一種基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土及其制法制造技術

本發明專利技術屬于水泥混凝土裂縫自修復技術領域，具體來說，涉及到一種基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土及其制法。所述自修復水泥混凝土包括水泥混凝土和含有光固化樹脂的自修復微膠囊，二者的比例為100:(0.1～10)。與現有技術相比，本發明專利技術將傳統的自修復微膠囊與光固化技術相結合，制備了基于光固化行為的自修復水泥混凝土，混凝土中產生微裂紋時，刺激微膠囊囊壁破裂，釋放出其中的光固化樹脂，樹脂流動進入裂縫，在太陽光照射下發生固化行為，使混凝土微裂紋得到修復，改善混凝土性能，延長使用壽命。該混凝土具有配方簡單，效率高、效果明顯的優勢。

Self repairing cement concrete based on light curing resin microcapsule and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of cement concrete crack self recovery, in particular, relates to a self repairing cement concrete based on a light curing resin microcapsule and a method for making the same. The self repairing cement concrete comprises a cement concrete and a self healing composite capsule containing a light curing resin, and the ratio of the two is 100: (0.1 to 10). Compared with the prior art, the invention of the traditional self-healing microcapsules and light curing technology, preparation of self repairing cement concrete curing behavior based on concrete crack, stimulation of the capsule wall rupture, releasing the light cured resin, resin flow into the cracks and curing in the sunlight, the concrete repair micro cracks, improve concrete performance, prolong the service life. The concrete has the advantages of simple formula, high efficiency and obvious effect.

【技術實現步驟摘要】
一種基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土及其制法
本專利技術屬于水泥混凝土裂縫自修復
，具體來說，涉及到一種基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土及其制法。
技術介紹
混凝土材料出現裂縫的修復問題是如今工程上面臨的最困難的問題，如果這些損傷部位不能及時修復，不但會影響混凝土土材料的強度和耐久性，還會縮短壽命，有可能產生嚴重的災難性事故。傳統的混凝土材料修復形式主要是定期維護和事后維修，這種被動的方式不僅費用高，而且效果不佳，還需要對混凝土材料的實施監控跟蹤，耗費大量的人力物力材料。而自修復混凝土技術是解決混凝土裂縫修復問題的最好方法。微膠囊自修復法是一類模擬生物體內自愈合機理，以物質補給方式進行的自修復手段。這是采取囊壁包覆囊芯的手段，在材料產生微裂紋時，對微膠囊產生刺激，囊壁破裂，釋放出囊芯材料，囊芯材料遇到分散在體系內的催化劑，在微裂紋出發生反應，改善基體性能、延緩材料損傷、延長材料壽命。由于自修復微膠囊具有制備工藝成熟、應用領域廣以及對基體性能影響小等優點，已被越來越多的應用于實際生產以及科研項目中。紫外光(光)固化技術是指在適當波長和光強的紫外光照射下，光固化樹脂體系中的光引發劑吸收輻射能后形成活性基團，引發體系中含不飽和雙鍵或環氧基團的物質間的化學反應，形成含有交聯立體網狀結構的高分子聚合物。光固化樹脂體系一般由預聚物(樹脂)、稀釋劑、光引發劑以及其他助劑組成。目前光固化技術在世界上獲得迅速發展，已經大量工業化生產的包括光固化油墨、光固化涂料、光固化粘結劑等。與傳統的熱固化相比，紫外光固化具有多種優點：(1)節省能源；(2)固化速度快(0.1～10s)、溫度低、生產效率高；(3)無溶劑或只含有少量溶劑，揮發量小，安全少污染；(4)可單一組分。但目前，此類技術應用的較少，尚不成熟。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種配方簡單，效率高、效果明顯的基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土及其制法。本專利技術所述的一種基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土，所述自修復水泥混凝土包括水泥混凝土和含有光固化樹脂的自修復微膠囊，二者的比例為100:(0.1～10)。本專利技術所述的一種基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土，所述自修復微膠囊由囊壁和囊芯組成，其外部涂層光屏蔽劑；囊壁材料為環氧樹脂、脲醛樹脂或C5石油樹脂中的一種；囊芯為光固化樹脂體系；囊壁與囊芯二者質量比為(1:3)-(3:1)。本專利技術所述的一種基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土，所述光屏蔽劑為酞菁藍或酞菁綠。本專利技術所述的一種基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土，所述光固化樹脂體系包括光固化樹脂和光引發劑，二者比例為質量比100:(3-5)。本專利技術所述的一種基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土，所述光固化樹脂為雙酚A環氧丙烯酸樹脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或聚醚丙烯酯中的一種。本專利技術所述的一種基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土，所述光引發劑為2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、鄰苯甲酰苯甲酸甲酯或2-異丙基硫雜蒽酮中的一種或幾種。本專利技術所述基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土的制法，所述制法的具體步驟如下：1)稱取用于制備水泥混凝土的水泥、砂、水、石子和相應比例的自修復微膠囊；2)將水泥、砂、石子和自修復微膠囊攪拌，直至分散均勻；3)把水倒入水泥、砂、石子和自修復微膠囊的混合物中，攪拌均勻，即得到具有自修復功能的水泥混凝土。與現有技術相比，本專利技術將傳統的自修復微膠囊與光固化技術相結合，制備了基于光固化行為的自修復水泥混凝土，混凝土中產生微裂紋時，刺激微膠囊囊壁破裂，釋放出其中的光固化樹脂，樹脂流動進入裂縫，在太陽光照射下發生固化行為，使混凝土微裂紋得到修復，改善混凝土性能，延長使用壽命。該混凝土具有配方簡單，效率高、效果明顯的優勢。附圖說明圖1為水泥混凝土抗折強度測試示意圖。具體實施方式下面結合具體的實施例對本專利技術所述基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土及其制法做進一步說明，但是本專利技術的保護范圍并不限于此。實施例1采用水泥混凝土P·O42.5，等級為C50，水泥混凝土中添加微膠囊2％、3％以及5％，采用三點彎曲加載試驗評價混凝土在添加微膠囊前后的性能變化。微膠囊組成如下：壁材為脲醛樹脂，芯材為環氧丙烯酸樹脂，壁材：芯材＝2：1，光屏蔽劑為酞菁藍，光引發劑為鄰苯甲酰苯甲酸甲酯，占芯材質量的3％。自修復混凝土制備步驟如下：1)稱取0.42千克水，加入2％、3％以及5％的光固化樹脂微膠囊，攪拌直至分散均勻；把水倒入水泥攪拌器中，加入1千克水泥、1.152千克砂以及2.449千克石子；2)對水泥砂漿進行攪拌；分別制成多組150mmxl50mmx600mm的棱柱體試件。按圖1的方式對試件進行三分點彎曲預加載處理，以1.0-1.5kN/s的速率加載至30kN，保持壓力5min，以使混凝土試件產生損傷。將受損試件取下，紫外光照射下放置12h，然后進行抗折實驗，比較未加入自修復微膠囊的混凝土和加入不同添量微膠囊混凝土的抗折強度。測試結果如表1所示：表1添加微膠囊前后抗折強度對比樣品初始強度(kN)48h后強度(kN)恢復率(％)未添加5.54.887.2添加2％微膠囊5.55.294.5添加3％微膠囊5.55.396.4添加5％微膠囊5.55.396.4從結果可以看出，當添加微膠囊，經過48h修復期后，未加入微膠囊的水泥混凝土恢復率為87.2％，而添加了微膠囊2％后，水泥混凝土強度恢復率達到94.5％，而進一步添加至3％以及5％時，可提升至96.4％。可見，光固化樹脂微膠囊的加入對水泥混凝土的自修復能力有較明顯提升，在水泥混凝土應用過程中可起到及時修復裂縫、恢復強度、延長使用壽命的作用。然而，添加量過大時，增加效果不再明顯；可見，選擇合適的添加量有重要影響。實施例2采用水泥混凝土P·O42.5，等級為C50，水泥混凝土中添加微膠囊2％、3％以及5％，采用三點彎曲加載試驗評價混凝土在添加微膠囊前后的性能變化。微膠囊組成如下：壁材為環氧樹脂，芯材為環氧丙烯酸樹脂，壁材：芯材＝3：1，光屏蔽劑為酞菁藍，光引發劑為2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯，占芯材質量4％。自修復混凝土制備步驟如下：1)稱取0.42千克水，加入2％、3％以及5％的光固化樹脂微膠囊，攪拌直至分散均勻；把水倒入水泥攪拌器中，加入1千克水泥、1.152千克砂以及2.449千克石子；2)對水泥砂漿進行攪拌；分別制成多組150mmxl50mmx600mm的棱柱體試件。按圖1的方式對試件進行三分點彎曲預加載處理，以1.0-1.5kN/s的速率加載至30kN，保持壓力5min，以使混凝土試件產生損傷。將受損試件取下，紫外光照射下放置12h，然后進行抗折實驗，比較未加入自修復微膠囊的混凝土和加入不同添量微膠囊混凝土的抗折強度。測試結果如表2所示：表2添加微膠囊前后抗折強度對比樣品初始強度(kN)48h后強度(kN)恢復率(％)未添加5.54.887.2添加2％微膠囊5.55.090.9添加3％微膠囊5.55.294.5添加5％微膠囊5.55.192.7從結果可以看出，當添加微膠囊，經過48h修復期后，未加入微膠囊的水泥混凝土恢復率為87.2％，而添加了微膠囊后，水泥本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土，其特征在于，所述自修復水泥混凝土包括水泥混凝土和含有光固化樹脂的自修復微膠囊，二者的比例為100:(0.1～10)。

【技術特征摘要】
1.一種基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土，其特征在于，所述自修復水泥混凝土包括水泥混凝土和含有光固化樹脂的自修復微膠囊，二者的比例為100:(0.1～10)。2.根據權利要求1所述的基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土，其特征在于，所述自修復微膠囊由囊壁和囊芯組成，其外部涂層光屏蔽劑；囊壁材料為環氧樹脂、脲醛樹脂或C5石油樹脂中的一種；囊芯為光固化樹脂體系；囊壁與囊芯二者質量比為(1:3)-(3:1)。3.根據權利要求2所述的基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土，其特征在于，所述光屏蔽劑為酞菁藍或酞菁綠。4.根據權利要求2所述的基于光固化樹脂微膠囊的自修復水泥混凝土，其特征在于，所述光固化樹脂體系包括光固化樹脂和光引發劑，二者比例為質量比100:(3-5...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉哲，辛潤勤，孫崇亮，陳安洋，申力濤，張影，舒興旺，
申請(專利權)人：山西省交通科學研究院，
類型：發明
國別省市：山西,14