CN108529951A - 一种增强抗裂自修复混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增强抗裂自修复混凝土及其制备方法，涉及建筑材料技术领域,所述混凝土为C30混凝土，按重量份计,原料包括以下组分：水泥154‑164份、粉煤灰36‑44份、细骨料262‑290份、粗骨料613‑677份、水41.8‑46.2份、纤维1.6‑2.2份、修复剂7.6‑16.8份和抗裂防渗剂18‑20份。本发明的混凝土提高了抗裂性,能有效地抑制裂缝，并能持续自行修复因各种原因所造成的混凝土微裂缝或微损伤,能恢复混凝土受损前的力学性能，提高混凝土的经济性和耐久性，延长混凝土的服役寿命。

Description

一种增强抗裂自修复混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及自修复混凝土及其类似建筑材料领域，具体涉及一种增强抗裂自修复混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土因其材料缺陷，在使用过程中不可避免地会产生裂缝，为有害离子提供进入混凝土的通道，侵蚀混凝土，降低结构的安全性和耐久性。因此，对结构的裂缝或损失进行有效的修复成为我们关心的主要问题。

近年来，人们对修复剂加以研究和改进，并取得重大的成果，目前已有多种适用且有效的修复剂，相对于传统修补方式更加智能化。但在实际的自修复过程中，现阶段大多自修复混凝土只能修复宽度较小的裂缝。对于宽度较大的裂缝，传统修补方法对早期裂缝的抑制效果欠佳，且需耗费人力物力。因此，传统修复和智能修复两种手段都有其针对性，大多修复剂不能同时对较大裂缝进行修复。

发明内容

有鉴于此，为解决现阶段大多修复剂不能同时针对较大宽度的裂缝，本发明提供一种增强混凝土的抗裂性，抑制裂缝的发展，使修复剂有较多时间对其进行修复的混凝土及其制备方法。

本发明采用以下技术措施来实现。

一种增强抗裂自修复混凝土，按重量份计, 该混凝土由以下组分组成：水泥154-164份、粉煤灰36-44份、细骨料262-290份、粗骨料613-677份、水41.8-46.2份、纤维1.6-2.2份、修复剂7.6-16.8份和抗裂防渗剂18-20份。

优选的，按重量份计, 该混凝土包括以下组分：水泥158份、粉煤灰40份、细骨料276份、粗骨料645份、水44份、纤维0.4-0.5份、修复剂0.08-0.11份和抗裂防渗剂18-20份。

进一步地，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。

进一步地，所述细骨料为连续级配中砂。

进一步地，所述粗骨料是粒径在5mm-10mm范围内的连续级配碎石。

进一步地，所述纤维为纤维素纤维，长度为2-3mm，弹性模量为8-10Gpa，抗拉强度为800-900MPa。

进一步地，所述的修复剂是硅酸钠修复剂。

更进一步地，所述硅酸钠修复剂是用固化剂将环氧树脂和无水硅酸钠颗粒粘合所制成的片状修复剂。

更进一步地，所述环氧树脂和无水硅酸钠颗粒的质量比为1:3。

进一步地，所述的抗裂防渗剂是HLC抗裂防渗剂。

以上所述的一种增强抗裂自修复混凝土的制备方法，包括以下步骤：

1）根据所需混凝土制备模板；所述混凝土为C30混凝土；

2）将水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、水、纤维、修复剂和抗裂防渗剂进行拌和，然后加入模板中；

3）拆模和养护。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明在混凝土中加入修复材料以满足修复功能：加入纤维素纤维材料增强抵抗因外界环境变化产生变形或收缩的能力，提高混凝土的密实性，从而提高混凝土抗渗性，增强劈裂抗拉强度，控制裂缝发展，同时提高混凝土的耐久性；加入HLC抗裂防渗剂早期能产生微膨胀，可抵消混凝土的部分干缩变形，增强混凝土的抗裂性能和防渗性，控制裂缝的发展和外界有害物质进入混凝土，同时提高混凝土的早期强度。

2、本发明的混凝土产生裂缝并穿过硅酸钠修复剂时，混凝土中的水或外界环境的水会与硅酸钠发生反应产生水化硅酸钙，使裂缝修补，从而具有自主修复裂缝的能力，节约了修复裂缝的人力财力。

3、本发明生产过程简单，可直接投入实际工程中。

附图说明

图1、图2为本发明实施例1所制备混凝土的扫描电子显微镜（SEM）图。

具体实施方式

为使本发明的目的、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，对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

1) 根据所需混凝土制备模板；

2) 所述混凝土为C30混凝土，准备混凝土材料，按重量份计,原料包括以下组分：水泥154份、粉煤灰36份、细骨料262份、粗骨料613份、水41.8份、纤维1.6份、修复剂7.6份和抗裂防渗剂18份。

3) 将所准备混凝土材料进行拌和，在搅拌机挂浆后，将细骨料和粗骨料和纤维加入，搅拌30秒；接着将水泥和粉煤灰加入，搅拌30秒；然后将水加入，搅拌1分30秒，再将抗裂防渗剂和修复剂加入，搅拌1分钟；

4) 拆模，在温度为20±1℃、湿度为90%±1的环境下养护28天，得增强抗裂自修复混凝土。

具体而言，步骤2）中，所述的水泥为PO42.5级水泥。所述细骨料为连续级配中砂。所述粗骨料是粒径在5mm-10mm范围内的连续级配碎石。所述纤维为纤维素纤维，长度为2-3mm，弹性模量为8-10Gpa，抗拉强度为800-900MPa。所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。所述修复剂是硅酸钠修复剂；所述的硅酸钠修复剂是用固化剂将环氧树脂和无水硅酸钠颗粒粘合所制成的片状修复剂；环氧树脂和无水硅酸钠的质量比为1:3；所述的抗裂防渗剂是HLC抗裂防渗剂。

图1、图2为本实施例所得混凝土的扫描电子显微镜（SEM）图，由图1和图2可知，混凝土裂缝处有水化硅酸钙结晶生成，从而使裂缝修补，可以使混凝土中的微裂缝闭合，提高混凝土的密实性和抗渗性，降低外界有害物质进入混凝土的可能性，提高混凝土的耐久性；同时纤维的存在使混凝土的抗裂性能提高。

实施例2

1) 根据所需混凝土制备模板；

2) 所述混凝土为C30混凝土，准备混凝土材料，按重量份计,原料包括以下组分：水泥159份、粉煤灰40份、细骨料276份、粗骨料645份、水44份、纤维1.9份、修复剂7.6份和抗裂防渗剂19份。

3) 将所准备混凝土材料进行拌和，在搅拌机挂浆后，将细骨料和粗骨料和纤维加入，搅拌30秒；接着将水泥和粉煤灰加入，搅拌30秒；然后将水加入，搅拌1分30秒，再将抗裂防渗剂和修复剂加入，搅拌1分钟；

4) 拆模，在温度为20±1℃、湿度为90%±1的环境下养护28天，得增强抗裂自修复混凝土。

具体而言，步骤2）中，所述的水泥为PO42.5级水泥。所述细骨料为连续级配中砂。所述粗骨料是粒径在5mm-10mm范围内的连续级配碎石。所述纤维为纤维素纤维，长度为2-3mm，弹性模量为8-10Gpa，抗拉强度为800-900MPa。所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。所述修复剂是硅酸钠修复剂；所述的硅酸钠修复剂是用固化剂将环氧树脂和无水硅酸钠颗粒粘合所制成的片状修复剂；环氧树脂和无水硅酸钠的质量比为1:3；所述的抗裂防渗剂是HLC抗裂防渗剂。

本实施例所得混凝土的扫描电子显微镜（SEM）图与图1、图2相似，由本实施例所得混凝土的SEM图可知，混凝土裂缝处有水化硅酸钙结晶生成，从而使裂缝修补，可以使混凝土中的微裂缝闭合，提高混凝土的密实性和抗渗性，降低外界有害物质进入混凝土的可能性，提高混凝土的耐久性；同时纤维的存在使混凝土的抗裂性能提高。

实施例3

1)根据所需混凝土制备模板；

2) 所述混凝土为C30混凝土，准备混凝土材料，按重量份计,原料包括以下组分：水泥164份、粉煤灰44份、细骨料290份、粗骨料677份、水46.2份、纤维2.2份、修复剂7.6份和抗裂防渗剂20份。

3) 将所准备混凝土材料进行拌和，在搅拌机挂浆后，将细骨料和粗骨料和纤维加入，搅拌30秒；接着将水泥和粉煤灰加入，搅拌30秒；然后将水加入，搅拌1分30秒，再将抗裂防渗剂和修复剂加入，搅拌1分钟；

4) 拆模，在温度为20±1℃、湿度为90%±1的环境下养护28天，得增强抗裂自修复混凝土。

具体而言，步骤2）中，所述的水泥为PO42.5级水泥。所述细骨料为连续级配中砂。所述粗骨料是粒径在5mm-10mm范围内的连续级配碎石。所述纤维为纤维素纤维，长度为2-3mm，弹性模量为8-10Gpa，抗拉强度为800-900MPa。所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。所述修复剂是硅酸钠修复剂；所述的硅酸钠修复剂是用固化剂将环氧树脂和无水硅酸钠颗粒粘合所制成的片状修复剂；环氧树脂和无水硅酸钠的质量比为1:3；所述的抗裂防渗剂是HLC抗裂防渗剂。

本实施例所得混凝土的扫描电子显微镜（SEM）图与图1、图2相似，由本实施例所得混凝土的SEM图可知，混凝土裂缝处有水化硅酸钙结晶生成，从而使裂缝修补，可以使混凝土中的微裂缝闭合，提高混凝土的密实性和抗渗性，降低外界有害物质进入混凝土的可能性，提高混凝土的耐久性；同时纤维的存在使混凝土的抗裂性能提高。

实施例4

1) 根据所需混凝土制备模板；

2) 所述混凝土为C30混凝土，准备混凝土材料，按重量份计,原料包括以下组分：水泥154份、粉煤灰36份、细骨料262份、粗骨料613份、水41.8份、纤维1.6份、修复剂12.2份和抗裂防渗剂18份。

3) 将所准备混凝土材料进行拌和，在搅拌机挂浆后，将细骨料和粗骨料和纤维加入，搅拌30秒；接着将水泥和粉煤灰加入，搅拌30秒；然后将水加入，搅拌1分30秒，再将抗裂防渗剂和修复剂加入，搅拌1分钟；

4) 拆模，在温度为20±1℃、湿度为90%±1的环境下养护28天，得增强抗裂自修复混凝土。

具体而言，步骤2）中，所述的水泥为PO42.5级水泥。所述细骨料为连续级配中砂。所述粗骨料是粒径在5mm-10mm范围内的连续级配碎石。所述纤维为纤维素纤维，长度为2-3mm，弹性模量为8-10Gpa，抗拉强度为800-900MPa。所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。所述修复剂是硅酸钠修复剂；所述的硅酸钠修复剂是用固化剂将环氧树脂和无水硅酸钠颗粒粘合所制成的片状修复剂；环氧树脂和无水硅酸钠的质量比为1:3；所述的抗裂防渗剂是HLC抗裂防渗剂。

本实施例所得混凝土的扫描电子显微镜（SEM）图与图1、图2相似，由本实施例所得混凝土的SEM图可知，混凝土裂缝处有水化硅酸钙结晶生成，从而使裂缝修补，可以使混凝土中的微裂缝闭合，提高混凝土的密实性和抗渗性，降低外界有害物质进入混凝土的可能性，提高混凝土的耐久性；同时纤维的存在使混凝土的抗裂性能提高。

实施例5

1) 根据所需混凝土制备模板；

2) 所述混凝土为C30混凝土，准备混凝土材料，按重量份计,原料包括以下组分：水泥159份、粉煤灰40份、细骨料276份、粗骨料645份、水44份、纤维1.9份、修复剂12.2份和抗裂防渗剂19份。

3) 将所准备混凝土材料进行拌和，在搅拌机挂浆后，将细骨料和粗骨料和纤维加入，搅拌30秒；接着将水泥和粉煤灰加入，搅拌30秒；然后将水加入，搅拌1分30秒，再将抗裂防渗剂和修复剂加入，搅拌1分钟；

4) 拆模，在温度为20±1℃、湿度为90%±1的环境下养护28天，得增强抗裂自修复混凝土。

具体而言，步骤2）中，所述的水泥为PO42.5级水泥。所述细骨料为连续级配中砂。所述粗骨料是粒径在5mm-10mm范围内的连续级配碎石。所述纤维为纤维素纤维，长度为2-3mm，弹性模量为8-10Gpa，抗拉强度为800-900MPa。所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。所述修复剂是硅酸钠修复剂；所述的硅酸钠修复剂是用固化剂将环氧树脂和无水硅酸钠颗粒粘合所制成的片状修复剂；环氧树脂和无水硅酸钠的质量比为1:3；所述的抗裂防渗剂是HLC抗裂防渗剂。

本实施例所得混凝土的扫描电子显微镜（SEM）图与图1、图2相似，由本实施例所得混凝土的SEM图可知，混凝土裂缝处有水化硅酸钙结晶生成，从而使裂缝修补，可以使混凝土中的微裂缝闭合，提高混凝土的密实性和抗渗性，降低外界有害物质进入混凝土的可能性，提高混凝土的耐久性；同时纤维的存在使混凝土的抗裂性能提高。

实施例6

1) 根据所需混凝土制备模板；

2) 所述混凝土为C30混凝土，准备混凝土材料，按重量份计,原料包括以下组分：水泥164份、粉煤灰44份、细骨料290份、粗骨料677份、水46.2份、纤维2.2份、修复剂12.2份和抗裂防渗剂20份。

3) 将所准备混凝土材料进行拌和，在搅拌机挂浆后，将细骨料和粗骨料和纤维加入，搅拌30秒；接着将水泥和粉煤灰加入，搅拌30秒；然后将水加入，搅拌1分30秒，再将抗裂防渗剂和修复剂加入，搅拌1分钟；

4) 拆模，在温度为20±1℃、湿度为90%±1的环境下养护28天，得增强抗裂自修复混凝土。

具体而言，步骤2）中，所述的水泥为PO42.5级水泥。所述细骨料为连续级配中砂。所述粗骨料是粒径在5mm-10mm范围内的连续级配碎石。所述纤维为纤维素纤维，长度为2-3mm，弹性模量为8-10Gpa，抗拉强度为800-900MPa。所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。所述修复剂是硅酸钠修复剂；所述的硅酸钠修复剂是用固化剂将环氧树脂和无水硅酸钠颗粒粘合所制成的片状修复剂；环氧树脂和无水硅酸钠的质量比为1:3；所述的抗裂防渗剂是HLC抗裂防渗剂。

本实施例所得混凝土的扫描电子显微镜（SEM）图与图1、图2相似，由本实施例所得混凝土的SEM图可知，混凝土裂缝处有水化硅酸钙结晶生成，从而使裂缝修补，可以使混凝土中的微裂缝闭合，提高混凝土的密实性和抗渗性，降低外界有害物质进入混凝土的可能性，提高混凝土的耐久性；同时纤维的存在使混凝土的抗裂性能提高。

实施例7

1) 根据所需混凝土制备模板；

2) 所述混凝土为C30混凝土，准备混凝土材料，按重量份计,原料包括以下组分：水泥154份、粉煤灰36份、细骨料262份、粗骨料613份、水41.8份、纤维1.6份、修复剂16.8份和抗裂防渗剂18份。

3) 将所准备混凝土材料进行拌和，在搅拌机挂浆后，将细骨料和粗骨料和纤维加入，搅拌30秒；接着将水泥和粉煤灰加入，搅拌30秒；然后将水加入，搅拌1分30秒，再将抗裂防渗剂和修复剂加入，搅拌1分钟；

4) 拆模，在温度为20±1℃、湿度为90%±1的环境下养护28天，得增强抗裂自修复混凝土。

具体而言，步骤2）中，所述的水泥为PO42.5级水泥。所述细骨料为连续级配中砂。所述粗骨料是粒径在5mm-10mm范围内的连续级配碎石。所述纤维为纤维素纤维，长度为2-3mm，弹性模量为8-10Gpa，抗拉强度为800-900MPa。所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。所述修复剂是硅酸钠修复剂；所述的硅酸钠修复剂是用固化剂将环氧树脂和无水硅酸钠颗粒粘合所制成的片状修复剂；环氧树脂和无水硅酸钠的质量比为1:3；所述的抗裂防渗剂是HLC抗裂防渗剂。

本实施例所得混凝土的扫描电子显微镜（SEM）图与图1、图2相似，由实施例所得混凝土的SEM图可知，混凝土裂缝处有水化硅酸钙结晶生成，从而使裂缝修补，可以使混凝土中的微裂缝闭合，提高混凝土的密实性和抗渗性，降低外界有害物质进入混凝土的可能性，提高混凝土的耐久性；同时纤维的存在使混凝土的抗裂性能提高。

实施例8

1) 根据所需混凝土制备模板；

2) 所述混凝土为C30混凝土，准备混凝土材料，按重量份计,原料包括以下组分：水泥159份、粉煤灰40份、细骨料276份、粗骨料645份、水44份、纤维1.9份、修复剂16.8份和抗裂防渗剂19份。

3) 将所准备混凝土材料进行拌和，在搅拌机挂浆后，将细骨料和粗骨料和纤维加入，搅拌30秒；接着将水泥和粉煤灰加入，搅拌30秒；然后将水加入，搅拌1分30秒，再将抗裂防渗剂和修复剂加入，搅拌1分钟；

4) 拆模，在温度为20±1℃、湿度为90%±1的环境下养护28天，得增强抗裂自修复混凝土。

具体而言，步骤2）中，所述的水泥为PO42.5级水泥。所述细骨料为连续级配中砂。所述粗骨料是粒径在5mm-10mm范围内的连续级配碎石。所述纤维为纤维素纤维，长度为2-3mm，弹性模量为8-10Gpa，抗拉强度为800-900MPa。所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。所述修复剂是硅酸钠修复剂；所述的硅酸钠修复剂是用固化剂将环氧树脂和无水硅酸钠颗粒粘合所制成的片状修复剂；环氧树脂和无水硅酸钠的质量比为1:3；所述的抗裂防渗剂是HLC抗裂防渗剂。

本实施例所得混凝土的扫描电子显微镜（SEM）图与图1、图2相似，由本实施例所得混凝土的SEM图可知，混凝土裂缝处有水化硅酸钙结晶生成，从而使裂缝修补，可以使混凝土中的微裂缝闭合，提高混凝土的密实性和抗渗性，降低外界有害物质进入混凝土的可能性，提高混凝土的耐久性；同时纤维的存在使混凝土的抗裂性能提高。

实施例9

1) 根据所需混凝土制备模板；

2) 所述混凝土为C30混凝土，准备混凝土材料，按重量份计,原料包括以下组分：水泥164份、粉煤灰44份、细骨料290份、粗骨料677份、水46.2份、纤维2.2份、修复剂16.8份和抗裂防渗剂20份。

3) 将所准备混凝土材料进行拌和，在搅拌机挂浆后，将细骨料和粗骨料和纤维加入，搅拌30秒；接着将水泥和粉煤灰加入，搅拌30秒；然后将水加入，搅拌1分30秒，再将抗裂防渗剂和修复剂加入，搅拌1分钟；

4) 拆模，在温度为20±1℃、湿度为90%±1的环境下养护28天，得增强抗裂自修复混凝土。

具体而言，步骤2）中，所述的水泥为PO42.5级水泥。所述细骨料为连续级配中砂。所述粗骨料是粒径在5mm-10mm范围内的连续级配碎石。所述纤维为纤维素纤维，长度为2-3mm，弹性模量为8-10Gpa，抗拉强度为800-900MPa。所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。所述修复剂是硅酸钠修复剂；所述的硅酸钠修复剂是用固化剂将环氧树脂和无水硅酸钠颗粒粘合所制成的片状修复剂；环氧树脂和无水硅酸钠的质量比为1:3；所述的抗裂防渗剂是HLC抗裂防渗剂。

本实施例所得混凝土的扫描电子显微镜（SEM）图与图1、图2相似，由本实施例所得混凝土的SEM图可知，混凝土裂缝处有水化硅酸钙结晶生成，从而使裂缝修补，可以使混凝土中的微裂缝闭合，提高混凝土的密实性和抗渗性，降低外界有害物质进入混凝土的可能性，提高混凝土的耐久性；同时纤维的存在使混凝土的抗裂性能提高。

上列实施例，对本发明的目的、技术方案和有点进行了进一步地详细说明，所应说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种增强抗裂自修复混凝土，其特征在于，按重量份计, 该混凝土包括以下组分：水泥154-164份、粉煤灰36-44份、细骨料262-290份、粗骨料613-677份、水41.8-46.2份、纤维1.6-2.2份、修复剂7.6-16.8份和抗裂防渗剂18-20份。

2.根据权利要求1所述的一种增强抗裂自修复混凝土，其特征在于，所述水泥为PO42.5级水泥。

3.根据权利要求1所述的一种增强抗裂自修复混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。

4.根据权利要求1所述的一种增强抗裂自修复混凝土，其特征在于，所述细骨料为连续级配中砂。

5.根据权利要求1所述的一种增强抗裂自修复混凝土，其特征在于，所述粗骨料是粒径为5mm-10mm的连续级配碎石。

6.根据权利要求1所述的一种增强抗裂自修复混凝土，其特征在于，所述纤维为纤维素纤维，长度为2-3mm，弹性模量为8-10Gpa，抗拉强度为800-900MPa。

7.根据权利要求1所述的一种增强抗裂自修复混凝土，其特征在于，所述修复剂是硅酸钠修复剂。

8.根据权利要求7所述的一种增强抗裂自修复混凝土，其特征在于，所述硅酸钠修复剂是用固化剂将环氧树脂和无水硅酸钠颗粒粘合所制成的片状修复剂。

9.根据权利要求1所述的一种增强抗裂自修复混凝土，其特征在于，所述的抗裂防渗剂是HLC抗裂防渗剂。

10.制备权利要求1-9任一项所述的一种增强抗裂自修复混凝土的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）根据所需混凝土制备模板；

2）将水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、水、纤维、修复剂和抗裂防渗剂进行拌和，然后加入模板中；

3）拆模和养护，得增强抗裂自修复混凝土。