本發(fā)明涉及建筑材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種混凝土抗裂增強自修復(fù)材料、制法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：混凝土是當(dāng)今世界上用量最大、用途最廣的建筑材料，但其脆性本質(zhì)使其抗裂性差，在施工或長期的使用過程中極易產(chǎn)生微裂縫。這些裂縫的存在及發(fā)展勢必影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能，降低混凝土的耐久性和使用壽命。采用修補材料對混凝土宏觀裂縫進行修補的傳統(tǒng)方法不僅增加了重復(fù)施工的次數(shù)，提高了成本(修復(fù)材料價格昂貴)，如若修復(fù)材料與混凝土相容性不好，裂縫處與修復(fù)材料之間也極易斷裂，修復(fù)效果不佳。而在實際的混凝土工程結(jié)構(gòu)中，許多微小裂紋發(fā)生在其結(jié)構(gòu)內(nèi)部，如果這些微觀范圍的損傷在發(fā)展成宏觀裂縫之前，就能得到及時有效的修復(fù)，那么將大大降低后期修補或維修成本，提高結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命。因此，能夠主動感知并修復(fù)混凝土裂縫的自修復(fù)技術(shù)成為該領(lǐng)域的研究熱點。目前國內(nèi)外研究采用添加微膠囊、中空玻璃纖維、微生物、形狀記憶合金以及使用有機膠黏劑等措施作為修復(fù)載體的自修復(fù)材料，均存在摻入混凝土中不易攪拌、澆筑，增加了施工的難度，細(xì)菌在混凝土這樣高堿度的環(huán)境中難以生存，而形狀記憶又是相當(dāng)昂貴的材料。因此，研發(fā)一種價格低廉、施工簡便、可以持續(xù)修復(fù)混凝土裂縫并保證其強度繼續(xù)增長的自修復(fù)材料是時代發(fā)展的需要。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種混凝土抗裂增強自修復(fù)材料，解決混凝土結(jié)構(gòu)容易開裂、開裂后修復(fù)以及修復(fù)后整體強度降低的問題，具有抗裂、自修復(fù)裂縫、裂縫修復(fù)后整體強度增強的特點。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種混凝土抗裂增強自修復(fù)材料，按重量份計，原料包括以下組分：密實組分40-60份，儲水組分10-30份，增塑組分10-20份，絡(luò)合組分2-8份，調(diào)凝增強組分4-20份。優(yōu)選地，所述密實組分為鈣鹽或鈣的氧化物，選自硫鋁酸鈣、無水硫酸鈣、氧化鈣中一種或幾種。優(yōu)選地，所述無水硫酸鈣為工業(yè)級硬石膏；所述氧化鈣為石灰石粉磨至比表面積200m2/kg后經(jīng)900-1100℃煅燒得到的粉體，其中氧化鈣和氧化鎂的總含量大于98wt％。優(yōu)選地，所述儲水組分選自膨潤土、硅藻土或沸石粉中一種或幾種，所述膨潤土、硅藻土、沸石粉的細(xì)度為300-400目。優(yōu)選地，所述增塑組分為滑石粉，所述滑石粉細(xì)度為200-300目。優(yōu)選地，所述絡(luò)合組分為有機鈣鹽，選自檸檬酸鈣、已二酸鈣或酒石酸鈣中一種或幾種，所述檸檬酸鈣、已二酸鈣、酒石酸鈣均為分析純。優(yōu)選地，所述調(diào)凝增強組分選自碳酸鈉或碳酸氫鈉中的一種或兩種，所述碳酸鈉、碳酸氫鈉均為分析純。本發(fā)明提供所述的一種混凝土抗裂增強自修復(fù)材料的制備方法，包括以下步驟：步驟1：按所述比例稱取各組分備用；步驟2：將密實組分與儲水組分混合，烘干，備用；步驟3：將步驟2制備得到的混合物，與增塑組分、絡(luò)合組分和調(diào)凝增強組分混合攪拌均勻，即得自修復(fù)材料。本發(fā)明提供所述的一種混凝土抗裂增強自修復(fù)材料在混凝土中的應(yīng)用。優(yōu)選地，所述混凝土抗裂增強自修復(fù)材料占混凝土中膠凝材料總質(zhì)量的3-8％?；炷量沽言鰪娮孕迯?fù)材料中硫鋁酸鈣、無水硫酸鈣、氧化鈣等密實組分能迅速與水反應(yīng)生成鈣礬石及氫氧化鈣等晶體，可以填充孔隙，密實結(jié)構(gòu)，提高早期強度，而且可以補償混凝土早期因溫、濕度變化等引起收縮，抑制混凝土早期開裂?；炷量沽言鰪娮孕迯?fù)材料中的儲水組分是含有鋁硅酸鹽的膨潤土，硅藻土和沸石粉，這些物質(zhì)具有較強的吸水性，在混凝土拌合過程中吸收大量水分。一方面可有效抑制漿體產(chǎn)生的體積收縮，抑制裂縫的生成；另一方面，為存儲的膨脹物質(zhì)水化提供水分，在基體開裂時可快速生成膨脹物質(zhì)修復(fù)裂縫。此外，可以促進后期未水化水泥顆粒，提高修復(fù)能力及后期強度?；炷量沽言鰪娮孕迯?fù)材料中的增塑組分滑石粉，可以彌補儲水材料吸水對混凝土拌合物流動性帶來的不利影響，同時，提供大量的鎂離子、硅酸根和碳酸根離子，有利于水化硅酸鈣、碳酸鈣以及mg-si鍵高強產(chǎn)物的生成，這些物質(zhì)不僅可修復(fù)裂縫，而且能提高修復(fù)后基體的整體強度?；炷量沽言鰪娮孕迯?fù)材料中能循環(huán)利用的絡(luò)合組分是有機鈣鹽，當(dāng)有裂縫產(chǎn)生外界水分滲入混凝土內(nèi)部時，鈣鹽形成的絡(luò)合物在濃度差和化學(xué)勢的作用下極易在水泥漿體中滲透，隨著水分遷移，提高了裂縫處的鈣離子濃度，由于硅酸鈣的溶度積小于鈣鹽絡(luò)合物的溶度積，游離的硅酸根將會置換絡(luò)合物中的ca2+，在裂縫中生成更加穩(wěn)定的水化硅酸鈣沉淀起到修復(fù)作用；而置換出來的絡(luò)合根離子繼續(xù)在漿體中游走與ca2+結(jié)合并向裂縫處遷移，直至裂縫修復(fù)完全?；炷量沽言鰪娮孕迯?fù)材料中的調(diào)凝增強組分主要是碳酸鈉和碳酸氫鈉，這些組分不僅可有效調(diào)節(jié)、改善漿體結(jié)構(gòu)的發(fā)展，而且能提供碳酸根離子生成高強的碳酸鈣晶體，填充、修復(fù)裂縫，提高基體強度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：(1)所述混凝土抗裂增強自修復(fù)材料，不需要摻加纖維材料，克服了纖維不易分散、施工不便的問題；(2)在不降低混凝土早期強度的前提下，降低了水泥的水化程度，因而后期可以產(chǎn)生自修復(fù)作用的未水化水泥顆粒增多；(3)密實組分與儲水組分的復(fù)合作用，使混凝土在早期和硬化以后均能產(chǎn)生有效微膨脹，不僅能提高基體的抗裂性，而且可及時持續(xù)修復(fù)基體中出現(xiàn)的微裂縫或微損傷；(4)絡(luò)合組分和調(diào)凝增強組分的復(fù)合作用，可有效調(diào)節(jié)、改善漿體結(jié)構(gòu)的發(fā)展，通過絡(luò)合沉淀及碳化結(jié)晶作用生成膠凝強、強度高的物質(zhì)，不僅可有效填滿、修復(fù)裂縫，而且能提高基體的整體強度；(5)自修復(fù)材料組分簡單，成本低廉，綠色環(huán)保，能持續(xù)自行修復(fù)因各種原因所造成的混凝土硬化體內(nèi)不大于0.4mm的微裂縫或微損傷，且修復(fù)速度快，修復(fù)效果佳。附圖說明圖1是本實施例1制備的混凝土的x射線衍射圖譜；圖2是本實施例1制備的混凝土的掃描電子顯微鏡圖片。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。實施例1本實施例提供一種混凝土抗裂增強自修復(fù)材料，按重量份計，原料包括以下組分：硫鋁酸鈣40份，氧化鈣10份，膨潤土20份，滑石粉10份，檸檬酸鈣3份，已二酸鈣2份，碳酸鈉15份。本實施例中所述混凝土抗裂增強自修復(fù)材料的制備方法包括：步驟1：按所述比例稱取各組分備用；步驟2：將密實組分與儲水組分混合，烘干，備用；步驟3：將步驟2制備得到的混合物，與增塑組分、絡(luò)合組分和調(diào)凝增強組分混合攪拌均勻，即得自修復(fù)材料。實施例2本實施例提供一種混凝土抗裂增強自修復(fù)材料，按重量份計，原料包括以下組分：硫鋁酸鈣45份，氧化鈣10份，硅藻土10份，沸石粉5份，滑石粉10份，檸檬酸鈣5份，碳酸氫鈉15份。本實施例中所述混凝土抗裂增強自修復(fù)材料的制備方法同實施例1所述，不再贅述。實施例3本實施例提供一種混凝土抗裂增強自修復(fù)材料，按重量份計，原料包括以下組分：硫鋁酸鈣40份，氧化鈣5份，膨潤土15份，硅藻土10份，沸石粉5份，滑石粉15份，檸檬酸鈣2份，碳酸鈉8份。本實施例中所述混凝土抗裂增強自修復(fù)材料的制備方法同實施例1所述，不再贅述。實施例4本實施例提供一種混凝土抗裂增強自修復(fù)材料，按重量份計，原料包括以下組分：硫鋁酸鈣35份，氧化鈣5份，膨潤土15份，沸石粉10份，滑石粉10份，檸檬酸鈣5份，碳酸鈉20份。本實施例中所述混凝土抗裂增強自修復(fù)材料的制備方法同實施例1所述，不再贅述。實施例5本實施例提供一種混凝土抗裂增強自修復(fù)材料，按重量份計，原料包括以下組分：硫鋁酸鈣40份，氧化鈣9份，膨潤土10份，滑石粉15份，檸檬酸鈣4份，酒石酸鈣4份，碳酸鈉18份。本實施例中所述混凝土抗裂增強自修復(fù)材料的制備方法同實施例1所述，不再贅述。實施例6本實施例提供一種混凝土抗裂增強自修復(fù)材料，按重量份計，原料包括以下組分：硫鋁酸鈣50份，氧化鈣5份，膨潤土10份，沸石粉5份，滑石粉15份，檸檬酸鈣2份，酒石酸鈣3份，碳酸鈉10份。本實施例中所述混凝土抗裂增強自修復(fù)材料的制備方法同實施例1所述，不再贅述。實施例7本實施例提供一種混凝土抗裂增強自修復(fù)材料，按重量份計，原料包括以下組分：硫鋁酸鈣50份，氧化鈣10份，膨潤土14份，沸石粉10份，滑石粉10份，檸檬酸鈣1份，酒石酸鈣1份，碳酸鈉4份。本實施例中所述混凝土抗裂增強自修復(fù)材料的制備方法同實施例1所述，不再贅述。本發(fā)明提供所述的一種混凝土抗裂增強自修復(fù)材料在混凝土中的應(yīng)用，將所述實施例1-7制備的自修復(fù)材料和空白對照組分別制備混凝土，混凝土中各組分的添加量配合比如表1所示，其中水泥、粉煤灰、砂、石子、水、減水劑的配比為kg/m3，自修復(fù)材料的添加量為膠凝材料總質(zhì)量的3％,現(xiàn)有混凝土中膠凝材料為水泥、粉煤灰、礦粉中一種或幾種。表1實施例制備的自修復(fù)材料與空白對照組分別制備的混凝土中各組分含量自修復(fù)材料水泥粉煤灰砂子石子水減水劑空白組031510576510601514.32實施例112.631510576510601514.35實施例212.631510576510601514.37實施例312.631510576510601514.39實施例412.631510576510601514.34實施例512.631510576510601514.38實施例612.631510576510601514.37實施例712.631510576510601514.30對實施例1-7制備得到的混凝土的抗?jié)B，力學(xué)性能及裂縫修復(fù)后力學(xué)性能進行測試，并與空白對照組進行對比。所述混凝土力學(xué)性能測試實驗參照gb/t50081-2002混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，耐久性測試參考gb/t50082-2009普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)。測試結(jié)果見表2。表2中7+7d，28+28d是指標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護7d和28d的混凝土試件預(yù)制裂縫后重新養(yǎng)護至相應(yīng)齡期的二次抗壓強度。表2實施例1-7與空白對照組制備得到的混凝土的性能檢測結(jié)果由表2檢測結(jié)果可以得出，上述混凝土抗裂增強自修復(fù)材料與空白對照組制備的混凝土相比，7d抗壓強度提高了8.07％～16.49％，28d的抗壓強度提高了12.56％～17.49％，抗?jié)B能力增強，混凝土試件預(yù)制裂縫后重新養(yǎng)護至相應(yīng)齡期的二次抗壓強度大幅度提高，且比修復(fù)前混凝土整體強度增強。將實施例1中所制備混凝土從裂縫處劈開，將裂縫處的物質(zhì)取出后進行xrd物相分析和sem形貌測試，xrd和sem的測試結(jié)果分別如圖1和圖2所示。由圖1可見，xrd圖譜中出現(xiàn)了二氧化硅(sio2)、氫氧化鈣(ca(oh)2)、碳酸鈣(caco3)、水化硅酸鈣(c-s-h)、水化石榴石(c3ash3)和鈣礬石(aft)的特征衍射峰(其中sio2是由裂縫中的砂子造成的)，表明裂縫中生成了大量ca(oh)2、caco3、c-s-h、c3ash3和aft等物質(zhì)。由圖2可見，裂縫生成了大量片狀、針狀、球狀以及絮狀物質(zhì)，說明修復(fù)材料在裂縫處促進了片狀氫ca(oh)2、針狀aft、球狀caco3晶體以及絮狀c-s-h凝膠體、微晶的生成，這與xrd的分析結(jié)果是一致的。這些晶體、微晶以及凝膠體不僅填滿、修復(fù)了裂縫，相互交織，而且這些物質(zhì)與裂縫處混凝土基體也很好膠結(jié)在一起，提高了混凝土基體的整體強度。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍。當(dāng)前第1頁12