[發明專利]陰離子固化膨脹微膠囊及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202211042715.4
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115417618B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 李潤豐;韓康;王帥;劉艷軍;涂玉波;康旺;李揚;房桂明
• 申請（專利權）人: 北京建筑材料科學研究總院有限公司
• 主分類號: C04B24/38
• 分類號: C04B24/38
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 劉璞

本發明屬于材料科學與工程技術領域，具體涉及一種陰離子固化膨脹微膠囊及其制備方法與應用。該陰離子固化膨脹微膠囊包括壁材和芯材；其中，所述壁材為海藻酸鈣，所述芯材為陰離子固化劑。該陰離子固化膨脹微膠囊力學性能高，陰離子固化效率高，且鹽溶液入侵時還可以快速膨脹堵漏起到修復作用；微膠囊外殼可以作為混凝土自養護材料，能夠減輕基體收縮并改善抗凍融、抗開裂性能，有效提高水泥石基體強度；微膠囊外殼的三維網絡狀結構大幅增加了其與陰離子固化劑的接觸面積，增加了陰離子固化效率，延長了固化周期，以提升混凝土抗硫酸鹽侵蝕和抗氯離子滲透性能，改善了混凝土的耐久性。

技術領域

本發明屬于材料科學與工程技術領域，具體涉及一種陰離子固化膨脹微膠囊及其制備方法與應用。

背景技術

混凝土結構廣泛應用于各類土木工程，通常以水泥為膠凝材料、以砂石為骨料，添加水和其他外加劑后攪拌而得。鋼筋的嵌入可進一步增強混凝土的抗拉強度、延展性和抗裂性等力學性能。然而隨著我國海洋產業的興起和海洋工程的發展，高性能鋼筋混凝土結構的需求大幅提高。鋼筋在海洋環境中腐蝕問題嚴重，導致混凝土結構安全性和耐久性下降，造成嚴重的經濟損失、環境污染和資源浪費等。

未污染的混凝土環境中孔溶液保持高堿性，鋼筋表面有一層穩定的鈍化膜，腐蝕速率低于0.1μAcm^-2。然而海洋環境下腐蝕性氯離子濃度提高，氯離子通過毛細作用、擴散、電化學遷移等多種作用向混凝土內部滲透，從而降低混凝土電阻率、影響局部環境酸堿度、改變鈍化膜半導體性質，致使鋼筋發生鈍化且腐蝕速率提升，最終使得整個鋼筋混凝土結構劣化。

混凝土硫酸鹽侵蝕是危害性較大的一種侵蝕性介質破壞，是影響混凝土耐久性的重要因素之一，也是影響因素最復雜、危害性最大的一種環境水侵蝕。硫酸鹽侵蝕過程中鈣礬石、石膏和鈣硅石的產生對混凝土產生膨脹破壞作用，這是引起混凝土腐蝕破壞的主要原因。反應生成的鹽類礦物可使硬化水泥石中CH和C-S-H等組分溶出或分解，導致水泥石強度和粘結性能損失。其侵蝕形式可分為化學侵蝕(鈣礬石、石膏、碳硫硅鈣石結晶)、物理侵蝕(堿金屬硫酸鹽結晶)以及物理化學侵蝕(硫酸鎂溶蝕-結晶)。這一結果使內部機構發生破壞，最終導致混凝土的耐久性降低。

緩蝕劑專用于阻止或延緩鋼筋混凝土銹蝕以提高結構物的耐久性。緩蝕劑主要具備以下基本性能：1、可抑制銹蝕的產生與發展；2、不改變混凝土的基本性能；3、在堿性或中性條件下能保持長期有效；4、對人基本無害。無機鋼筋阻銹劑主要包括亞硝酸鹽、硝酸鹽、鉻酸鹽、重鉻酸鹽、磷酸鹽、多磷酸鹽、硅酸鹽、鉬酸鹽、硼酸鹽等。其作用在鋼筋表面形成沉淀性的保護膜，抑制氯離子引起的鋼筋腐蝕。有機阻銹劑主要以胺類、醛類、炔醇類、有機磷化合物、有機硫化合物、羧酸及其鹽類、磺酸及其鹽類、雜環化合物等為主，其作用是阻礙有害物質進入到混凝土內部，延長鋼筋表面氯離子濃度達到臨界值的時間，提高混凝土的使用壽命。但是現有的緩蝕劑與陰離子反應緩慢，對陰離子傳遞介質無法實現快速封堵，難以從根本上解決鋼筋腐蝕問題。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種陰離子固化膨脹微膠囊及其制備方法與應用。將該陰離子固化膨脹微膠囊力用于混凝土中，可明顯提升混凝土抗硫酸鹽侵蝕和抗氯離子滲透性能，從根本上解決或緩解鋼筋的腐蝕問題，極大的延長了混凝土的結構耐久性。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種陰離子固化膨脹微膠囊，其包括壁材和芯材；

其中，所述壁材為海藻酸鈣，所述芯材為陰離子固化劑。

本發明中，所述陰離子固化劑是指對氯離子、硫酸根離子等腐蝕離子具有較強的吸附能力的材料，例如碳酸鋇、層間狀水滑石等。