微胶囊型自修复砂浆的制备及其性能优化

制备了具有裂缝自修复功能的微胶囊型自修复砂浆。其中,微胶囊以水溶性聚合物A为壁材,以物理膨胀组分B、溶胀性聚合物C、混凝土膨胀剂D和化学性膨胀组分E为芯材,采用喷雾滚动造粒的方式制备而成。研究了微胶囊掺量和粒径分布对微胶囊基本力学性能的影响,通过正交试验揭示了微胶囊芯材组分对砂浆自修复效果的影响并确定了微胶囊芯材的最佳组成。研究结果表明随着微胶囊掺量的增加,自修复砂浆的抗压强度降低,当微胶囊掺量为20%,选用粒径分布为0.15～4.75 mm时,自修复砂浆的抗压强度下降相对较少且微胶囊产率较高。微胶囊芯材中组分B和组分D的掺量是影响砂浆自修复性能的主要因素,最终通过正交试验确定微胶囊芯材最佳组成为组分B:25%,组分C:4%,组分D:20%,组分E:51%。     

缓释型硅酸钠微胶囊的制备及其对砂浆孔隙率的影响

为保障硅酸钠内掺后能在水泥基材料固化成型后发挥结晶反应修复孔隙和裂缝的作用，使用乙基纤维素（EC）包覆二氧化硅含量高的高模数硅酸钠制得缓释型硅酸钠微胶囊，并在成型时内掺到砂浆中。利用SEM、FTIR及UV-VIS分光光度计探究微胶囊的形态、包覆效果及缓释行为。以吸水率、力学强度以及孔隙率为考察指标，并结合TG、XRD分析等探究微胶囊对砂浆内部孔隙及裂缝的修复作用及反应机理。试验结果表明，经EC包覆后的硅酸钠表面粗糙，缓释效果随壁芯比的升高而提升；取0.7 g乙基纤维素，3.5 g硅酸钠为最佳制备条件，硅酸钠释放量最高降低75%；当微胶囊掺量为5%，修复时间达21 d时，孔隙率降低8.92%，吸水率降低29.67%，抗压强度提高12.37%。机理分析表明缓释型硅酸钠微胶囊内掺后会与氢氧化钙反应生成水化硅酸钙，从而能在一定程度上堵塞孔隙和裂缝，降低砂浆孔隙率。     

氯化铵改性UF/E自修复微胶囊的性能表征

以氯化铵作为脲醛树脂/环氧树脂(UF/E)自修复微胶囊改性剂,通过原位聚合法制备UF/E自修复微胶囊,探明氯化铵用量(质量分数,下同)对UF/E自修复微胶囊颗粒特征和囊化指标的影响,同时采用傅里叶变换红外光谱(FTIR),热重分析(TGA)和环境扫描电镜(ESEM)来表征其化学结构和热稳定性.结果表明:随着氯化铵用量与脲醛树脂预聚体用量比值的增加,UF/E自修复微胶囊的产率和芯材含量先增加后减少;当氯化铵用量与脲醛树脂预聚体用量的比值为11.50%时,微胶囊产率和芯材含量均达到最高值,分别为79.05%和68.40%,此时UF/E自修复微胶囊球形饱满,表面粗糙,整体分散性好,有利于其与水泥基材料的结合;随着氯化铵用量的增加,反应体系pH值下降速度加快,加速了脲醛树脂颗粒在微胶囊表面的堆积,使微胶囊的粒径呈上升趋势.通过分析UF/E自修复微胶囊的化学结构和热稳定性,证明脲醛树脂壁材能成功包封环氧树脂芯材,且具有良好的热稳定性.     

渗透结晶型防水剂对水泥基材料自修复性能的影响及其机理研究北大核心

为了明确水泥基渗透结晶型防水剂对水泥基材料自修复性能的影响,研究了防水剂掺量为0、1%、2%、3%时砂浆试块裂缝的自愈合过程,并利用XRD、SEM、FT-IR等手段分析了防水剂中的活性物质以及自修复产物的主要成分、晶相和微观形貌,提出了其对水泥基材料自修复作用机理,对其在工程中的应用以及国内自主研发该类产品具有一定的借鉴作用。     

渗透结晶型防水剂对水泥基材料自修复性能的影响及其机理研究

为了明确水泥基渗透结晶型防水剂对水泥基材料自修复性能的影响,研究了防水剂掺量为0、1%、2%、3%时砂浆试块裂缝的自愈合过程,并利用XRD、SEM、FT-IR等手段分析了防水剂中的活性物质以及自修复产物的主要成分、晶相和微观形貌,提出了其对水泥基材料自修复作用机理,对其在工程中的应用以及国内自主研发该类产品具有一定的借鉴作用。     

微胶囊自修复水泥基材料修复效果及机理研究

以多组分物理、化学膨胀修复剂为芯材,聚乙烯醇(PVA)为壁材,采用圆锅造粒法制备自修复微胶囊;以渗透性测试评价微胶囊掺量和裂缝宽度对裂缝修复效率的影响,并通过SEM和XRD确定自修复机理。结果表明:裂缝宽度一定时,微胶囊掺量越高,裂缝修复效率越高;微胶囊掺量一定时,裂缝宽度越小,裂缝修复效果越好;裂缝修复的主要机理是裂缝中膨润土的物理膨胀和钙矾石晶体及碳酸钙晶体的生成。     

用于自修复水泥基材料的微胶囊体系性能研究

采用原位聚合法合成了适用于水泥基材料微裂纹自修复的脲醛树脂/环氧树脂微胶囊.该胶囊球形度好、囊壁粗糙,有利于与水泥基体形成良好的结合.以咪唑类环氧树脂固化剂MC120D和液态常温固化剂四乙烯五胺（TEPA）作为环氧树脂E 51的固化剂,正丁基缩水甘油醚（BGE）作为环氧树脂E 51的稀释剂,组成修复剂体系.基于Kissinger和Crane方程对此修复剂体系进行了固化动力学分析,根据固化反应的活化能和反应级数,确定MC120D和BGE掺量分别为环氧树脂E 51质量的20%和17.5%.以高韧性PVA纤维增强砂浆为基体,分析了损伤基体中微胶囊自修复效果的影响因素.     

相变微胶囊改性砂浆界面传热机理研究

以二氧化硅为壳材、石蜡为芯材制备相变微胶囊，并与水泥掺混制备相变微胶囊改性砂浆，研究相变微胶囊掺量对改性砂浆热性能的影响。研究表明，随着微胶囊掺量增加，改性砂浆试样的内表面温度降低，升温速率下降，导热系数减小。当相变微胶囊掺量为20%时，导热系数较纯砂浆试样降低了0.49 W/（m·K）。基于COMSOL软件，建立有限元模型，从微观尺度分析相变过程传热机理，以及相变微胶囊与水泥砂浆基质接触界面的传热情况。试块的外表面受热温度为50℃时，添加相变微胶囊的水泥砂浆内表面温度和中心剖切面温度较纯水泥砂浆分别降低0.30、1.16℃。     

相变储能材料的制备及其在石膏基体中的应用研究

制备有机-无机复合壁材微胶囊相变储能材料,并与石膏掺混制备相变储能石膏复合材料。研究了不同壁材结构微胶囊和相变储能石膏复合材料的理化性质。结果表明,复合壁材微胶囊相变储能材料中,微胶囊壁材以无机硅为主,兼有少量有机硅组分,可有效防止壁材开裂且提高微胶囊包覆率;复合壁材微胶囊相变储能材料的相变温度和潜热分别为24.57℃和122.8 J/g,粒径为0.5~1.0μm;掺加微胶囊后,由于石膏结晶状态改变,石膏基体凝结时间延长且强度降低,当掺量达到10%时,相变储能石膏复合材料的潜热为16.1 J/g,具备一定的蓄热调温能力。     

微胶囊对水泥基复合材料自修复性能的影响综述

综述了掺微胶囊的水泥基复合材料自修复性能的研究成果，包括微胶囊的制备方法、微胶囊的自身性质、微胶囊对水泥基复合材料性能的影响、微胶囊修复水泥基复合材料的机理和修复效果，对比讨论了相关文献的试验结果，并展望了水泥基复合材料自修复性能研究的发展方向。     

低熔点石蜡微胶囊掺量对相变蓄热砂浆性能的影响

以低熔点石蜡微胶囊为相变储能材料,配以水泥、砂和外加剂制成低熔点石蜡微胶囊相变蓄热砂浆。研究了低熔点石蜡微胶囊掺量对相变蓄热砂浆施工性能、力学性能以及热工性能的影响,并进行了模拟上墙试验。结果表明,石蜡微胶囊掺量对相变蓄热砂浆的性能有着重要的影响,当其掺量在6.5%～10%时,其施工性能、力学性能和热工性能达到最佳;掺量为8%时,相变蓄热砂浆上墙无开裂,适宜于工程应用。     

环氧微胶囊对不同龄期砂浆自修复性能研究

制备了砂浆裂缝自修复剂环氧微胶囊,研究了不同微胶囊掺量下,砂浆在不同龄期的力学性能以及砂浆预压损伤后抗压强度7 d自修复效果。试验结果表明:微胶囊的掺入影响了砂浆强度,随着微胶囊掺量的增加,砂浆的抗折强度和抗压强度均降低,且对抗压强度影响更大。砂浆抗压强度的7 d修复率会随着养护龄期的增长而不断下降;微胶囊掺量为3%时砂浆抗压强度的修复效果最好。在养护龄期为7 d时,对照组砂浆抗压强度的7 d修复效果最好;而养护龄期为28 d时,则对照组砂浆抗压强度的7 d修复效果最差。     

癸酸-肉豆蔻酸相变储热微胶囊的制备与表征

以癸酸-肉豆蔻酸低共熔物为芯材,采用溶剂蒸发法制备热塑性树脂为壁材的相变材料微胶囊,并对微胶囊的表面形貌、化学结构和热性能等进行表征,考察了壁材对微胶囊性质的影响。结果表明,当采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壁材时,所制微胶囊结构完好,且具有较好的热稳定性,囊芯含量为18.95%,相变温度为29.21℃,熔融潜热为19.94 J/g。     

微胶囊在自修复混凝土制品中的试验研究

采用原位聚合法在芯材与壁材质量比为1∶1、合成反应时间为2h、合成p H值为3的条件下合成了性能优良的微胶囊。考虑了固化剂用量、微胶囊掺量、修复温度、养护温度、养护龄期等因素对修复效果的影响。试验结果表明,固化剂用量、微胶囊掺量、微胶囊固化修复时的环境养护温度、养护龄期对微胶囊的修复效果有较大的影响。固化剂掺量不应超过微胶囊用量的60%,固化修复时基体温度越高,修复效果越好。试件成型后的养护条件对微胶囊修复效果影响较小,20℃、50℃、80℃养护条件下的修复率均在12%左右。     

微胶囊-玄武岩纤维/水泥自修复复合材料超声波性能

以水泥、玄武岩纤维和环氧树脂微胶囊为原料,制备微胶囊玄武岩纤维/水泥自修复复合材料,研究纤维掺量、微胶囊质量分数、水灰质量比和养护龄期密度对复合材料超声波性能的影响,采用正交试验确定微胶囊玄武岩纤维/水泥自修复复合材料超声波性能的最佳配合比。试验结果表明,超声波声时随着纤维掺量、微胶囊质量分数及水灰质量比的增加,均呈现增加的趋势,随着养护龄期的增加而降低;超声波波幅随着纤维掺量的增加变化不明显,随微胶囊质量分数及水灰质量比的增加均呈先增加后降低的趋势,随养护龄期的增加而增加;超声波频率随着纤维掺量的增加变化不明显,随微胶囊质量分数及水灰质量比的增加均呈先增加后降低的趋势,随养护龄期的增加而增加;复合材料经损伤后修复,超声波波速修复率为113.67%,恢复率为101.04%;超声波波幅修复率为175.07%,恢复率为102.32%。     

镁基复合夹芯轻质墙板的性能研究

以镁基复合夹芯轻质墙板芯材为研究对象,考察了复合增强改性剂、粉煤灰、小粒径膨胀珍珠岩及发泡剂泡沫掺量对其性能的影响。结果表明,复合增强改性剂掺量为0.90%、粉煤灰掺量为15.0%、膨胀珍珠岩掺量为40.0%、发泡剂泡沫掺量为10.0%时轻质墙板芯材性能最佳。通过对面板进行界面剂预处理以及加强芯材料浆的振捣排气,提高浆体浇筑质量,解决了竖模浇筑轻质墙板面板与芯材的空鼓及脱落问题。     

自修复基材微胶囊的制备和表征

以环氧树脂和稀释剂苯甲醇为囊芯,苯乙烯-二乙烯基苯为高分子囊壁材料,采用原位聚合法制备具有自修复功能的微胶囊,并研究了乳化剂、搅拌速度以及反应温度等对微胶囊制备工艺的影响以及成囊机理.结果表明,以阿拉伯树胶和十二烷基苯磺酸钠按质量比1:2复配为乳化剂,最佳工艺条件为:搅拌速度为400 r/min,反应温度75～80℃.红外谱图分析表明,成囊机理是物理包覆,壁材和囊芯之间无化学键形成.     

绿色建筑材料裂缝自修复研究

作为广泛应用的建筑类材料——水泥基材料,混凝土制品的开裂问题是行业研究难点。采用两个层次的正交分析方法,通过对水泥基材料自修复剂的开发研究,并通过力学性能评估和微观表征验证,实现水泥基材料的自愈合。研究结果表明,最佳的修复剂成分为:助剂5%、硫铝酸盐水泥42%、活性剂1.5%、水泥34%。     

常温可逆温致变色水泥基材料的研制

在白水泥中掺加变色微胶囊可制备出常温可逆温致变色水泥基材料.掺10%(质量分数)蓝色变色微胶囊水泥基材料的颜色可在低温时的蓝色和高温时的白色之间可逆变化,其变色温度约为42℃;掺10%红色或绿色变色微胶囊水泥基材料的颜色也可随温度发生相应的可逆变化,两者的变色温度均为58℃左右,其中红色变色微胶囊水泥基材料符合建筑装饰对材料低温暖色调、高温冷色调且能随温度可逆变化的要求.     

聚酰胺热熔胶水泥砂浆的基本性能研究

形状记忆合金(SMA)驱动下热熔胶水泥基材料具有优良的自修复能力。本文对聚酰胺热熔胶水泥砂浆(PA砂浆)的工作性能、力学性能和耐久性能以及处于多次热循环条件下PA砂浆的力学性能及耐久性能进行了研究。结果表明,体积掺量1%、3%和5%热熔胶的掺入没有降低砂浆的工作性能,反而有略微的提升;随聚酰胺(PA)掺量的增加,砂浆的抗压强度和抗渗性能略有下降,而抗折强度随掺量的增加先增后减;热循环环境中PA水泥砂浆的力学性能与耐久性能都得到了很大的提升,说明PA水泥砂浆在常温马氏体状态、具有预应变的SMA的驱动下具备反复修复水泥基裂缝的潜力。