[发明专利]适用于水泥硅酸盐自修复体系的离子响应型凝胶及制备方法及应用

说明书

本发明公开了适用于水泥硅酸盐自修复体系的离子响应型凝胶及制备方法及应用，制备为：配置含多羟基络合结构的生物凝胶水溶液；在搅拌下，将生物凝胶水溶液滴入二价阳离子凝固浴中，放置，干燥，即得。本发明水为溶剂，污染少，成本低，方法简单。离子响应型凝胶基于吸水膨胀和与二价离子的沉积反应适用于多种自修复环境，对外界修复条件依赖性低。通过离子响应行为，在水化初始阶段膨胀性低，大大减少了水泥基体机械性能的损失；通过内部交联二价阳离子与周围环境的沉积反应，加速自修复产物的沉积，增加了自修复凝胶与水泥基体的界面粘合性。裂缝密封及自修复产物沉积使得修复的主体时间缩短，可适应短时间的修复作业。可独立使用。

技术领域

本发明涉及一种适用于水泥硅酸盐自修复体系的离子响应型凝胶及制备方法及应用，属于水泥自修复领域。

背景技术

基于水泥石的脆性本质，由内部结构收缩及外部载荷引起的裂缝不可避免。裂缝的产生加剧了侵蚀性物质进入水泥基材内部，降低了基础设施的稳定性和功能性。尽管增韧材料的使用可降低开裂，但仍无法避免其产生，即使是在成型初期。裂缝的检测和修补过程往往耗时耗力，特别是对于高速公路和隧道等处于持续服务阶段的大型基础设施，这种修复几乎无法实现。基于生物系统自我修复功能的启发，无需任何人工干预情况下恢复基质材料的结构完整性，从而改善受损结构性能的自修复水泥的研发迫在眉睫。

超吸水树脂的遇水膨胀特性使其作为裂缝的封堵剂，然而由于其在拌浆过程中易膨胀，在固化水泥基体中易引起孔洞，降低水泥的机械性能。且对于裂缝的封堵并不能实现自修复，超吸水树脂于水泥基体的界面粘合性差，该暂堵区极易发展成为二次裂缝多发区。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种二次水化的产物沉积能力高，对机械强度损伤较小的适用于水泥硅酸盐自修复体系的离子响应型凝胶。

本发明的第二个目的是提供适用于水泥硅酸盐自修复体系的离子响应型凝胶的制备方法。

本发明的第三个目的是提供适用于水泥硅酸盐自修复体系的离子响应型凝胶的应用。

本发明的技术方案概述如下：

适用于水泥硅酸盐自修复体系的离子响应型凝胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)配置质量分数为0.5％-2％的含多羟基络合结构的生物凝胶水溶液；

(2)在搅拌下，按体积比1:2-4的比例，将步骤(1)获得的生物凝胶水溶液滴入0.02-0.5mol/L二价阳离子凝固浴中，放置至少12h，冷冻干燥，得到适用于水泥硅酸盐自修复体系的离子响应型凝胶。

所述含多羟基络合结构的生物凝胶为海藻酸钠，果胶，卡拉胶或壳聚糖。

所述二价阳离子凝固浴为氯化镁水溶液，氯化钙水溶液或氯化铜水溶液。

上述方法制备的适用于水泥硅酸盐自修复体系的离子响应型凝胶。

适用于水泥硅酸盐自修复体系的离子响应型凝胶在修复水泥基体中的应用。

本发明的优点：

1.以可膨胀含多羟基络合的生物凝胶为原料，水为溶剂，污染少，成本低，配制方法简单。

2.本发明的适用于水泥硅酸盐自修复体系的离子响应型凝胶基于吸水膨胀和与二价离子的沉积反应适用于多种自修复环境，对外界修复条件的依赖性低。

3.本发明的适用于水泥硅酸盐自修复体系的离子响应型凝胶通过离子响应行为，在水化初始阶段膨胀性低，大大减少了水泥基体机械性能的损失。

4.本发明的适用于水泥硅酸盐自修复体系的离子响应型凝胶通过内部交联二价阳离子与周围环境的沉积反应，可加速自修复产物的沉积，增加了自修复凝胶与水泥基体的界面粘合性，优于简单的裂缝密封。