一种性能全面增强型自修复混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种性能全面增强型自修复混凝土及其制备方法，属于建筑材料技术领域。该混凝土包括以下重量份数的组分：水泥210

【技术实现步骤摘要】
一种性能全面增强型自修复混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于自修复混凝土
，具体涉及一种性能全面增强型自修复混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]混凝土具有较高抗压强度，有极好的塑造性，加之原材料易得且价格适宜，使得混凝土广泛作为结构材料应用于工程建设的各个方面。然而，混凝土结构的服役环境复杂多变，在外部荷载、内部应力及有害离子等因素的共同作用下，混凝土结构极易出现开裂的问题，初始的微裂纹对混凝土的伤害有限，但如不能及时修复，裂缝的继续扩大将形成较宽较深的有害裂缝，有害裂缝将影响混凝土结构的安全，甚至引发各种严重的事故。另一方面，随着建设需求的提升及环保要求的提高，用于拌制混凝土的原材料质量每况愈下，在此情况下，要保证混凝土本体优良的工作性能、强度和良好的耐久性的难度不断增加。
[0003]为改善混凝土的工作性，在原材料尤其是骨料不方便更换的情况下，一般采用增加混凝土的粉体总量，或引入一定的空气，但诸如此类的方法可能增加混凝土的成本，更有可能损害混凝土的耐久性，而且在施工环境较为复杂的情况下，上述方法反而不利于实际浇筑时候的混凝土工作性。传统的裂缝修复方法有涂敷、加固和灌浆，但这些都属于出现问题后的修补，而且主要用于较大的裂缝修复，因此人工修复的效果有限。近年来逐渐兴起的混凝土裂缝自修复技术主要有微生物自修复、中空或微胶囊自修复、电化学自修复、形状记忆合金自修复等，这些技术具有先进的代表性但目前大多集中在实验室研究中，实际工程应用案例极少。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种性能全面增强型自修复混凝土及其制备方法，可以有效改善混凝土的工作性，提高混凝土的强度和抗裂性，具备良好的耐久性，同时具备极强的损伤修复和裂缝自修复能力。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]提供一种性能全面增强型自修复混凝土，包括以下重量份的各组分：水泥210
‑
400份、掺合料110
‑
160份、多功能自修复剂8
‑
16份、外加剂8
‑
14份、砂680
‑
850份、石1000
‑
1100份、微纳米气泡水150～185份；其中：
[0007]所述多功能自修复剂组分为：有机膦酸盐0.15
‑
0.60％、土类膨胀剂3
‑
5％、钙类膨胀剂71
‑
76％、混杂纤维20
‑
23％、氟硅酸盐胶联剂0.4
‑
1.1％；所述混杂纤维为硫酸钙晶须和短切聚丙烯纤维混合物，两者质量比为85
‑
95:5
‑
15；
[0008]所述水泥中，粒径介于20
‑
80μm的水泥颗粒占比10
‑
30％；
[0009]所述外加剂为含微米气泡引气剂的减水剂。
[0010]按上述方案，所述多功能自修复剂中，有机磷酸盐为氨基三甲叉膦酸；土类膨胀剂为钙质膨润土，细度200～800目；钙类膨胀剂为生石灰；氟硅酸盐胶联剂为氟硅酸镁。
[0011]按上述方案，所述混杂纤维中，硫酸钙晶须直径为1～10μm，长度为50～200μm；短切聚丙烯纤维长度为6～8mm。
[0012]按上述方案，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥。
[0013]按上述方案，所述掺合料为粉煤灰和矿粉。
[0014]优选地，所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰。
[0015]优选地，所述矿粉为S95级矿粉。
[0016]按上述方案，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂，减水率≥25％。
[0017]按上述方案，微米气泡引气剂为聚醚酯引气剂。
[0018]按上述方案，所述外加剂中，微米气泡引气剂用量占比减水剂质量的1
‑3‰
。
[0019]按上述方案，所述微纳米气泡水中，水中气泡粒径＜20μm。
[0020]按上述方案中，所述砂为天然河砂、机制砂或两者的混合物，细度模数为2.3
‑
3.0，含泥量≤3％。
[0021]按上述方案中，所述石为5
‑
25mm连续级配碎石，含泥量≤1％。
[0022]本专利技术还提供了一种性能全面增强型自修复混凝土的制备方法，包括如下步骤：
[0023]1)按配合比称量各原材料；
[0024]2)将有机膦酸盐、土类膨胀剂、钙类膨胀剂、混杂纤维及氟硅酸盐胶联剂通过混料机混合均匀，得到多功能自修复剂；
[0025]3)将气体按照一定的速度、气量和时间通过曝气的方式通入自来水中，得到微纳米气泡水；
[0026]4)将水泥、掺合料、砂、石加入强制搅拌机中拌合30～45s混合均匀；
[0027]5)向搅拌机内加入步骤2)所得多功能自修复剂，拌合30～45s；
[0028]6)向搅拌机内加入步骤3)所得微纳米气泡水和外加剂，拌合90～120s后得到性能全面增强型自修复混凝土。
[0029]本专利技术提供了一种性能全面增强型自修复混凝土，工作机理如下：
[0030]一方面，本专利技术在水泥中加入10
‑
30％粒径介于20
‑
80μm的粗颗粒水泥，不仅有利于减少混凝土用水量和前期温度应力，而且此部分粗颗粒水泥在较长时间内缓慢溶解并持续水化有利于密实混凝土的内部结构，更重要的是，大量的缓慢水化的水泥颗粒为络合剂和胶联剂提供了大量的钙离子原料，为络合结晶产物的快速、大量形成提供了基础。
[0031]另一方面，本专利技术通过外加剂引入的微米气泡和水引入的微纳米气泡在混凝土施工阶段通过物理填充在不增加粉体的情况下丰富了混凝土的浆体总量，改善了混凝土的包裹性，另外圆形的微纳米气泡又起到了滚珠效应，改善了混凝土的流动性，而且分散的微纳米气泡不会影响混凝土的强度，还有利于提升混凝土的抗冻性。而本专利技术中通过外加剂引入的微米气泡和水引入的微纳米气泡还具有良好的协同配合作用，其中：引气剂本身产生的气泡尺寸不可控，偶尔存在的较大的气泡对混凝土的力学性能和耐久性是不利的，通过协同尺寸可控的微纳米气泡水，一方面可以减少引气剂的用量，避免过多大气泡的不良影响，更为重要的是，水中的气泡都是尺寸可控的对混凝土性能有提升的微纳米尺寸气泡，对于混凝土性能的全面增强有利；但是，水引入的气泡稳定性不佳，随着时间的延长，气泡会慢慢破裂消失，而外加剂的气泡保持的时间较长，可以直至施工的结束，两种气泡在早期和晚期相互补充，协同提升混凝土性能。
[0032]此外，本专利技术中多功能自修复剂由有机膦酸盐、土类膨胀剂、钙类膨胀剂、混杂纤维及氟硅酸盐胶联剂等混合而成，其在混凝土的施工阶段和服役阶段均发挥重要作用，具体为：
[0033]本专利技术中选择有机膦酸盐，可以作为钙离子络合剂，当裂缝中有微量水进入后，其由沉睡状态迅速苏醒，与溶解在水中的钙离子大量络合后在裂缝到处游走，当遇到碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种性能全面增强型自修复混凝土，其特征在于，包括以下重量份的各组分：水泥210
‑
400份、掺合料110
‑
160份、多功能自修复剂8
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16份、外加剂8
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14份、砂680
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850份、石1000
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1100份、微纳米气泡水150～185份；其中：所述多功能自修复剂组分为：有机膦酸盐0.15
‑
0.60％、土类膨胀剂3
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5％、钙类膨胀剂71
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76％、混杂纤维20
‑
23％、氟硅酸盐胶联剂0.4
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1.1％；所述混杂纤维为硫酸钙晶须和短切聚丙烯纤维混合物，两者质量比为85
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95:5
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15；所述水泥中，粒径介于20
‑
80μm的水泥颗粒占比10
‑
30％；所述外加剂为含微米气泡引气剂的减水剂。2.根据权利要求1所述的自修复混凝土，其特征在于，所述多功能自修复剂中，有机磷酸盐为氨基三甲叉膦酸；土类膨胀剂为钙质膨润土，细度200～800目；钙类膨胀剂为生石灰；氟硅酸盐胶联剂为氟硅酸镁。3.根据权利要求1所述的自修复混凝土，其特征在于，所述混杂纤维中，硫酸钙晶须直径为1～10μm，长度为50～200μm；短切聚丙烯纤维长度为6～8...

【专利技术属性】
技术研发人员：张剑峰，李少祥，刘仕琪，程铠，贾洋，
申请(专利权)人：中国一冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：