[发明专利]一种环境响应高分子自修复砂浆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环境响应高分子自修复砂浆及其制备方法，包括以硅酸盐水泥为胶凝材料，标准砂为细骨料，稀土键合环境响应吸水高分子为自修复剂，按一定配方组成称量配料，经过搅拌混合、振实成型、脱模养护，得到具有环境响应高分子自修复砂浆。所制备出自修复砂浆，对砂浆裂缝有明显的抑制作用和裂缝修复效果。

技术领域

本发明涉及一种环境响应高分子自修复砂浆及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

混凝土结构材料在服役使用过程中裂纹的形成与裂纹的扩展，势必造成结构材料在力学性能上的衰减和安全性上的隐患。从工程角度上来说，难以实现对于裂缝的实时监控和及时修复。目前混凝土裂纹主动修复技术一般依托于混凝土结构所处环境主要包括水、气体、酸碱、正负离子环境等条件，刺激有裂缝的混凝土基体生成愈合产物，对裂缝进行修复。环境响应吸水高分子正是由于混凝土裂缝生成时所处的环境与未发生裂缝时的环境有很大区别，故可考虑其作为自修复剂对混凝土裂缝进行修复。但由于修复剂的加入会造成混凝土成型前后强度降低的现象，且存在高分子与混凝土基体二者界面连结作用较弱的问题，目前的研究多关注于对裂纹修复能力的增强，但对于高分子基体与混凝土基体之间作用强弱的研究还不够深入，故在传统吸水高分子结构的基础上对其进行离子化改性以使得其作为混凝土自修复剂使用性能和修复性能均能达到实际使用需求。

发明内容

本发明旨在提供一种环境响应自修复砂浆及其制备方法，使得混凝土在应用服役过程中能够对裂纹的产生和修复自动做出响应，前期能够抑制裂纹的产生，增强混凝土的性能，后期裂纹出现时能自动感知裂纹并对裂纹进行修复。

实现本发明目的的技术方案是：一种环境响应型自修复砂浆，以重量份数计，包括100份胶凝材料、300-315份细骨料、0.01-0.15份修复剂和50-52.5份水。

较佳的，所述胶凝材料为普通硅酸盐水泥，优选强度等级32.5以上的硅酸盐水泥。

较佳的，细骨料为标准砂，标准砂中的粒径分布在0.08mm~0.5mm，0.5mm~1.0mm、1.0mm~2.0mm之间，且每一级各占总量的三分之一。

较佳的，修复剂为稀土含量为1mol%~10mol%的稀土键合环境响应吸水高分子，以溶液聚合的方式获得，其结构式如下：

其中，吸水高分子网络结构是指丙烯酸-丙烯酰胺共聚吸水高分子树脂结构。

具体的，稀土键合环境响应吸水高分子由碳酸铈作为铈源，直接与丙烯酸（AA）进行反应，所得反应产物丙烯酸铈作为单体之一，与丙烯酸和丙烯酰胺单体通过溶液聚合的方法参与反应，得到稀土键合环境响应吸水高分子，具体通过如下步骤制备：

1）稀土键合丙烯酸溶液的制备：将碳酸铈分散在去离子水中，形成碳酸铈悬浮液；将丙烯酸逐滴加入到碳酸铈悬浮液中；整个体系逐渐升温至55 ^oC后反应2小时，趁热过滤得到稀土键合丙烯酸溶液，记为溶液1；

2）稀土键合环境响应吸水高分子的制备：取丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺同时溶于去离子水中，得溶液2；将丙烯酸溶于去离子水中得到溶液3；溶液2与溶液3混合后通氮气20分钟，水浴加热至60℃，所得混合溶液记为溶液4；过硫酸钾与N,N,N’ ,N’-四甲基乙二胺溶于去离子水中得溶液5；取溶液1与溶液5同时滴加进入溶液4中，反应4小时后得到凝胶状产物，烘干，粉碎后得到所述的稀土键合环境响应吸水高分子。

本发明还提供了所述环境响应型自修复砂浆的制备方法，由胶凝材料、细骨料、修复剂及水混合搅拌成型制得。

本发明还提供了所述的环境响应型自修复砂浆在房屋建筑及道路中的应用。该环境响应型自修复砂浆，可作为在房屋建筑及道路中使用的能够抑制裂纹的产生和对已产生裂纹进行修复的材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：