【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑材料领域，具体涉及一种水泥基智能材料及制备方法。
技术介绍
1、水泥基材料外部环境中的水通过渗透作用进入到基体中，一方面会造成内部孔隙压的增大，另一方面还能引起骨料间的粘结力降低，从而影响其力学性能。国内外研究学者通过试验分析发现：1、标号相同的水泥基材料强度随着含水率的增加而减小；2、湿态混凝土的抗压强度相比干燥情况下的混凝土的抗压强度有所降低；3、随着施加在混凝土和水泥砂浆试件内部的孔隙水压递增，混凝土水泥砂浆试件的强度在一定的范围内呈现降低的趋势。此外，含水率的改变对水泥基材料强度发展、收缩、徐变和碳化、冻融等耐久性问题有着重要的影响。混凝土结构的使用都是处在一定的环境下，如地区气候、温湿度等。湿度过大，内部含水率的提升，一方面会造成水泥基材料冻融破坏和腐蚀破坏等风险提升，另一方面长期暴露于潮湿环境中的结构构件，如桩基础、底脚、地面等随着内部含水率的提升，钢筋锈蚀的风险将进一步加剧。因此，对于水泥基材料内部含水率的长期监控和评价非常有必要。
2、目前，对于水泥基材料含水率的测试多采用烘干法来进行，即通过烘干前后试块质量，计算出相应的含水率。然而该方法仅能测试单一环境下水泥基材料内部含水状态，难以实现材料含水率的动态、实时监控和分析。采用埋置传感元件的方式，能够有效动态监测水泥基材料内部含水率，但其制造、安装和维护成本较高，且与水泥基材料的兼容性不高。
3、从自感知性能入手，开发具备智能自监测功能的水泥基材料已成为目前国内外研究学者重点关注的研究方向。碳纳米管(cnt)具有良好的机械
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于现有水泥基材料对于水含量不敏感，同时水泥基材料中单纯加入碳材料会导致水泥基体中电阻过低，提高钢筋锈蚀风险的问题，从而提供一种水泥基智能材料及制备方法。
2、为此，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供一种水泥基智能材料，以质量份数计，原料包括：
4、
5、
6、进一步地，苯丙乳液和复合硅酸盐水泥的质量比为10～15:100。
7、所述苯丙乳液固含量40～50％，粘度500～2000mpa·s，ph值7～9。
8、所述碳纳米管直径10～30nm，长度10～30μm，纯度≥95％。
9、所述复合硅酸盐水泥为pc 42.5水泥。
10、本专利技术还提供上述水泥基智能材料的制备方法，包括如下步骤：
11、s1：将碳纳米管通过超声分散于水中，得到碳纳米管悬浊液；
12、s2：将碳纳米管悬浊液与苯丙乳液混合，得到预聚合溶液；
13、s3：将预聚合溶液和复合硅酸盐水泥以及剩余的水混合搅拌后加入消泡剂继续搅拌，得到所述水泥基智能材料。
14、进一步地，步骤s1中，所述碳纳米管悬浊液中，以质量百分数计，碳纳米管为1％～2％，超声分散的时间为30～60min，超声分散功率为100～200w，频率为40hz。
15、步骤s2中，混合温度为50～60℃，混合时间为10～15min，搅拌速度为1000～2000rpm。
16、步骤s3中混合搅拌时搅拌速度为57～67rpm，搅拌时间为2～3min；继续搅拌时的搅拌速度为115～135rpm，搅拌时间为3～5min。
17、本专利技术技术方案，具有如下优点：
18、(1)本专利技术在水泥材料中添加碳纳米管的同时添加适量苯丙乳液，不但能够改善纳米颗粒的分散情况和亲水性，还能与之结合形成较为均匀分布的蜂窝状网络结构，贯穿、桥接于水泥板块之间，并改善水泥基材料的性能。此外，形成的聚合物膜包覆于碳纳米管表面与水泥材料结合，可有效实现在不破坏纳米颗粒力学特征的情况下，降低其导电性能变化对钢筋锈蚀产生的影响。测试结果表明，本专利技术工艺合成的水泥基智能材料相对于单独掺入碳纳米管的水泥基材料具有更优异的含水率自监测性能，且其电阻率显著提高，降低了结构钢筋在内部应用时产生锈蚀的风险。
19、(2)本专利技术中采用特定比例的苯丙乳液掺量，除在碳纳米管分散过程中提供改善作用，还能够在水泥基体中与碳纳米管和水泥通过化学结合形成一种微纳米结构的蜂窝状导电网络，从而有助于含水自监测灵敏度的提升。
20、(3)本专利技术的制备方法中，将碳纳米管先分散在水中，但该状态不稳定，然后加入苯丙乳液来固定和保持该分散状态。若是直接将碳纳米管掺入到苯丙乳液中超声分散，则无法形成良好分散效果。而未经处理直接将除了消泡剂以外的其他原料全部直接混合搅拌，则更易出现碳纳米管团聚问题，影响最终的产品性能。
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1.一种水泥基智能材料，其特征在于，以质量份数计，原料包括：
2.根据权利要求1所述的水泥基智能材料，其特征在于，苯丙乳液和复合硅酸盐水泥的质量比为10～15:100。
3.根据权利要求1或2所述的水泥基智能材料，其特征在于，所述苯丙乳液固含量40～50％，粘度500～2000mPa·s，PH值7～9。
4.根据权利要求1-3任一项所述的水泥基智能材料，其特征在于，所述碳纳米管直径10～30nm，长度10～30μm，纯度≥95％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的水泥基智能材料，其特征在于，所述复合硅酸盐水泥为PC 42.5水泥。
6.权利要求1-5任一项所述的水泥基智能材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述碳纳米管悬浊液中，以质量百分数计，碳纳米管为1％～2％，超声分散的时间为30～60min，超声分散功率为100～200W，频率为40Hz。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，混合温度为50～60℃
9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中混合搅拌时搅拌速度为57～67rpm，搅拌时间为2～3min；继续搅拌时的搅拌速度为115～135rpm，搅拌时间为3～5min。
...【技术特征摘要】
1.一种水泥基智能材料，其特征在于，以质量份数计，原料包括：
2.根据权利要求1所述的水泥基智能材料，其特征在于，苯丙乳液和复合硅酸盐水泥的质量比为10～15:100。
3.根据权利要求1或2所述的水泥基智能材料，其特征在于，所述苯丙乳液固含量40～50％，粘度500～2000mpa·s，ph值7～9。
4.根据权利要求1-3任一项所述的水泥基智能材料，其特征在于，所述碳纳米管直径10～30nm，长度10～30μm，纯度≥95％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的水泥基智能材料，其特征在于，所述复合硅酸盐水泥为pc 42.5水泥。
6.权利要求1-5任一项所述的水泥基...
【专利技术属性】
技术研发人员：范杰，邓思捷，李庚英，张劲文，李建新，谢志红，王雪莲，黄昆泓，
申请(专利权)人：广州航海学院，
类型：发明
国别省市：
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