[发明专利]一种基于原位反应封装技术的混凝土抗介质侵蚀外加剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于原位反应封装技术的混凝土抗介质侵蚀外加剂及制备方法。所述的一种基于原位反应封装技术的混凝土抗介质侵蚀外加剂其核心组分是经过封装的活性组分，所述封装是由封装组分将活性组分吸附并封装于层间结构，所述封装组分与活性组分之间的比例为0.5‑8。本发明基于包覆技术将高水化反应活性的无机纳米二氧化硅粒子封装，再通过后期封装无机纳米二氧化硅粒子在混凝土水化微环境中的游离、释放、反应，通过服役过程中混凝土微结构的优化，实现混凝土长期氯离子扩散系数的明显降低，为混凝土耐久性提升技术提供一种基于原位反应封装技术的混凝土抗介质侵蚀外加剂及制备方法。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种基于原位反应封装技术的混凝土抗介质侵蚀外加剂及制备方法。

背景技术

混凝土是基础设施建设的重要建筑材料，广泛应用于建设工程的主要结构部位。近年来随着国家重大战略的推进与落实，我国基础设施所面对的服役环境、施工条件与设计寿命均呈现出新的特点。传统混凝土已难于适应建筑结构的设计、施工与服役性能的新变化，针对严酷环境中混凝土耐久性的保障与提升新技术研究势在必行。

影响混凝土耐久性的主要因素可以归结为水分、氯离子和硫酸根离子等介质对钢筋混凝土的侵蚀。提升混凝土基体的抗侵蚀性离子传输性能，常用技术包括降低水胶比、提高胶凝材料用量和使用矿物掺和料。尽管如此，上述技术存在混凝土工作性不稳定、开裂风险加剧和早期强度偏低等问题，因此寻求使用化学外加剂提升混凝土的抗介质渗透性能已成为国内外研究与应用热点。

就侵蚀性离子中最具代表性的氯离子而言，根据混凝土中氯离子的传输机制，实现混凝土致密化是减缓氯离子传输速率的主要技术途径。现有研究表明纳米材料是一种可有效提升混凝土耐久性能的外加剂，主要借助于细化毛细孔结构、优化界面过渡区的原理提升混凝土基体的微观结构密实度，有效提高混凝土抗介质渗透能力。然而，纳米粒子具有较大的比表面积和表面作用力，当混凝土拌合时加入纳米材料易于快速与水泥发生反应形成团聚导致工作性损失较大，同时纳米材料反应产物包覆于胶凝材料颗粒表面降低了水化后期进一步优化硬化混凝土微结构，因此使用纳米材料可以在混凝土早龄期28d以前降低氯离子扩散系数，但是后期对氯离子扩散系数的降低效果却不明显。

考虑到上述纳米材料应用于混凝土的缺陷，根据混凝土中胶凝材料的二次水化反应机理，采用包覆技术将高水化反应活性的无机纳米粒子封装，再通过后期封装无机纳米粒子在混凝土水化微环境中的游离与释放，从而与混凝土中水化产物产生二次水化反应及加速未水化水泥的水化，达到降低后期混凝土的孔隙率、临界孔径且增大孔隙曲折程度的目的，实现混凝土长期氯离子扩散系数的明显降低，大幅度提升混凝土结构服役寿命。

针对上述技术途径，现有专利申请CN 103601416介绍了一种混凝土化学自修复微胶囊及其制备方法。该专利申请中混凝土化学自修复微胶囊包括囊芯和包衣，所述囊芯包括水溶性碱和成型剂，所述包衣包括对低碱环境敏感的有机材料；所述的水溶性碱为氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。采用上述微胶囊，可用水溶性碱提升PH达到延缓混凝土碳化和钢筋缓蚀的目的。

专利申请CN 105565689描述了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。该系统使得混凝土中无论传输性能还是力学性能都得到大幅度的提升。

专利申请CN105645802报道了一种水环境下混凝土自溶型微胶囊自修复系统，包括混凝土基体及混凝土基体内均匀分布的自溶型微胶囊，所述的自溶型微胶囊包括囊壁及囊壁内部的修复剂；所述的囊壁的材质为主链上有酯键的不饱和聚酯材料或在碱性环境下溶解的无机材料；所述的修复剂包括有机型修复剂或无机型修复剂，所述的有机型修复剂包括环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、乙烯醋酸乙烯酯、氰基丙烯酸酯、桐油或MMA油脂，所述的无机型修复剂包括水玻璃或纳米级硅胶。与现有技术相比，本发明具有能够自修复混凝土微裂缝，同时可以在长时间内有效，而且能够大范围地修复微裂缝等优点。