[发明专利]一种超吸水纤维水泥基自修复材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种超吸水纤维水泥基自修复材料及制备方法，按照重量份数计，包括水泥500～1000份，水230～460份，超吸水纤维2～6份。超吸水纤维的制备方法，向丙烯酸溶液中添加交联剂和聚乙烯醇纤维，充分搅拌后获得前驱体；向前驱体中加入碱性溶液进行中和，再加入引发剂进行聚合反应获得超吸水纤维；所述交联剂为至少含有两个双键基团的有机物。本发明提供的自修复材料具有较强的吸水和保水能力等特点，吸水后仍具有较好的强度，并且能保持吸水后纤维的完整性，在水泥基材料中可以起到良好的自修复效果。

技术领域

本发明属于地下工程自修复材料技术领域，尤其涉及一种超吸水纤维水泥基自修复材料及制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

水泥基材料在世界各国的社会和经济发展中起到了至关重要的作用，因其耗能低、成本低、性能优等特点，在建筑领域内得到了广泛的应用。然而，当水泥基材料在其使用寿命中暴露于恶劣的环境或负荷条件下时，常常会产生裂缝或者局部损伤，甚至可能导致结构完全破坏。为了延长水泥基材料的使用寿命，大多数国家相应的基础设施预算中都有一定比率的资金用于维修、保养和重建，这使得水泥基材料的耐久性和维修工作成为全球关注的主要问题。因此，亟需研发一种新型水泥基自修复材料，该材料需具有较优的耐久性，能提高建筑的使用年限，并且能够在一定程度上对发生的损伤进行自我修复。

据发明人了解，目前水泥基自修复材料包括微胶囊水泥基自修复材料、微生物水泥基自修复材料、工程水泥基材料(ECC)的自修复等。

微胶囊水泥基自修复材料是利用装有修复剂的微胶囊和固化剂均匀分散在水泥基材料中，当基体材料产生裂纹时，裂纹尖端的微胶囊在集中应力的作用下破裂，使得修复剂流出，在毛细作用下渗入基体的裂纹中，与分散在基体材料中的固化剂相遇，修复剂固化将裂纹修复，抑制裂纹继续扩展，达到恢复甚至提高材料强度的效果，对损伤进行自修复。但微胶囊水泥基材料也存在着一些缺点，例如需要微胶囊破裂以释放修复剂；催化剂与微胶囊的分散要与破坏区域相匹配；修复剂的存储数量有限等。

微生物水泥基自修复材料是将微生物修复剂拌入水泥基材料中，当基体材料产生裂缝后，环境中的空气、水进入裂缝，激活体眠的细菌，使基体中的微生物通过自身矿化反应将底物变为一定劲结强度的碳酸钙，从而将裂缝填充，以达到水泥基材料裂缝自修复的效果。但是，微生物自修复目前存在很多难以解决的问题，微生物在自修过程中，载体有可能会对水泥基体造成缺陷，影响水泥基体的强度和耐久性；微生物自修复是一个漫长过程，不能像其它修复方法那样可以对裂纹即时修复，而且也不能修复较宽的裂纹，微生物自修复目前还处于初步探索阶段。

ECC是一种独特的高性能纤维水泥基复合材料，具有较高的延展性，其中的纤维可以抑制局部脆性断裂，使其呈现多裂缝开裂特征，从而降低裂缝开裂宽度。目前，已成功实现将粉煤灰和磨碎的高炉矿渣用于ECC的生产中，并验证了该材料的自修复性能。由于ECC材料独特的性能及其在实现有效自修复方面的潜能，一直都激发着研究者对ECC材料的兴趣。因此，进一步改善ECC的能力的补充材料也已成为现阶段的研究热点。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种超吸水纤维水泥基自修复材料及制备方法。该自修复材料具有较强的吸水和保水能力等特点，吸水后仍具有较好的强度，并且能保持吸水后纤维的完整性，在水泥基材料中可以起到良好的自修复效果。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

第一方面，一种超吸水纤维的制备方法，向丙烯酸溶液中添加交联剂和聚乙烯醇纤维，充分搅拌后获得前驱体；向前驱体中加入碱性溶液进行中和，再加入引发剂进行聚合反应获得超吸水纤维；所述交联剂为至少含有两个双键基团的有机物。

另一方面，一种超吸水纤维，由上述制备方法获得。