[發明專利]使用脲醛樹酯類高分子微膠囊的自修復混凝土及其制造方法

有效

• 申請號: 200810067312.9
• 申請日: 2008-05-20
• 公開（公告）號: CN101289298A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 邢鋒;倪卓
• 申請（專利權）人: 深圳大學;邢鋒;倪卓
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所
• 代理人: 胡吉科

【技術領域】

本發明涉及自修復混凝土及類似建筑材料，尤其是涉及具有自修復功能的 混凝土與類似建筑材料及其制造方法。

【背景技術】

作為傳統建筑材料的代表，混凝土其固有的優點是抗壓強度高，耐久性好， 成本低，廣泛應用于工業與民用建筑、橋梁、道路工程、地下工程、水利水電 工程、核電站、港口和海洋工程等結構物，目前又向著大跨結構、高聳結構、 巨型結構和特種結構滲透，是應用得最為廣泛的建筑材料，誕生至今，已有 100多年的歷史?？梢灶A見，將來混凝土依然是國家現代化建設不可缺少的建 筑材料。在役混凝土結構由于在長期的使用過程中以及周圍復雜環境的影響 下，會不可避免地產生微小開裂和局部損傷，輕者會降低結構的使用壽命，重 者則危及結構的安全。因此，對于使用在結構中的混凝土裂縫的修復是一個長 期困擾著土木工程人員的技術難題。對原材料、配合比、外加劑、制造工序、 澆搗方法和養護工藝等方面加以研究和改進，這些方法并未從根本上改變混凝 土的性能弱點。因此，對在役結構出現的裂紋和損傷進行及時有效的修復成為 科學研究和工程應用中關心的重要問題。由于地震、風荷載、沖擊波等其它原 因所造成的宏觀破壞，可以通過肉眼發現并用傳統的手工修復方式(計劃修復 和事后修復)對裂紋進行修復。在實際的混凝土工程結構中，存在許多微小裂 紋，比如基體的微開裂等，這些微觀范圍的損傷由于探測技術的局限性有可能 探測不到。因此，要對這些探測不到的裂紋和損傷進行修復，就變得非常困難， 甚至不可能。如果這些裂紋或損傷不能得到及時有效的修復，不但會影響結構 的正常使用性能和縮短使用壽命，而且還有可能由此引發宏觀裂縫并導致結構 脆性斷裂，產生嚴重的災難性事故。因此迫切需要采用某種技術或方式，能主 動、自動地對裂紋和損傷部位進行修復，恢復甚至提高混凝土材料的強度以達 到延長混凝土結構使用壽命的目的?，F有技術無法完善解決混凝土微裂紋的自 診斷和自修復問題。

混凝土裂縫的自修復是在混凝土傳統組份中附和特殊組份(如形狀記憶合 金，含膠粘劑的液芯纖維或膠囊等)，在其內部形成智能型自修復系統，當混 凝土材料中出現裂紋或損傷時，自動觸發修復反應，使其愈合。

目前自修復混凝土結構研究集中在空心纖維修復技術，雖然在實驗室技術 中，空心纖維膠囊證明了自修復混凝土的功能，但是混凝土振搗等施工工藝會 擾動空心纖維膠囊的設計排列，甚至會導致玻璃壁材的破裂，即修復劑的過早 流失，達不到修復混凝土的目的，影響自修復混凝土的工藝可行性和自修復能 力的可重復性。在養化和使用過程中，微裂紋和裂紋在混凝土結構中大量出現， 隨機性很大，自修復技術要求修復膠囊均勻地分布在混凝土結構。由于空心纖 維材料脆性的限制，空心纖維膠囊不能夠使用目前的工藝技術保證微膠囊材料 在混凝土中的均勻分布，從而使纖維膠囊在混凝土結構的微裂紋自修復過程中 只能采用特殊混凝土材料和特殊工藝，如自密實高性能混凝土和無搗工藝等。 這些困難從技術上限制了空心纖維膠囊在混凝土結構裂紋自修復工程的有效 應用。空心纖維膠囊的表面性質，壁材強度，幾何參數和摻量對混凝土的修復 效果有重要影響。膠囊纖維壁材光滑，不易于混凝土形成有效的相界面，導致 混凝土的粘結強度降低。空心纖維膠囊尺寸較大，直徑有時高達毫米級，可以 認為在混凝土結構中引入修復劑的同時，也不可避免地引入了缺陷，降低了混 凝土自身強度和自修復效率?？招睦w維膠囊壁材玻璃強度較大，混凝土微裂紋 所產生的應力，可能難以提供足夠的能量使空心纖維膠囊破裂，因此使用該技 術有可能只能修復較大裂紋，而對于混凝土結構的損壞/斷裂至關重要的微裂 紋的修復可能作用不大。這就說明該方法在工程應用中尚有許多問題需要解 決，包括纖維膠囊耐久性、修復時效性，界面相容性，修復可靠性和工程應用 可行性等問題。微裂紋早期修復對于混凝土結構的耐久性是至關重要的，所以 使用空心纖維膠囊技術不適用微裂紋的工程修復，具有較大的局限性。

【發明內容】

為了解決現有空心纖維膠囊技術無法完善解決混凝土微裂紋的自診斷和 自修復的技術問題，本發明提出了一種使用脲醛樹脂類高分子微膠囊的自修復 混凝土。通過合適的組分配比，和工藝條件等，形成高分子微膠囊混凝土自修 復結構。

本發明的技術方案是一種使用脲醛樹脂類高分子微膠囊的自修復混凝土， 在混凝土中摻入具有修復微裂縫功能的脲醛樹脂類高分子微膠囊，其混凝土質 量配合比為：混凝土/微膠囊/水＝100∶1-15∶15-20。