一种PCCP管芯混凝土专用抗裂自修复剂的制备方法与流程

本发明属于建筑材料，涉及一种pccp管芯混凝土专用抗裂自修复剂的制备方法。

背景技术：

1、pccp（预应力钢筒混凝土管）广泛应用于供水、排水及输油等工程，其结构性能和耐久性直接关系到管道系统的长期安全运行。然而，pccp管芯混凝土在服役过程中，受干缩、温度变化、内外水压作用及化学侵蚀等因素影响，易产生微裂缝。这些裂缝不仅会降低混凝土的抗渗性能，使腐蚀介质渗入加速钢筒锈蚀，还可能导致局部应力集中，进而影响管道的整体结构稳定性。在长期运行条件下，裂缝的扩展甚至可能引发钢丝断裂，最终导致管道失效。因此，提高pccp管芯混凝土的抗裂能力，并使其在裂缝产生后具备自修复能力，对于提升pccp管道的耐久性和使用寿命至关重要。

2、目前，提升混凝土抗裂性能的主要方法包括优化配合比、掺加纤维材料以及使用膨胀剂等，但这些方法在pccp管芯混凝土中仍存在一定局限性。例如，纤维增强混凝土在抗裂方面具有一定作用，但掺入纤维可能影响混凝土的流动性，增加施工难度；膨胀剂虽然可补偿收缩，但若膨胀速率与混凝土硬化过程不匹配，则可能导致膨胀效果不足或后期膨胀开裂。此外，传统的裂缝修复方法主要依赖人工干预，如表面涂层修补、灌浆修复等，存在维护成本高、修复效率低、难以修复内部微裂缝等问题，难以满足pccp管道长期服役的要求。

3、 wo2015074343a1中公布了一种混凝土水性修复剂的微胶囊化方法，该发明通过可控乳液工艺实现修复剂高效包覆，微胶囊稳定性及释放可控性较优，但其制备步骤复杂，难以控制微胶囊修复剂释放量，容易出现混凝土局部修复不充分的问题。 cn110255948a中公布了混凝土抗裂自修复剂及其制备方法与抗裂自修复混凝土。该发明产品可在混凝土加工搅拌时直接加入，不影响正常操作，实用性强。然而，该专利中纳米级炭黑的分散性可能影响修复效果，对提高混凝土的长期耐久性十分有限。 cn120757324a公开了混凝土抗裂自修复剂及其制备方法，该发明提供的混凝土抗裂自修复剂主要用于混凝土裂缝的智能识别与自修复，通过微生物矿化、钙离子缓释及磁热响应协同机制实现高效修复。其制备工艺复杂，且微生物在混凝土碱性环境中的长期存活率及修复稳定性尚待考究。。 cn115010440a公开了一种抗裂自修复混凝土及其制备方法，具有提高混凝土裂缝修复效果和提高混凝土裂缝修复及时性的优点，其制备工艺较复杂。cn110357519a公开了一种抗裂自修复增强混凝土的制备方法，该发明制得的抗裂自修复增强混凝土抗裂性能极佳，产生微裂缝后可以自行修复，力学性能强，但原材组分较多，工艺较复杂。

4、因此，开发一种pccp管芯混凝土专用的抗裂自修复剂，使混凝土在服役过程中不仅具备优异的抗裂能力，而且能够在裂缝形成后自发修复，对于提高pccp管道的结构安全性和耐久性具有重要意义。该修复剂应能在混凝土内部微裂缝出现时自动激活，填充裂缝，阻止裂缝扩展，并兼具抗渗透、耐久性强、环境适应性广的特点，从而延长管道的使用寿命，减少维护成本，保障管道系统的长期稳定运行。

技术实现思路

1、pccp管芯混凝土薄、服役环境有压且长期通水，pccp管芯混凝土自修复剂的长期留存和有效是重点也是难点，同时需要具有经济性。目前提升混凝土抗裂性能的主要方法在pccp管芯混凝土中仍存在一定局限性，为了解决上述技术难题，本发明研制出一种pccp管芯混凝土专用抗裂自修复剂。该修复剂成本低，在混凝土中的掺量为3%~10%，适合于输调水pccp管芯混凝土，可实现0.5mm以下裂缝自修复，同时对混凝土的工作性和力学性能无明显影响。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种pccp管芯混凝土专用抗裂自修复剂的制备方法，包括如下步骤：

4、1）将白云石破碎成5mm~10mm、80mm~150mm两种粒径，按照质量比1:1混合均匀，置于900℃~1200℃高温炉中充分煅烧，然后自然冷却至室温，用球磨机磨细至全部通过75μm筛，作为a组分；

5、2）将硫铝酸钙、纳米碳酸钙、铝酸钙的一种或多种混合均匀，作为b组分；

6、3）按照a组分4~8份、b组分2~6份混合得到c组分；将10份c组分置于造粒机中，在造粒机旋转过程中均匀喷洒1份无水乙醇，喷洒完成后，旋转造粒110s~120s，继续喷洒2份松香树脂酸或硼酸的乙醇溶液，旋转造粒110s~120s；

7、4）将造好的颗粒在40℃~50℃烘箱中充分干燥，筛去0.315mm以下颗粒和1mm以上颗粒，即可得到pccp管芯混凝土专用抗裂自修复剂。

8、步骤1）中所述白云石的纯度大于97%。

9、步骤3）中所述松香树脂酸乙醇溶液中松香树脂酸含量为30%~50%，硼酸乙醇溶液中硼酸含量为3%~5%，采用松香树脂酸乙醇溶液或硼酸乙醇溶液，原因是乙醇挥发后，可以在修复剂颗粒表面形成一层致密的固化膜，达到包覆效果。

10、所述pccp管芯混凝土专用抗裂自修复剂的掺量为胶凝材料总量的3%~10%，内掺。

11、本发明中，白云石破碎成5mm~10mm、80mm~150mm两种粒径，白云石煅烧后主要成分是氧化钙和氧化镁，粒径不同，煅烧后氧化镁和氧化钙烧结程度不同，烧结程度低，则反应快，不同反应时间的组合，保持修复时间长效性。同时还可以形成碱性环境，与未水化水泥发生反应。

12、所述造粒过程分两步，先均匀喷洒无水乙醇完成初步造粒，再继续喷洒松香树脂酸乙醇溶液或硼酸乙醇溶液，完成最终造粒。先喷洒乙醇是使粉体形成颗粒状；后喷洒松香树脂酸乙醇溶液或硼酸乙醇溶液，是在颗粒表面形成固化膜，乙醇挥发后包覆在颗粒表面，阻止反应失效。在裂缝形成后，颗粒破裂，内部氧化钙和氧化镁反应形成水化硅酸钙等产物修复裂缝。

13、本发明成本低，抗裂自修复剂掺量为3%~10%，适用于输调水pccp管芯混凝土，可实现0.5mm以下裂缝自愈合，对混凝土的力学性能无明显影响。

14、有益效果：掺入本发明pccp管芯混凝土专用抗裂自修复剂以后，在混凝土拌和浇筑过程中，自修复剂不会破裂或损失，可以在混凝土中长期存在，当管芯混凝土出现0.5mm以下裂缝时，在通水运行条件下，裂缝处自修复剂逐渐释放水泥水化激发组分和钙质材料，填充裂缝，使混凝土裂缝实现自我愈合。本发明成本低，抗裂自修复剂掺量为3%~10%，适用于pccp管芯混凝土，且对混凝土的工作性和力学性能无明显影响。

1.一种pccp管芯混凝土专用抗裂自修复剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种pccp管芯混凝土专用抗裂自修复剂的制备方法，其特征在于，所述白云石破碎成5mm~10mm、80mm~150mm两种粒径，按照质量比1:1混合均匀。

3.根据权利要求1所述的一种pccp管芯混凝土专用抗裂自修复剂的制备方法，其特征在于，所述松香树脂酸乙醇溶液中松香树脂酸含量为30%~50%；硼酸乙醇溶液中硼酸含量为3%~5% 。

4.权利要求1至3所述的制备方法制备得到pccp管芯混凝土专用抗裂自修复剂。

5.根据权利要求4所述的pccp管芯混凝土专用抗裂自修复剂，其特征在于，所述抗裂自修复剂的粒径为0.315mm~1mm。

6.权利要求4所述的pccp管芯混凝土专用抗裂自修复剂在制备抗裂自修复pccp管芯混凝土中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述pccp管芯混凝土专用抗裂自修复剂在混凝土中的掺量为3%~10%。