[发明专利]一种水环境下混凝土自溶型微胶囊自修复系统

说明书

本发明涉及一种水环境下混凝土自溶型微胶囊自修复系统，包括混凝土基体及混凝土基体内均匀分布的自溶型微胶囊，所述的自溶型微胶囊包括囊壁及囊壁内部的修复剂；所述的囊壁的材质为主链上有酯键的不饱和聚酯材料或在碱性环境下溶解的无机材料；所述的修复剂包括有机型修复剂或无机型修复剂，所述的有机型修复剂包括环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、乙烯醋酸乙烯酯、氰基丙烯酸酯、桐油或MMA油脂，所述的无机型修复剂包括水玻璃或纳米级硅胶。与现有技术相比，本发明具有能够自修复混凝土微裂缝，同时可以在长时间内有效，而且能够大范围地修复微裂缝等优点。

技术领域

本发明涉及混凝土工程领域，特别是涉及一种水环境下混凝土自溶型微胶囊的自修复系统。

背景技术

城市轨道交通隧道结构设计寿命为100年，其所处岩土赋存条件复杂，周边环境敏感，列车运行密度极高，使用条件苛刻，结构自身在多因素长期作用下性能不断劣化，一旦损坏不易或不可更换，并将会诱发地下工程灾害。水泥基材料的裂缝是导致结构提前失效的根本原因。混凝土自修复体系为混凝土基体微裂缝的修复和有效延缓潜在的危害提供了一种新的方法，能够自动地对损伤部位进行监测并修复，避免了人工修复带来的轨道交通线路停运等问题，可以节省结构运营费用，且大大提高其安全性和耐久性，地铁的使用寿命也将延长，这对确保地下水体系结构、高层建筑、大坝等重大土木工程设施的耐久性和安全性有着重要意义。

混凝土裂缝自修复是指混凝土在外部或内部条件的作用下，释放或生成新的物质自行封闭、愈合其裂缝。混凝土裂缝自愈合已成为国内外学术界和工程界所研究的一个重要课题。现代研究的混凝土自愈合方式主要包括矿物自愈合、微胶囊自愈合、渗透结晶自修复、电化学自修复、生物矿化水泥基材料自修复等方式，在地下水轨道交通结构中，由于特殊的环境和条件，这些修复方式都各有其局限。

微胶囊自修复混凝土材料主要是基于机械活化修复剂的原理，即当混凝土材料内部出现裂纹时，处于裂纹尖端的微胶囊受到集中应力，当此应力不断增大到微胶囊囊壁的极限应力时，囊壁发生破损，内部包裹的修复剂释放进而发挥修复作用。总结起来，现有的自修复微胶囊系统用于隧道结构时存在如下缺点及不足：

(1)基于囊壁应力破坏的微胶囊在裂纹扩展时，处于裂纹尖端区的概率不大，发生破损的几率随之降低；

(2)微胶囊脆性较小，裂缝开展时容易发生塑形变形而不是脆性破坏；

(3)微胶囊自修复系统由于胶囊壁为有机材料，通常与混凝土基体之间缺乏良好的粘结，因此在界面处容易发生脱胶，微胶囊没有破裂；

(4)传统单层微胶囊壁密封性不够好导致修复剂保存时间不够长；

(5)传统微胶囊囊壁在地下水环境下的耐久性不高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够自修复混凝土微裂缝，同时可以在长时间内有效，而且能够大范围地修复微裂缝的水环境下混凝土自溶型微胶囊自修复系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种水环境下混凝土自溶型微胶囊自修复系统，包括混凝土基体及混凝土基体内均匀分布的自溶型微胶囊，所述的自溶型微胶囊包括囊壁及囊壁内部的修复剂；

所述的囊壁的材质为主链上有酯键的不饱和聚酯材料或在碱性环境下溶解的无机材料；

所述的修复剂包括有机型修复剂或无机型修复剂，所述的有机型修复剂包括环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、乙烯醋酸乙烯酯、氰基丙烯酸酯、桐油或MMA油脂，所述的无机型修复剂包括水玻璃或纳米级硅胶。

所述的自溶型微胶囊为球形，粒径为50～1000μm，囊壁的厚度为1～10μm。

所述的自溶型微胶囊占混凝土基体中的胶凝材料的质量百分比为5～15wt％。