[发明专利]一种光磁耦合式自愈合混凝土及其制备方法与装置

说明书

本发明公开了一种光磁耦合式自愈合混凝土及其制备方法与装置，属于功能建筑材料技术领域，包括混凝土基件、磁性微胶囊和导光装置，所述磁性微胶囊分布在所述混凝土基件内部，所述导光装置通过浇筑的方式固定在所述混凝土基件上。本发明加入了加入了磁性微胶囊和导光装置形成自愈合混凝土，通过光热场和磁场的协调响应，布朗运动，混凝土内部损伤的修复效率、混凝土的自愈合能力得到了极大的提升。

技术领域

本发明涉及功能建筑材料领域，具体涉及一种光磁耦合式自愈合混凝土及其制备方法与装置。

背景技术

传统的混凝土脆性高、抗拉强度低，很容易出现微观裂缝，如果不加控制可能会造成建筑物的坍塌，威胁人们的生命财产安全。科学家根据皮肤创口愈合的现象，提出了自愈合混凝土的概念。

目前混凝土自修复/自愈合方法主要有微胶囊法、结晶沉淀法、渗透结晶法、微生物法等六种。由于微胶囊具有保护和隔离的作用、对混凝土的力学性能影响小，而且分散性更强，加入特殊材料甚至可改善混凝土的物理性质，我们考虑用微胶囊法制备自愈合混凝土。

采用微胶囊法影响混凝土自愈合效果的关键点在于微胶囊破壁时机和破壁率。传统微胶囊自愈合混凝土过于依赖外界环境的变化，往往在微观裂缝演变初期由于环境影响过早或过晚地破裂、或者由于破壁率较低，造成自愈合效果不理想，无法阻止微观裂缝进一步演变为宏观裂缝。

发明内容

为了解决传统微胶囊修复混凝土不可控、完全依赖外界环境变的技术问题，本发明提供了一种光磁耦合式自愈合混凝土及响应装置，这种混凝土在制备时加入了磁性微胶囊和导光装置，在光热场和磁场的协同作用下，使得微胶囊能够及时有效地破裂，达到最佳的修复效果。

本发明提供的技术方案如下:

一种光磁耦合式自愈合混凝土，其特征在于，包括混凝土基件、磁性微胶囊和导光装置，所述磁性微胶囊分布在所述混凝土基件内部，所述导光装置通过浇筑的方式固定在所述混凝土基件上。

在一些实施方式中，所述磁性微胶囊的包括胶囊壁材和磁性芯材乳液，所述胶囊壁材为脲醛树脂预聚体。

在一些实施方式中，所述胶囊壁材的制备方法包括：

将尿素和甲醛溶液混合均匀，调节pH值至8.0～9.0，加热搅拌后得到脲醛树脂预聚体；

所述尿素和甲醛溶液的物质的量比为1:2。

所述磁性芯材乳液的制备方法包括：

将磁性材料与复合乳化剂、修复剂混合，加入正辛醇，形成O/W型乳化液；

所述磁性材料优选金属氧化物；

所述复合乳化剂为十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇按质量分数2:1混合制成；

所述修复剂为环氧树脂；

所述磁性材料、复合乳化剂与修复剂的质量比为1:1:20。

在一些实施方式中，所述磁性微胶囊的制备方法包括：

将所述胶囊壁材和磁性芯材乳液混合，加热搅拌反应3h，加入NH4Cl催化剂至pH达到3.0，加入水至溶液不粘稠；

加入固化剂苯二酚，继续搅拌至乳液固化；

调节pH值为7.0，冷却、抽滤、干燥，得到磁性微胶囊粉末；

胶囊壁材和磁性芯材乳液的质量比为1:1。

在一些实施方式中，所述自愈合混凝土的制备方法包括：

将所述磁性微胶囊与水泥基材、2,4,6-三苯酚、PVA纤维混合均匀，浇筑在固定有所述导光装置的混凝土成型模具上，脱模后养护，得到自愈合混凝土；