一种用于防水混凝土中的智能自修复防水材料的制作方法

本发明涉及防水混凝土，具体为一种用于防水混凝土中的智能自修复防水材料。

背景技术：

1、受限于自身特点，混凝土结构从施工到后期服役过程中，受各种环境因素及荷载影响极易产生裂缝，环境中的水分、二氧化碳、氯离子等侵蚀性物质会进入混凝土内部从而影响混凝土结构的耐久性。特别的，对于地下结构，一旦开裂，其后续维修成本高、施工工艺复杂，其使用寿命对整个结构起着控制作用。目前对于结构防水广泛使用的是柔性防水卷材，但其存在老化问题，随着使用年限达到设计寿命，其防水性能不再满足基本设计要求。实际上，地下工程渗漏问题仍是工程质量通病之一，地下工程渗漏率达50％以上，给建筑安全和百姓生活带来了困扰，从客观上阻碍了老百姓对美好生活的向往，对社会和经济影响巨大。

2、例如公告号为cn115286350a的发明专利公开了一种混凝土自修复防水剂，包括：硅酸钾10-12份、所述硅酸锂20-22份、减水剂1-2份、微硅粉25-28份、填充剂6-20份、氢氧化钙5-8份、甲酸钙3-5份、无机硅粉15-18份，该防水剂是一种混凝土内掺自修复型无机防水材料，能够与水泥中熟料以及水化产物发生复式链化反应形成结晶体，堵塞混凝土内的裂缝及毛细孔道，可大大提高混凝土的强度及抗渗等性能；但是该自修复防水剂只能使用一次，不具有重复使用性，无法对混凝土在后续使用中反复出现的裂纹进行重复性的修复。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于防水混凝土中的智能自修复防水材料。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于防水混凝土中的智能自修复防水材料，其由以下重量份的原料制成：水泥20-50份、铁尾矿砂15-25份、玻璃粉8-16份、重钙5-10份、减水剂0.1-0.5份、聚乙烯醇纤维0.2-0.8份、可再分散乳胶粉0.5-1.3份、浆体分散稳定剂0.2-0.6份、钙离子补充剂1-3份、自修复微囊5-12份。

4、作为本发明的进一步优选方案，所述聚乙烯醇纤维的直径为10-15μm，纤维长度为1-5mm，抗拉强度不小于1000mpa；

5、所述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉；

6、所述浆体分散稳定剂为水合硅酸镁超细粉；

7、所述钙离子补充剂为氢氧化钙；

8、所述减水剂为减缩型聚羧酸减水剂。

9、作为本发明的进一步优选方案，所述自修复微囊的制备方法如下：

10、1)在室温条件下，将尿素、蒸馏水、阿拉伯树胶以及氯化铵依次加入到容器中，搅拌10-30min，再滴加入浓度为2-3wt％的硫酸溶液，将体系ph值调至7，然后加入间苯二酚后，继续加入硫酸溶液，将ph值调至3-4，得到混合液；

11、2)将乙二胺四乙酸、硅酸钠、石灰粉、硅灰以及uea膨胀剂充分混合均匀后，与复合型纳米材料混匀后，加入到混合液中，同时加入乙酸乙酯，在1000-1500r/min下搅拌30-50min，然后升温至65-68℃，加入甲醛溶液，在400-600r/min下搅拌反应4-6h，待反应完毕后，用无水乙醇进行反复清洗、抽滤，然后在60-65℃烘箱中干燥45-55h，即可得到自修复微囊。

12、作为本发明的进一步优选方案，步骤1)中，所述尿素、蒸馏水、阿拉伯树胶、氯化铵、间苯二酚的用量比例为(5-10)g：(100-200)ml：(0.2-0.5)g：(0.5-1.2)g：(0.5-0.8)g；

13、所述搅拌的转速为400-600r/min。

14、作为本发明的进一步优选方案，步骤2)中，所述乙二胺四乙酸、硅酸钠、石灰粉、硅灰、uea膨胀剂、复合型纳米材料、混合液、乙酸乙酯、甲醛溶液的质量比为(15-20)：(10-18)：(8-15)：(10-20)：(6-13)：(12-25)：(110-180)：(18-26)：(10-20)；

15、所述甲醛溶液的浓度为37-39wt％。

16、作为本发明的进一步优选方案，所述复合型纳米材料的制备方法如下：

17、1)将氢氧化钾和五氧化二铌依次加入到去离子水中，经搅拌1-3h后，转移至水热反应釜中，在180-185℃下反应12-15h，待反应结束后，将产物取出，并用无水乙醇和去离子水反复洗涤，经烘干，得到纳米线材料；

18、2)将纳米线材料分别使用丙酮、蒸馏水和乙醇依次超声清洗40-70min，烘干后得到预处理纳米线材料，将酒石酸锑钾溶于去离子水中，磁力搅拌20-40min后，加入聚乙烯吡咯烷酮，继续搅拌15-30min，然后向形成的混合液中加入硫代乙酰胺，充分搅拌均匀，得到反应液；

19、3)将预处理纳米线材料加入到反应液中，经200-260w超声处理10-30min后，转移至反应釜中，密封后置于170-180℃烘箱中，恒温加热24-30h，待反应结束后冷却至室温，将产物经离心后，用去离子水反复清洗，烘干后即可得到复合型纳米材料。

20、作为本发明的进一步优选方案，步骤1)中，所述氢氧化钾、五氧化二铌、去离子水的用量比例为(36-45)g：(1.0-1.6)g：(60-100)ml；

21、所述搅拌的转速为150-260r/min。

22、作为本发明的进一步优选方案，步骤2)中，所述酒石酸锑钾、去离子水、聚乙烯吡咯烷酮、硫代乙酰胺的用量比例为(0.5-0.8)mol：(50-100)ml：(0.3-0.5)g：(1.2-1.8)mol。

23、作为本发明的进一步优选方案，步骤3)中，所述预处理纳米线材料、反应液的用量比例为(5-10)g：(120-180)ml。

24、作为本发明的进一步优选方案，所述智能自修复防水材料的制备方法具体包括如下步骤：

25、按照重量份称取各组分，将水泥、铁尾矿砂、玻璃粉、重钙、减水剂、聚乙烯醇纤维、可再分散乳胶粉、浆体分散稳定剂、钙离子补充剂以及自修复微囊在混料机中混合均匀即可。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、本发明中，以脲醛树脂为囊壁，以乙二胺四乙酸、硅酸钠、石灰粉、硅灰、uea膨胀剂等组成囊芯，采用一步原位聚合法，制备得到自修复微囊，由于混凝土呈碱性，在碱性条件下，自修复微囊的囊壁材料，脲醛树脂易分解成脲类化合物和醛类物质，如尿素等，尿素可促进水泥水化的进程，起到持续性的长期的活性作用，并且微胶囊在碱性条件下逐渐破裂，囊芯材料与水泥水化的物质反应，堵塞混凝土毛细孔和细小裂纹，起到密实混凝土的作用，提高混凝土的抗渗防水；同时为了提高对裂缝填充的密实性，本发明中，以氢氧化钾和五氧化二铌为原料，通过水热合成法得到纳米线材料，然后将纳米线材料经过清洗后作为基体材料，以酒石酸锑钾和硫代乙酰胺分别作为锑源和硫源，组成反应液，将纳米线材料加入到反应液中，经过充分分散后进行水热反应，生成的硫化锑纳米颗粒沉积附着在纳米线材料表面，并且随着水热反应的进行，硫化锑纳米颗粒之间发生团聚现象，从表面生长出一些网状结构，并且随着反应时间的延长，沉积的硫化锑纳米颗粒逐渐减少，基体材料表面被具有蜂窝状结构的硫化锑网状结构所覆盖，随着硫化锑纳米颗粒完全消失，纳米线材料表面完全被网状结构所覆盖，从而使得纳米线材料表面粗糙度增大，而且，纳米线材料之间的接触面积也增大，相互之间更加容易发生交联形成网状结构，从而有助于形成结构稳定的交织网，引入到囊芯中，一方面可以起到支撑作用，可以有效的传递和分散应力，改善自修复微囊的脆性，使其在搅拌的过程中不易破裂，同时，还可以随着囊芯材料一起流入到混凝土的缝隙中，可以将囊芯材料包埋在交织网中，从而起到增强作用，有效提高缝隙的填充密实度，增强修复效果，而且，自修复微囊的破裂是收到混凝土中裂缝形成的应力作用导致的，因此裂缝的形成的大小，决定了产生应力的大小，也就决定了自修复微囊的破裂程度，从而使得自修复微囊可以在不同应力作用下，产生不一样的裂纹，使得囊芯可以缓慢释放出来，从而达到缓释的效果，使得自修复微囊具有了重复实用性，对混凝土在后续使用中反复出现的裂纹进行重复性的修复，从而实现高效的修复效果。

28、本发明中的智能自修复防水材料，可以对混凝土形成的细小裂纹进行填充修补，起到密实混凝土的作用，提高混凝土的抗渗防水，同时，自修复微囊中的囊芯材料可以缓慢释放出来，达到缓释的效果，使得自修复微囊具有了重复实用性，对混凝土在后续使用中反复出现的裂纹进行重复性的修复，从而实现高效的修复效果。