一种自修复骨料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于功能性材料技术领域，具体涉及一种自修复骨料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的自修复骨料，包括载体和修复剂；所述载体包括多孔材料和封装所述多孔材料的包覆外壳；所述多孔材料包括烧结陶瓷微珠，所述烧结陶瓷微珠相邻之间存在空隙；所述修复剂为二元体系双组分，包括硅酸盐和碳酸盐；所述包覆外壳为硅酸凝胶硬化后的二氧化硅；所述自修复骨料的粒径为5～10mm。本发明专利技术的自修复骨料，掺入到混凝土中，可替换混凝土中粗骨料，形成混凝土自修复体系，对自修复混凝土裂缝有较好的修复作用。

A self repairing aggregate and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种自修复骨料及其制备方法和应用
本专利技术属于功能性材料
，具体涉及一种自修复骨料及其制备方法和应用。
技术介绍
众所周知混凝土是一种脆性材料，抗拉强度低，在混凝土结构施工和服役过程中，受温湿度的变化、外部荷载等因素的影响，混凝土会产生不同尺寸的裂缝。混凝土自修复技术指的是，在混凝土成型时内置修复剂，当结构服役时开裂，裂缝触发修复剂与外界环境接触发生反应，产生的修复产物封堵裂缝。混凝土自修复技术是针对混凝土裂缝问题产生的一种新型解决方法，对于改善混凝土材料的耐久性，提高混凝土结构服役寿命具有重要意义。现有的自修复骨料中修复剂多采用高分子聚合物胶黏剂，以膨胀性珍珠岩、玻璃纤维或陶粒为载体。虽然高分子聚合物具有较好的粘结性，但是将有机粘结剂应用于混凝土无机材料之间的粘结其结合效果差，粘结后的混凝土强度低。同时，珍珠岩、玻璃纤维和陶粒的力学强度较低，不能完全替换掉混凝土中同等粒径的粗骨料。
技术实现思路
为了解决上述问题本专利技术提供了一种具有良好力学强度且与混凝土基体界面具有优异结合性能的自修复骨料及其制备方法和应用。本专利技术提供了一种自修复骨料，包括载体和分散在所述载体中的修复剂；所述载体包括多孔材料和封装所述多孔材料的包覆外壳；所述多孔材料包括烧结陶瓷微珠，所述烧结陶瓷微珠相邻之间存在空隙；所述修复剂为二元体系双组分，包括硅酸盐和碳酸盐；所述包覆外壳为硅酸凝胶硬化后的二氧化硅；所述自修复骨料的粒径为5～10mm。优选的，所述硅酸盐和碳酸盐的质量比为2～4:1。r>优选的，所述硅酸盐包括硅酸钠和/或硅酸钾；所述碳酸盐包括碳酸钠和/或碳酸钾。优选的，所述多孔材料的粒径为5～10mm，所述多孔材料的孔隙率在40％以下。优选的，所述多孔材料的制备方法，包括以下步骤：将陶瓷玻璃微珠进行烧结后，破碎筛分，得到多孔材料；所述烧结的温度为1000～1500℃；所述烧结的时间为60～80h。优选的，所述陶瓷玻璃微珠的粒径≤1mm。优选的，所述包覆外壳的厚度为0.3～0.5mm。本专利技术提供了上述技术方案所述自修复骨料的制备方法，包括以下步骤：将修复剂吸附于多孔材料中，得到负载修复剂的多孔材料；在所述负载修复剂的多孔材料的表面涂覆半凝固态硅酸凝胶，然后进行硬化，形成包覆外壳，得到自修复骨料。优选的，所述吸附的方法为真空浸渍法；所述吸附的时间为15～20min；所述真空浸渍法的真空度为0.06MPa。本专利技术提供了上述技术方案所述自修复骨料或上述技术方案所述方法制备得到的自修复骨料在混凝土中的应用。本专利技术提供了一种自修复骨料，包括载体和分散在所述载体中的修复剂；所述载体包括多孔材料和封装所述多孔材料的包覆外壳；所述多孔材料包括烧结陶瓷微珠，所述烧结陶瓷微珠相邻之间存在空隙；所述修复剂为二元体系双组分，包括硅酸盐和碳酸盐；所述包覆外壳为硅酸凝胶硬化后的二氧化硅；所述自修复骨料的粒径为5～10mm。本专利技术以硅酸盐和碳酸盐二元组分的溶液为修复剂，其中硅酸盐溶液具有很好的粘接性，但流动性较差，单独以硅酸盐溶液为修复剂不利于修复剂的释放；单独以碳酸盐溶液为修复剂虽然提高了修复剂的流动性但是缺乏对裂缝的粘接性。本专利技术以硅酸盐和碳酸盐二元组分的溶液为修复剂在提高修复剂流动性的同时，又使修复剂对裂缝具有较好的粘接性，提高了修复剂与混凝土无机材料之间的结合效果，从而增强了粘结后混凝土的强度。本专利技术以陶瓷玻璃微珠烧结成的多孔材料为载体，具有大量孔隙结构，能够吸附大量的修复剂用于裂缝的修复，同时陶瓷玻璃微珠烧结而成的孔结构具有较高的力学强度。本专利技术以硅酸凝胶硬化后形成的二氧化硅作为包覆外壳保护修复剂，避免修复剂产生流失的同时进一步提高了自修复骨料的力学强度，而且本专利技术采用硅酸凝胶(高模数)进行封装，封装后持续反应硬化为二氧化硅，而修复剂采用了硅酸盐(低模数)和碳酸盐的二元体系，利用高低两种模数稳定性差异化的特点，使修复剂与封装外壳具有更好的兼容性和稳定性。本专利技术提供的自修复骨料掺入到混凝土中，可替换混凝土中粗骨料，形成混凝土自修复体系，对自修复混凝土裂缝有较好的修复作用，而且本专利技术提供的自修复骨料与混凝土界面具有优异的结合性能且与混凝土材料力学强度相匹配，能够提高混凝土力学强度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为自修复骨料结构示意图，其中1为烧结陶瓷微珠，2为修复剂，3为包覆外壳；图2为自修复骨料实体图；图3为自修复骨料破裂后修复剂释放图；图4为自修复骨料自修复混凝土裂缝图；图5为15天龄期后自修复效果图。具体实施方式本专利技术提供了一种自修复骨料，包括载体和分散在所述载体中的修复剂；所述载体包括多孔材料和封装所述多孔材料的包覆外壳；所述多孔材料的包括烧结陶瓷微珠，所述烧结陶瓷微珠相邻之间存在空隙；所述修复剂为二元体系双组分，包括硅酸盐和碳酸盐；所述包覆外壳为硅酸凝胶硬化后的二氧化硅；所述自修复骨料的粒径为5～10mm(结构示意图如图1所示，实体图如图2所示)。本专利技术的修复剂包括硅酸盐和碳酸盐。在本专利技术中，所述硅酸盐和碳酸盐的质量比优选为2～4:1，更优选为3:1。所述硅酸盐优选包括硅酸钠和/或硅酸钾，所述碳酸盐优选包括碳酸钠和/或碳酸钾。在本专利技术中，所述修复剂为硅酸盐和碳酸盐的二元材料，其中硅酸盐对混凝土的水化有激发促进作用，使裂缝断裂面再水化生成C-S-H凝胶；碳酸盐能与混凝土中氢氧化钙反应产生碳酸钙沉淀和氢氧化钾，能提高裂缝断面的pH环境，更好的提高混凝土耐久性；同时两种修复剂的复合使用，在提高修复剂的流动性的同时，有能够使修复剂对裂缝具有较好的粘结性，提高了修复剂与混凝土无机材料之间的结合效果，从而能够更进一步的增强粘结后混凝土的强度。在本专利技术中，所述载体包括多孔材料和封装在所述多孔材料的包覆外壳；所述多孔材料包括烧结陶瓷微珠，所述烧结陶瓷微珠与烧结陶瓷微珠相邻之间存在空隙；所述烧结陶瓷微珠的粒径优选为0.5～1mm；所述多孔材料的孔隙率优选在40％以下，进一步优选为20％～40％，更优选为30％～40％。在本专利技术中，所述多孔材料的制备方法，优选包括以下步骤：将陶瓷玻璃微珠进行烧结后，破碎筛分，得到多孔材料；所述烧结的温度优选为1000～1500℃，进一步优选为1100～1300℃；所述烧结的时间优选为60～80h，进一步优选为63～75h，更优选为70～72h；所述陶瓷玻璃微珠的粒径优选≤1mm，进一步优选≤0.8mm；在本专利技术中，所述筛分优选采用10mm的筛网进行筛分取筛下物，采用5mm的筛网进行筛分取筛上物；本专利技术对破碎的方式无特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的方式即可。...

【技术保护点】
1.一种自修复骨料，包括载体和分散在所述载体中的修复剂；/n所述载体包括多孔材料和封装所述多孔材料的包覆外壳；/n所述多孔材料包括烧结陶瓷微珠，所述烧结陶瓷微珠相邻之间存在空隙；/n所述修复剂为二元体系双组分，包括硅酸盐和碳酸盐；/n所述包覆外壳为硅酸凝胶硬化后的二氧化硅；/n所述自修复骨料的粒径为5～10mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种自修复骨料，包括载体和分散在所述载体中的修复剂；
所述载体包括多孔材料和封装所述多孔材料的包覆外壳；
所述多孔材料包括烧结陶瓷微珠，所述烧结陶瓷微珠相邻之间存在空隙；
所述修复剂为二元体系双组分，包括硅酸盐和碳酸盐；
所述包覆外壳为硅酸凝胶硬化后的二氧化硅；
所述自修复骨料的粒径为5～10mm。


2.根据权利要求1所述的自修复骨料，其特征在于，所述硅酸盐和碳酸盐的质量比为2～4:1。


3.根据权利要求1或2所述的自修复骨料，其特征在于，所述硅酸盐包括硅酸钠和/或硅酸钾；所述碳酸盐包括碳酸钠和/或碳酸钾。


4.根据权利要求1所述的自修复骨料，其特征在于，所述多孔材料的粒径为5～10mm，所述多孔材料的孔隙率在40％以下。


5.根据权利要求1或4所述的自修复骨料，其特征在于，所述多孔材料的制备方法，包括以下步骤：
将陶瓷玻璃微珠进行烧结...

【专利技术属性】
技术研发人员：方媛，雷佳，朱春燕，王晓东，邢锋，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44