[发明专利]一种电磁控释微胶囊/钢纤维自修复混凝土及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电磁控释微胶囊/钢纤维自修复混凝土及其制备方法。所述电磁控释微胶囊/钢纤维自修复混凝土由水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、电磁控释微胶囊、表面处理的钢纤维、减水剂、水组成。本发明将制备的电磁控释微胶囊和表面处理过的钢纤维加入混凝土中，通过外加电磁场使钢纤维涡流生热，利用石墨和高导热纤维状碳粉的优良热传导作用使微胶囊壁材升温融化，释放出微胶囊内部的异氰酸酯，异氰酸酯与混凝土内部水份发生化学反应生成固化产物，从而修复混凝土的内部损伤和微裂缝。采用本发明制备的电磁控释微胶囊/钢纤维自修复混凝土，在外加电磁场中升温速度快，对混凝土内部损伤和微裂缝修复效果好，大幅度延长混凝土构筑物的服役寿命。

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种自修复混凝土及其制备方法。

背景技术

水泥混凝土是使用最广泛的建筑材料，广泛应用于工业与民用建筑、道路桥梁、地铁、隧道、水电站、港口码头等建筑领域。但混凝土为脆性材料，在使用过程中易产生内部损伤和微裂缝，不仅使混凝土的强度降低，而且会成为腐蚀性物质渗透进入混凝土内部的通道，加速混凝土发生化学侵蚀及其内部钢筋的锈蚀，导致混凝土的耐久性降低，大大缩短混凝土的使用寿命。

为提高混凝土的耐久性，具有裂缝自修复功能的混凝土越来越受到重视。自修复是指通过混凝土内部的自响应机制，及时修复混凝土在使用过程中产生的局部损伤或微裂缝，从而消除隐患，延长混凝土的服役寿命。专利CN108483964A公开了“一种电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复二异氰酸酯微胶囊及其制备方法”。该发明制备了以二异氰酸酯为芯材、石油树脂/石蜡/聚乙烯蜡/磁性铁粉混合物为壁材的微胶囊，将其掺入混凝土中，当混凝土产生裂缝时，在外加电磁场作用下，使微胶囊囊壁升温熔化，二异氰酸酯扩散进入裂缝中，与水分反应的生成产物使内部损伤和微裂缝得到修复。但因微胶囊在混凝土中的掺入量有限，且磁性铁粉在微胶囊中含量较低，因此在外加电磁场作用下混凝土中的微胶囊升温速度很慢，外加电磁场作用很长时间才能使微胶囊的壁材融化，极大地限制了微胶囊对混凝土内部损伤和微裂缝修复效果的发挥，制约了其实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有快速升温特性的电磁控释微胶囊/钢纤维自修复混凝土及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种电磁控释微胶囊/钢纤维自修复混凝土，其特征在于，由水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、电磁控释微胶囊、表面处理的钢纤维、减水剂、水制备而成，各原料重量份数为：水泥100份、粉煤灰0～20份、细骨料150～300份、粗骨料240～380份、电磁控释微胶囊3～6份、表面处理的钢纤维15～45份、减水剂0.6～1.2份、水30～40份。

上述方案中，所述电磁控释微胶囊的制备方法为：

(1)按重量份称取石蜡30份，聚乙烯蜡10份，石墨7份，高导热纤维状碳粉3份，甲苯二异氰酸酯50份，全氟三丁胺500份；

将熔点为62℃～65℃的石蜡加热至80℃，以慢速(100转/min)的转速搅拌15min；加入熔点为90～120℃聚乙烯蜡升温到140℃，慢速(100转/min)搅拌15min，使之与石蜡混合均匀；加入粒径为80目的石墨和直径10微米、长200微米的高导热纤维状碳粉，保持温度为140℃，高速(500转/min)搅拌15min，使之与石蜡/聚乙烯蜡混合均匀；加入50份甲苯二异氰酸酯，保持温度为110℃，慢速(100转/min)搅拌1h，得到石蜡/聚乙烯蜡/石墨/高导热纤维状碳粉包覆二异氰酸酯混合物；

(2)停止加热，在快速(300转/min)搅拌条件下，在石蜡/聚乙烯蜡/石墨/高导热纤维状碳粉/二异氰酸酯混合物中加入步骤(1)中选取的500份全氟三丁胺，使混合物温度迅速降低，得到含有石蜡/聚乙烯蜡/石墨/高导热纤维状碳粉包覆二异氰酸酯微胶囊的悬浮液；

(3)用超声波对悬浮液分散处理30min，然后进行过滤，分离出的微胶囊放入50℃烘箱中干燥24h，即制得电磁控释微胶囊。