[发明专利]一种耐久型混凝土外掺剂

说明书

本发明公开了一种耐久型混凝土外掺剂，属于混凝土外掺剂领域。包括包括由外向内依次组成的自溶型保护膜层、脲醛树脂壁层、环氧树脂层、自溶型保护膜层和产脲酶微生物内核，呈复合微球型，本发明通过将微生物修复与粘合剂修复相结合，避免了当裂缝较小时微胶囊的囊壁没有充分破裂，而导致微生物无法有效修复，此时通过外层的环氧树脂与固化剂反应即可达到修复效果；由于环氧树脂与固化剂形成的粘合剂修复效果有限，反应一次后无法二次反应，且当裂缝较大时，其难以有效修复，此时微生物可以有效弥补这一缺陷，通过自溶型保护膜，当混凝土出现裂缝时，自溶型保护膜可以自溶从而降低微胶囊囊壁由于受力不够而不能有效破裂的问题。

技术领域

本发明涉及混凝土外掺剂领域，特别涉及一种耐久型混凝土外掺剂。

背景技术

很多城市基础建设，尤其是一些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。

然而，上述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。

(4)主动愈合中，修复容器中的修复剂需要与混掺在混凝土中的固化剂 反应，才能实现修复。而固化剂长时间混杂在混凝土中，难以保证有效性。当 时间较长时，固化剂老化变质，无法有效与修复容器中的修复剂反应，达不到 修复的效果。