[发明专利]一种微波响应的混凝土外加剂主动释放胶囊及其制备方法

说明书

本发明涉及建筑材料用外加剂领域，具体涉及一种微波响应的外加剂主动释放胶囊及其制备方法。所述主动释放胶囊由囊壁、囊芯和封装材料组成，所述囊壁为多孔陶粒；所述囊芯为需要控制主动释放的外加剂；所述封装材料为掺有Fe₃O₄的有机相变材料。本发明方法快速简便，所用材料来源广泛、能在建筑材料中稳定存在，且装载外加剂能力强，可广泛适用于多种外加剂的装载。此外，利用封装材料中Fe₃O₄的微波响应性和吸波产热功能，可通过施加外部微波信号触发胶囊响应使其主动释放外加剂，有效解决外加剂直接掺入建筑材料中利用效率低、甚至有可能导致负面效果等问题，进而实现对建筑材料性能的主动控制。

技术领域

本发明涉及建筑材料用混凝土外加剂领域，具体涉及一种微波响应的混凝土外加剂主动释放胶囊及其制备方法。

背景技术

传统的混凝土性能改善方法中，使用混凝土外加剂是一种非常高效、经济和环保的方法，因而被广泛应用。但混凝土外加剂通常在浇筑混凝土时直接掺入，参与水泥水化反应的全过程，这对混凝土外加剂的作用效果有直接影响：如阻锈剂等，其有效成分易被水泥水化产物掩埋而无法充分发挥作用；增粘剂等，会增加溶液粘度，降低混凝土中游离水的流动度损失工作性，同时延缓水泥水化；膨胀剂等，并不希望在水泥刚开始水化、混凝土尚未收缩时就发挥作用，否则有效成分在早期就会被大量消耗。这不仅提高了混凝土结构的建造成本，甚至可能对强度、耐久性等性能带来负面的影响。因此，亟需研究混凝土中混凝土外加剂的新掺入方式，既能保证混凝土外加剂的作用效果不受水泥水化反应等因素的影响，又能实现通过使用混凝土外加剂的方法对新拌和硬化混凝土进行性能改善。

近年来，微胶囊控制释放技术在医学、农业、食品等领域被广泛研究和应用，受此启发，研究人员设想将微胶囊控制释放技术应用于混凝土领域，达到混凝土外加剂不会过早损失效能且能改善新拌和硬化混凝土性能的目的。目前，微胶囊控制释放技术在混凝土领域主要应用于自修复混凝土和内养护混凝土：专利CN 110510910 A介绍了一种囊壁易降解的混凝土细微观裂缝微胶囊自修复材料，囊壁采用在光照作用下易氧化降解的纤维素材料，具有光氧降解效果，可在混凝土出现裂纹处破裂，释放微胶囊中的自修复剂；专利CN108609880 A针对钢筋混凝土锈蚀制备了一种微胶囊，当钢筋混凝土发生锈蚀，混凝土的pH值降低，囊壁在弱碱性和中性条件下发生局部破坏，从而使囊芯阻锈剂释放，抑制钢筋的锈蚀；专利CN 108947341 A介绍了一种能持续修复解决地下工程渗水问题的微生物微胶囊，当混凝土发生渗水问题时，具有渗水、透气作用的囊壁使水分和氧气渗入微生物胶囊中，激活菌种进行代谢生成二氧化碳，二氧化碳可与混凝土中的钙离子反应生成碳酸钙沉淀，对混凝土裂缝进行填补。以上应用均基于被动控制释放机制，即混凝土基体的环境条件发生变化时触发装载混凝土外加剂的微胶囊响应从而释放混凝土外加剂，这种释放机制能够很好的应对上述类似于修复等应用情况；但混凝土基体条件没有发生较大变化但又需要使用混凝土外加剂时，则很难主动的将其释放出来发挥效能。而基于主动控制释放机制制备和应用的微胶囊可以实现在任何时间，即无论混凝土处于新拌状态还是硬化状态，均能人为控制施加外部信号使混凝土外加剂释放，从而实现对混凝土外加剂的主动释放和对混凝土性能的主动控制。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种微波响应的混凝土外加剂主动释放胶囊及其制备方法。将该胶囊加入混凝土中，施加微波，Fe₃O₄吸收微波产生热量，当Fe₃O₄的温度高于有机相变材料的相变温度时，有机相变材料熔化，从而释放混凝土外加剂。

本发明的第一目的，是提供一种微波响应的混凝土外加剂主动释放胶囊。第二目的是提供所述微波响应的混凝土外加剂主动释放胶囊的制备方法。第三目的是提供所述微波响应的混凝土外加剂主动释放胶囊的制备方法的应用。