方法进行后期的修复。传统的修补方法其实是一种被动的补救，等肉眼可见的较大宽度裂缝出现的时候，结构已经出现了一定程度的损伤，若裂缝发现或者修复不及时，可能会危害结构的安全性，加大了事故发生的可能性。更重要的一点是，传统裂缝修补手段成本十分高昂，耗费大量人力物力。目前新兴的混凝土自修复技术为解决混凝土裂缝问题提供全新的选择。通过在混凝土内部埋入装有修复剂的溶剂，裂缝生成时，容器破裂并使修复剂流出，修复剂与周边混凝土反应，进而使裂缝闭合。由于上述特性，自修复混凝土能在裂缝产生初期对其进行针对性抑制，大大提高结构的安全性与耐久性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术迎合建材智能化趋势、工程安全和耐久性的实际需要，提供一种聚苯乙烯微胶囊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：一种聚苯乙烯微胶囊自修复混凝土结构，包括混凝土构件，所述混凝土构件内均匀掺入设置有聚苯乙烯修复微胶囊、PVA纤维。进一步地，所述聚苯乙烯修复微胶囊的囊芯材料为无水硅酸钠，囊壁材料为聚苯乙烯。进一步地，所述PVA纤维为高强高弹PVA短纤维，其抗拉强度为1200Mpa以上，弹性模量为35Gpa以上，直径为12-15μm，长度为12～15mm。一种如所述聚苯乙烯微胶囊自修复混凝土结构的制作方法，包括步骤：步骤1：制作聚苯乙烯修复微胶囊；步骤2：设计混凝土配合比，确定聚苯乙烯修复微胶囊和PVA纤维掺量；步骤3：浇筑混凝土构件上的混凝土，并养护成型。进一步地，所述聚苯乙烯修复微胶囊的掺量与水泥体积比为3.9%~4.2%。进一步地，所述PVA纤维（3）的掺量与混凝土的体积比为1.2‰~1.4‰。进一步地，所述的步骤1具体包括：步骤11：在胶囊制作容器中倒入二氯甲烷溶液，再将聚苯乙烯倒入容器，混合搅拌均匀，使聚苯乙烯溶解；步骤12：再将无水硅酸钠颗粒倒入容器，搅拌使混合均匀；步骤13：将胶囊制作容器密闭，同时塞上导管，与装有乙醇的气体处理容器连通；步骤14：加热容器，使二氯甲烷溶液挥发，以得到固体物质并于10min后将固体取出；步骤15：将固体物质破碎成直径为5~6mm的片状颗粒，即为实际使用的聚苯乙烯修复微胶囊。进一步地，所述的步骤2中，当所述混凝土构件的强度等级为C40、其坍落度为130~160mm时，水泥用量为415~427份、细骨料用量为731~737份、粗骨料用量为938~964份、水用量为110~113份、粉煤灰用量为75~78份、减水剂用量7.5~7.8份，所述聚苯乙烯修复微胶囊的掺量与水泥体积比为3.9%~4.2%，所述PVA纤维的掺量与混凝土的体积比为1.2‰~1.4‰。进一步地，所述水泥为PC42.5普通硅酸盐水泥；所述粉煤灰为符合国际GB/T1506—2005标准的Ⅱ级电厂粉煤灰；所述粗骨料为5~10mm连续级配的花岗石碎石；所述细骨料为天然河砂，Ⅱ区中砂。进一步地，所述聚苯乙烯修复微胶囊、PVA纤维以骨料的形式均匀掺入混凝土中。与现有技术相比，本专利技术提高了混凝土的抗裂性，同时也赋予了混凝土损伤识别和自修复的能力，在混凝土裂缝的发展初期就进行了针对且有效的抑制，大大降低了裂缝的后期修复所产生的高额成本，极大地提高了混凝土结构的耐久性、安全性和经济性。附图说明图1是本专利技术实施例的自修复混凝土结构的构造示意图。图2是本专利技术实施例的聚苯乙烯修复微胶囊的构造示意图。图3是本专利技术实施例的聚苯乙烯胶囊制作装置的示意图。图中标号说明：1-混凝土构件、2-聚苯乙烯修复微胶囊、3-纤维素纤维、4-无水硅酸钠、5-聚苯乙烯，6-胶囊制作容器，7-气体处理容器。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，一种聚苯乙烯微胶囊自修复混凝土结构，包括混凝土构件1，所述混凝土构件1均匀掺入设置有聚苯乙烯修复微胶囊2、PVA纤维3。所述聚苯乙烯修复微胶囊2的囊芯材料为无水硅酸钠4，囊壁材料为聚苯乙烯5。所述PVA纤维3为常州怡天公司生产的的高强高弹PVA短纤维，抗拉强度为1600Mpa，弹性模量为35Gpa，直径为14μm，长度为12～15mm。实施例二一种如所述自修复混凝土结构制作方法，包括步骤：步骤1：制作聚苯乙烯修复微胶囊2；步骤2：设计混凝土配合比，确定聚苯乙烯修复微胶囊2和PVA纤维3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，所述的步骤1具体包括：步骤11：在胶囊制作容器6中倒入二氯甲烷溶液，再将聚苯乙烯5倒入容器，混合搅拌均匀，使聚苯乙烯5溶解；步骤12：再将颗粒状无水硅酸钠4倒入容器，搅拌使混合均匀；步骤13：将胶囊制作容器6密闭，同时塞上导管，与装有乙醇的气体处理容器7连通；步骤14：加热胶囊制作容器6，使二氯甲烷溶液挥发，以得到固体物质并于10min后将固体取出；步骤15：将固体物质破碎成直径为5~6mm的片状颗粒，即为实际使用的聚苯乙烯修复微胶囊2。本实施例的所述的步骤2中，当所述混凝土构件1的强度等级为C40、其坍落度为130mm时，水泥用量为415份、细骨料用量为731份、粗骨料用量为938份、水用量为110份、粉煤灰用量为75份、减水剂用量7.5份，所述聚苯乙烯修复微胶囊2的掺量与水泥体积比为3.9%，所述PVA纤维3的掺量与混凝土的体积比为1.2‰。具体地，本实施例中，所述水泥为石井牌PC42.5普通硅酸盐水泥；所述粉煤灰为符合国际GB/T1506—2005标准的Ⅱ级电厂粉煤灰；所述粗骨料5~10mm连续级配的花岗石碎石；所述细骨料为天然河砂，Ⅱ区中砂。制作过程中，所述聚苯乙烯修复微胶囊2、PVA纤维3以骨料的形式均匀掺入混凝土中。实施例三一种如所述自修复混凝土结构制作方法，包括步骤：步骤1：制作聚苯乙烯修复微胶囊2；步骤2：设计混凝土配合比，确定聚苯乙烯修复微胶囊2和PVA纤维3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，所述的步骤1具体包括：步骤11：在胶囊制作容器6中倒入二氯甲烷溶液，再将聚苯乙烯5倒入容器，混合搅拌均匀，使聚苯乙烯5溶解；步骤12：再将颗粒状无水硅酸钠4倒入容器，搅拌使混合均匀；步骤13：将胶囊制作容器6密闭，同时塞上导管，与装有乙醇的气体处理容器7连通；步骤14：加热胶囊制作容器6，使二氯甲烷溶液挥发，以得到固体物质并于10min后将固体取出；步骤15：将固体物质破碎成直径为5~6mm的片状颗粒，即为实际使用的聚苯乙烯修复微胶囊2。本实施例的所述的步骤2中，当所述混凝土构件1的强度等级为C40、其坍落度为130mm时，水泥用量为415份、细骨料用量为731份、粗骨料用量为938份、水用量为110份、粉煤灰用量为75份、减水剂用量7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚苯乙烯微胶囊自修复混凝土结构，包括混凝土构件（1），其特征在于：所述混凝土构件(1)内均匀掺入设置有聚苯乙烯修复微胶囊(2)，PVA纤维（3）。

【技术特征摘要】
1.一种聚苯乙烯微胶囊自修复混凝土结构，包括混凝土构件（1），其特征在于：所述混凝土构件(1)内均匀掺入设置有聚苯乙烯修复微胶囊(2)，PVA纤维（3）。2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯微胶囊自修复混凝土结构，其特征在于：所述聚苯乙烯修复微胶囊（2）的囊芯材料为无水硅酸钠颗粒（4），囊壁材料为聚苯乙烯（5）。3.根据权利要求1所述的聚苯乙烯微胶囊自修复混凝土结构，其特征在于：所述PVA纤维（3）为高强高弹PVA短纤维，其抗拉强度为1200Mpa以上，弹性模量为35Gpa以上，直径为12-15μm，长度为12～15mm。4.一种如权利要求1-3中任一项所述聚苯乙烯微胶囊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：制作聚苯乙烯修复微胶囊（2）；步骤2：设计混凝土配合比，确定聚苯乙烯修复微胶囊（2）和PVA纤维（3）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所述的苯乙烯微胶囊自修复混凝土结构，其特征在于：所述聚苯乙烯修复微胶囊（2）的掺量与水泥体积比为3.9%~4.2%。6.根据权利要求4所述的苯乙烯微胶囊自修复混凝土结构，其特征在于：所述PVA纤维（3）的掺量与混凝土的体积比为1.2‰~1.4‰。7.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述的步骤1具体包括：步骤11：在胶囊制作容器（6）中倒入二氯甲烷溶液，再将...

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