[發明專利]一種環境響應高分子自修復砂漿及其制備方法

有效

• 申請號: 202011301842.2
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112710519B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 劉俊亮;季茸;孫楠楠;張士萍;牛龍龍
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N33/38;C04B28/04
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開了一種環境響應高分子自修復砂漿及其制備方法，包括以硅酸鹽水泥為膠凝材料，標準砂為細骨料，稀土鍵合環境響應吸水高分子為自修復劑，按一定配方組成稱量配料，經過攪拌混合、振實成型、脫模養護，得到具有環境響應高分子自修復砂漿。所制備出自修復砂漿，對砂漿裂縫有明顯的抑制作用和裂縫修復效果。

技術領域

本發明涉及一種環境響應高分子自修復砂漿及其制備方法，屬于建筑材料技術領域。

背景技術

混凝土結構材料在服役使用過程中裂紋的形成與裂紋的擴展，勢必造成結構材料在力學性能上的衰減和安全性上的隱患。從工程角度上來說，難以實現對于裂縫的實時監控和及時修復。目前混凝土裂紋主動修復技術一般依托于混凝土結構所處環境主要包括水、氣體、酸堿、正負離子環境等條件，刺激有裂縫的混凝土基體生成愈合產物，對裂縫進行修復。環境響應吸水高分子正是由于混凝土裂縫生成時所處的環境與未發生裂縫時的環境有很大區別，故可考慮其作為自修復劑對混凝土裂縫進行修復。但由于修復劑的加入會造成混凝土成型前后強度降低的現象，且存在高分子與混凝土基體二者界面連結作用較弱的問題，目前的研究多關注于對裂紋修復能力的增強，但對于高分子基體與混凝土基體之間作用強弱的研究還不夠深入，故在傳統吸水高分子結構的基礎上對其進行離子化改性以使得其作為混凝土自修復劑使用性能和修復性能均能達到實際使用需求。

發明內容

本發明旨在提供一種環境響應自修復砂漿及其制備方法，使得混凝土在應用服役過程中能夠對裂紋的產生和修復自動做出響應，前期能夠抑制裂紋的產生，增強混凝土的性能，后期裂紋出現時能自動感知裂紋并對裂紋進行修復。

實現本發明目的的技術方案是：一種環境響應型自修復砂漿，以重量份數計，包括100份膠凝材料、300-315份細骨料、0.01-0.15份修復劑和50-52.5份水。

較佳的，所述膠凝材料為普通硅酸鹽水泥，優選強度等級32.5以上的硅酸鹽水泥。

較佳的，細骨料為標準砂，標準砂中的粒徑分布在0.08mm~0.5mm，0.5mm~1.0mm、1.0mm~2.0mm之間，且每一級各占總量的三分之一。

較佳的，修復劑為稀土含量為1mol%~10mol%的稀土鍵合環境響應吸水高分子，以溶液聚合的方式獲得，其結構式如下：

其中，吸水高分子網絡結構是指丙烯酸-丙烯酰胺共聚吸水高分子樹脂結構。

具體的，稀土鍵合環境響應吸水高分子由碳酸鈰作為鈰源，直接與丙烯酸（AA）進行反應，所得反應產物丙烯酸鈰作為單體之一，與丙烯酸和丙烯酰胺單體通過溶液聚合的方法參與反應，得到稀土鍵合環境響應吸水高分子，具體通過如下步驟制備：

1）稀土鍵合丙烯酸溶液的制備：將碳酸鈰分散在去離子水中，形成碳酸鈰懸浮液；將丙烯酸逐滴加入到碳酸鈰懸浮液中；整個體系逐漸升溫至55 ^oC后反應2小時，趁熱過濾得到稀土鍵合丙烯酸溶液，記為溶液1；

2）稀土鍵合環境響應吸水高分子的制備：取丙烯酰胺、N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺同時溶于去離子水中，得溶液2；將丙烯酸溶于去離子水中得到溶液3；溶液2與溶液3混合后通氮氣20分鐘，水浴加熱至60℃，所得混合溶液記為溶液4；過硫酸鉀與N,N,N’ ,N’-四甲基乙二胺溶于去離子水中得溶液5；取溶液1與溶液5同時滴加進入溶液4中，反應4小時后得到凝膠狀產物，烘干，粉碎后得到所述的稀土鍵合環境響應吸水高分子。

本發明還提供了所述環境響應型自修復砂漿的制備方法，由膠凝材料、細骨料、修復劑及水混合攪拌成型制得。

本發明還提供了所述的環境響應型自修復砂漿在房屋建筑及道路中的應用。該環境響應型自修復砂漿，可作為在房屋建筑及道路中使用的能夠抑制裂紋的產生和對已產生裂紋進行修復的材料。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：