[发明专利]自溶增强型自修复系统和带该系统的混凝土及其制备方法

说明书

本发明涉及一种自溶增强型自修复系统和带该系统的混凝土及其制备方法，自修复系统为由硅酸二钙修复材料以及包覆硅酸二钙修复材料的保护膜组成的自溶微球，混凝土由胶凝材料、骨料、自溶微球和水混合浇筑而成，混凝土中，硅酸二钙修复材料的添加量为胶凝材料的8～12wt％，该混凝土的制备方法包括以下步骤：(1)自溶微球的制备：用保护膜包覆硅酸二钙修复材料；(2)混凝土的制备：先在水中加入自溶微球，搅拌分散均匀，再依次加入胶凝材料和粗骨料，搅拌均匀后，浇筑成型，拆模，养护，即得到混凝土。与现有技术相比，本发明具有微球自溶性好、可控性好，一次修复强度恢复显著，二次修复性能优异，粘结强度大，成本低等优点。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种自溶增强型自修复系统和带该系统的混凝土及其制备方法。

背景技术

城市轨道交通隧道结构设计寿命为100年，其所处岩土赋存条件复杂，周边环境敏感，列车运行密度极高，使用条件苛刻，结构自身在多因素长期作用下性能不断劣化，一旦损坏不易或不可更换，并将会诱发地下工程灾害。水泥基材料的裂缝是导致结构提前失效的根本原因。水泥基材料自修复系统为混凝土基体微裂缝的修复和有效延缓潜在的危害提供了一种新的方法,一个自修复系统将免去有效的监测和外部修复所需的高额费用,避免了人工修复带来的轨道交通线路停运等问题，可以节省结构运营费用,且大大提高其安全性和耐久性,地铁的使用寿命也将延长。

目前，已提出许多水泥基材料自修复方法，这些方法对实现水泥基材料裂缝自修复具有重要的实际意义。根据自愈合机理，可将这些混凝土自修复分为两大类：自然愈合和工程愈合。自然愈合主要是指未水化水泥熟料的继续水化和碳化作用在裂缝中形成的碳酸钙愈合。工程愈合又可分为两类：自动愈合和主动修复；自动愈合主要包括以下几种：粉煤灰的火山灰效应、特殊矿物材料和渗透结晶自愈合等；主动修复可包括以下几类：微胶囊智能修复、玻璃纤维管修复、热塑管的熔化修复、形状记忆合金自修复和复合材料传感器自修复。但上述这些自修复方法都存在如下缺点和不足。

(1)自然愈合。修复裂缝时间长，愈合裂缝宽度小于150μm，对于龄期大于28d的混凝土自愈合能力很弱，二次愈合能力几乎没有。

(2)主动修复(自主愈合)。自主自愈合主要机理是将内含高分子修复剂的修复容器预埋在混凝土中，当混凝土开裂，修复容器随之破裂，修复剂流出，填充、修复裂缝。从混凝土自修复的发展和应用来看，尚有许多问题需要解决和完善。例如，高分子修复剂属于有机材料，不耐久、容易老化，并且与混凝土基体的相容性较差；修复容器的制备复杂，与混凝土材料共同搅拌、振捣而破碎；使用形状记忆合金价格太过于昂贵；使用细菌时，不能保证它的时效性等。

(3)自动愈合。自动愈合是对自然愈合的加速，并且愈合产物与基体的相容性较好，但仍存在如下问题。例如，粉煤灰、矿渣等种类材料，可以与钙离子反应形成二次水化，但是愈合能力不显著，愈合裂缝宽度小于150μm，由于二次水化消耗钙离子，使得基体水化产物溶解并且碳酸钙形成受到限制；渗透结晶技术虽然可提高开裂混凝土抗渗性，但是对水泥基材料力学性能恢复不明显，同时愈合产物稳定性较差；特殊矿物材料指的是具有不同功能的矿物材料，例如膨胀剂，柠檬酸，草酸，膨润土，硅基材料，碳酸钠等，这些材料虽然可以愈合较大裂缝宽度(0.4mm)，但是不能有效愈合裂缝内部，力学性能恢复不显著，大部分矿物因早期即参与反应，使得愈合能力减弱，二次愈合能力一般。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自溶增强型自修复系统和带该系统的混凝土及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自溶增强型自修复系统，该系统为由硅酸二钙修复材料以及包覆硅酸二钙修复材料的保护膜组成的自溶微球。

所述的硅酸二钙修复材料选自普通硅酸二钙、活性硅酸二钙、激发态普通硅酸二钙或激发态活性硅酸二钙中的一种。