一种制备覆膜自愈合材料的装置

1.本实用新型涉及自愈合材料的制备及覆膜技术领域，尤其涉及一种制备覆膜自愈合材料的装置。


背景技术：

2.混凝土是目前世界上使用最广泛的建筑材料之一。但是，混凝土抗拉强度有限，在使用过程中容易出现裂缝，一旦混凝土开始产生微裂缝并向宏观裂缝扩展，就会影响建筑美观，同时降低混凝土结构的承载能力。并且，裂缝提供了进入混凝土内部的通道，以加速氯离子、硫酸根离子和二氧化碳等侵蚀性物质的入侵，这加速了混凝土的碳化和钢筋腐蚀，并进一步导致过度膨胀，降低了结构耐久性，大大缩短了混凝土的使用寿命。因此，自愈合混凝土的概念被提出。当混凝土出现裂缝时，嵌入在混凝土中的自修复系统会自动修复裂缝，部分恢复甚至提高结构的整体功能性。
3.陶粒具有多孔结构，具备保存及缓释已吸附物质的性质。已有研究表明通过利用陶粒吸附自修复材料，以此作为自修复材料的载体，减少自修复材料在裂缝出现前的大量损耗，以充分发挥自修复材料的愈合能力。然而，现有的基于陶粒作为自愈合材料的载体的自修复手段仍存在一定的不足。首先，虽然陶粒作为一种轻骨料，相对于其他骨料具备较好的吸附能力，但现有的自然浸泡吸附所保存的自修复材料仍然有限。其次，吸附自修复材料的陶粒仍然具备缓慢释放已吸附物质的性质，现有的技术针对陶粒覆膜，以便更好的保留自愈合材料直至裂缝展开；目前的覆膜装置，比如中国专利cn 110227793公开了一种覆膜装置，需要将原砂和各覆膜材料置于混砂机中进行混合并加热等，需要采用昂贵的装置，并且操作方法较为复杂。因此，亟需一种能够使陶粒充分吸附自修复材料的制备覆膜自愈合材料的装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种制备覆膜自愈合材料的装置。本实用新型提供的装置既能够制备自愈合材料，又能够对制备的自愈合材料进行覆膜。
5.为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：
6.本实用新型提供了一种制备覆膜自愈合材料的装置，包括可拆卸的吸附装置和覆膜装置；
7.所述吸附装置包括真空组件和吸附组件；
8.所述吸附组件包括自上而下依次设置的真空抽气头、顶盖、中空连接装置和圆形槽；
9.所述真空抽气头的上端通过软管和真空组件连接；
10.所述中空连接装置的底部设有网纱；
11.所述中空连接装置与圆形槽通过旋转螺纹连接；
12.所述覆膜装置包括放置平台和垂直放置于所述放置平台下方的接收槽；所述接收
槽为所述吸附组件中的圆形槽；
13.所述放置平台包括支架和水平放置于所述支架上的中空连接装置，所述中空连接装置为所述吸附组件中的中空连接装置。
14.优选地，所述顶盖的上端设有口凸槽，所述顶盖通过口凸槽与真空抽气头连接。
15.优选地，所述中空连接装置的外壁和圆形槽的内壁设置相互啮合的旋转螺纹。
16.本实用新型提供了一种制备覆膜自愈合材料的装置，包括可拆卸的吸附装置和覆膜装置；所述吸附装置包括真空组件和吸附组件；所述吸附组件包括自上而下依次设置的真空抽气头、顶盖、中空连接装置和圆形槽；所述真空抽气头的上端通过软管和真空组件连接；所述中空连接装置的底部设有网纱；所述中空连接装置与圆形槽通过旋转螺纹连接；所述覆膜装置包括放置平台和垂直放置于所述放置平台下方的接收槽；所述接收槽为所述吸附组件中的圆形槽；所述放置平台包括支架和水平放置于所述支架上的中空连接装置，所述中空连接装置为所述吸附组件中的中空连接装置。本实用新型提供的制备覆膜自愈合材料的装置包括可拆卸的吸附装置和覆膜装置，在用于制备覆膜自愈合材料时，吸附组件中的中空连接装置与圆形槽通过旋转螺纹连接，一方面能够保证吸附组件在组装之后形成真空环境，在真空装置下形成负压，促进载体吸附自修复材料溶液；另一方面，能够保证圆形槽通过旋转螺纹后网纱浸泡于自修复材料溶液中，能够利用网纱的作用将载体全部浸渍于自修复材料溶液中，保证载体均匀地吸附自修复材料溶液，进而可以提高载体中自修复材料溶液的吸附量；吸附装置中的中空连接装置和圆形槽拆卸后可用于组成覆膜装置，在用于自愈合材料覆膜时，利用网纱既能够支撑自愈合材料，又能够将多余的覆膜材料向下渗流的特点，能够实现对自愈合材料的覆膜。实验结果表明，本实用新型提供的装置在用于制备自愈合材料时，吸附量能达载体最大吸附量的90％以上，对自愈合材料覆膜后能够得到78.5微米的膜层，能够有效地防止自修复材料溶液中离子的扩散。
17.本实用新型提供的覆膜自愈合材料的装置既可以用于制备自愈合材料，又能够将制备自愈合材料的装置拆卸后，利用制备自愈合材料的装置中的中空连接装置和圆形槽组装成用于对制备的自愈合材料进行覆膜，且装置简单易得，能够大大减少自愈合材料制备和覆膜的设备资金的投入。
附图说明
18.图1为本实用新型中制备覆膜自愈合材料的装置中吸附装置的吸附组件的示意图；
19.图中，1为真空抽气头，2为顶盖，3为中空连接装置，4为网纱，5为旋转螺纹，6为圆形槽；
20.图2为本实用新型中制备覆膜自愈合材料的装置的示意图；
21.图中，7为软管，8为真空泵，9为气压表；
22.图3为本实用新型中制备覆膜自愈合材料的装置中覆膜装置的示意图；
23.图中，3为中空连接装置，4为网纱，10为支架，11为底座，6为接收槽；
24.图4为本实用新型实施例2制备的覆膜自愈合材料的覆膜的sem图；
25.图5为本实用新型模拟实施例2制备的覆膜自愈合材料的氯离子扩散曲线图。
具体实施方式
26.本实用新型提供了一种制备覆膜自愈合材料的装置，包括可拆卸的吸附装置和覆膜装置；
27.所述吸附装置包括真空组件和吸附组件；
28.所述吸附组件包括自上而下依次设置的真空抽气头、顶盖、中空连接装置和圆形槽；
29.所述真空抽气头的上端通过软管和真空组件连接；
30.所述中空连接装置的底部设有网纱；
31.所述中空连接装置与圆形槽通过旋转螺纹连接；
32.所述覆膜装置包括放置平台和垂直放置于所述放置平台下方的接收槽；所述接收槽为所述吸附组件中的圆形槽；
33.所述放置平台包括支架和水平放置于所述支架上的中空连接装置，所述中空连接装置为所述吸附组件中的中空连接装置。
34.本实用新型提供的制备覆膜自愈合材料的装置包括可拆卸的吸附装置和覆膜装置。
35.在本实用新型中，所述吸附装置包括真空组件和吸附组件。
36.如图1所示，在本实用新型中，所述吸附组件包括自上而下依次设置的真空抽气头1、顶盖2、中空连接装置3和圆形槽6。
37.在本实用新型中，所述吸附组件包括真空抽气头1。本实用新型对所述真空抽气头的型号和来源没有特殊限定，根据使用需求进行调整即可。
38.在本实用新型中，所述真空抽气头的上端通过软管和真空组件连接，在进行抽真空时，能够将吸附组件内的空气沿软管抽出。
39.在本实用新型中，所述吸附组件包括设置于真空抽气头1下方的顶盖2。在本实用新型的一个实施例中，所述顶盖的上端设有口凸槽，所述顶盖通过口凸槽与真空抽气头连接。在本实用新型中，所述顶盖能够所述真空抽气头连接，并且与所述中空连接装置紧密连接。
40.在本实用新型中，所述吸附组件包括设置于顶盖2下方的中空连接装置3。如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，所述中空连接装置3的外壁设置5旋转螺纹。在本实用新型中，所述中空连接装置的外壁设置的旋转螺纹与圆形槽的内壁设置的旋转螺纹相互啮合，能够保证吸附组件在组装之后形成真空环境，在真空装置下形成负压，促进载体吸附自修复材料溶液。
41.在本实用新型中，所述吸附组件包括设置于中空连接装置3底部的网纱4。本实用新型对所述网纱的型号和来源没有特殊限定，在用于制备覆膜自愈合材料时根据所选择的载体的粒径的大小进行调整，保证网纱直径小于载体的粒径即可。在本实用新型中，所述制备自愈合材料装置在用于制备自愈合材料时，所述网纱使载体浸泡于自修复材料溶液中。
42.在本实用新型中，所述吸附组件包括设置于中空连接装置3下方的圆形槽6。如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，所述圆形槽的内壁设置旋转螺纹5。在本实用新型中，所述中空连接装置的外壁和圆形槽的内壁设置的旋转螺纹相互啮合，能够保证吸附组件在组装之后形成真空环境，在真空装置下形成负压，促进载体吸附自修复材料溶液。
43.在本实用新型的一个实施例中，所述真空组件包括真空泵8。本实用新型对所述真空泵的型号和来源没有特殊限定，能够为吸附组件提供真空环境即可。
44.如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，所述真空组件包括气压表9。在本实用新型中，所述气压表与真空泵能够显示真空泵在使用时的真空度，有利于控制吸附组件内部的真空度。
45.在本实用新型中，所述真空抽气头1的上端通过软管7和真空组件连接。本实用新型对所述软管的型号的来源没有特殊限定，能够实现与真空抽气头的上端和真空组件连接即可。
46.如图3所示，在本实用新型中，所述覆膜装置包括放置平台和垂直放置于所述放置平台下方的接收槽6。在本实用新型中，所述接收槽为所述吸附组件中的圆形槽，此处不再进行赘述。
47.在本实用新型中，所述覆膜装置包括放置平台，所述放置平台包括支架10和水平放置于所述支架上的中空连接装置3。在本实用新型中，所述中空连接装置为所述吸附组件中的中空连接装置。在本实用新型中，所述支架起到支撑中空连接装置的作用；所述中空连接装置能够支撑自愈合材料。
48.在本实用新型中，当所述覆膜装置用于覆膜时，所述网纱既能够支撑自愈合材料，又能够将多余的覆膜材料向下渗流，进而能够实现对自愈合材料的覆膜。本实用新型对所述网纱的孔径没有特殊限定，根据所选择的自愈合材料粒径的大小进行调节，能够实现大于所述支撑自愈合材料的粒径即可。
49.如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，所述覆膜装置包括用于支撑10支架的底座11。本实用新型对所述底座的型号和来源没有特殊限定，能够起到支撑支架即可。
50.本实用新型提供的制备覆膜自愈合材料的装置，包括可拆卸的吸附装置和覆膜装置，既可以用于制备自愈合材料，又能够将制备自愈合材料的装置拆卸后，利用制备自愈合材料的装置中的中空连接装置和圆形槽组装成用于对制备的自愈合材料进行覆膜，且装置简单易得，能够大大减少自愈合材料制备和覆膜的设备资金的投入。
51.本实用新型提供的覆膜自愈合材料的装置在用于制备覆膜自愈合材料时，包括以下步骤：将载体和自修复材料溶液置于吸附装置的圆形槽中；通过旋转螺纹连接圆形槽和中空连接装置，使网纱位于自修复材料溶液液面以下；在真空抽气头、带口凸槽顶盖和中空连接装置的接触面涂抹密封材料进行密封，利用真空组件抽气，进行吸附，得到自愈合材料；拆卸吸附装置的中空连接装置和圆形槽组装成覆膜装置，将所述自愈合材料平铺于覆膜装置中的网纱上；将覆膜材料倾倒在自愈合材料上，进行覆膜，得到覆膜自愈合材料。
52.在本实用新型中，所述网纱的孔径优选为小于所述载体的直径。在本实用新型中，当所述网纱的孔径优选为小于所述载体的直径时，能够利用网纱将载体整体浸泡于自修复材料溶液中，更有利于载体充分吸附自修复材料。本实用新型对所述网纱的孔径没有特殊限定，能够小于所述载体的直径即可。
53.在本实用新型中，所述网纱位于自修复材料溶液液面以下能够利用网纱的压力，将所述载体整体浸泡于自修复材料溶液中，有利于载体充分吸附自修复材料。
54.在本实用新型中，所述密封材料优选为凡士林。在本实用新型中，所述凡士林能够填充真空抽气头、带口凸槽顶盖和中空连接装置接触面的空隙，实现吸附组件密封的效果。
55.在本实用新型中，所述真空组件优选为真空泵。本实用新型对所述真空泵的型号没有特殊限定，能够为吸附组件提供真空环境即可。在本实用新型中，所述真空泵优选为循环水式真空泵，所述循环水式真空泵真空泵优选包括气压表。在本实用新型中，所述循环水式真空泵的气压表的读数能够显示真空泵使用使提供的真空度，所述循环水式真空泵的气压表读数为0～
‑
0.1mpa。
56.在本实用新型中，所述过滤的装置优选为中空连接装置，承接所述自修复材料溶液的装置优选为圆形槽。
57.得到自愈合材料后，本实用新型拆卸吸附装置的中空连接装置组装成覆膜装置，将所述自愈合材料平铺于覆膜装置中的网纱上。
58.下面将结合本实用新型中的实施例，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
59.实施例1
60.制备覆膜自愈合材料的装置，包括可拆卸的吸附装置和覆膜装置；所述吸附装置包括真空组件和吸附组件；
61.本实用新型提供的制备覆膜自愈合材料的装置在使用时包括两种使用状态，即制备自愈合材料和覆膜。
62.在制备自愈合材料时，所述吸附组件包括自上而下依次设置的真空抽气头、顶盖、中空连接装置和圆形槽；所述真空抽气头的上端通过软管和真空组件连接；所述中空连接装置的底部设有网纱；所述中空连接装置与圆形槽通过旋转螺纹连接；
63.在覆膜时，所述覆膜装置包括放置平台和垂直放置于所述放置平台下方的接收槽；所述接收槽为所述吸附组件中的圆形槽；所述放置平台包括支架和水平放置于所述支架上的中空连接装置，所述中空连接装置为所述吸附组件中的中空连接装置。
64.实施例2
65.制备覆膜自愈合材料的装置，包括可拆卸的吸附装置和覆膜装置；所述吸附装置包括真空组件和吸附组件；
66.本实用新型提供的制备覆膜自愈合材料的装置在使用时包括两种使用状态，即制备自愈合材料和覆膜。
67.在制备自愈合材料时，如图1所示，所述吸附组件包括自上而下依次设置的真空抽气头1、顶盖2、中空连接装置3、网纱4、旋转螺纹5和圆形槽6；所述真空抽气头1的上端通过软管7和真空组件连接；所述中空连接装置3的底部设有网纱4；所述中空连接装置与圆形槽通过旋转螺纹5连接；
68.如图2所示，所述制备覆膜自愈合材料的装置包括真空组件，所述真空组件包括循环真空泵8和气压表9。
69.在覆膜时，如图3所示，拆卸吸附装置的中空连接装置和圆形槽组装成覆膜装置，所述覆膜装置包括放置平台和垂直放置于所述放置平台下方的圆形槽6；所述放置平台包括支架10和水平放置于所述支架上的中空连接装置3，所述中空连接装置为所述吸附组件中的中空连接装置；所述底座11起到支撑支架10的作用。
70.利用实施例2的装置用于制备自愈合材料。具体过程如下：
71.(1)称取陶粒于鼓风干燥箱中，在60℃下干燥24h。
72.(2)将步骤(1)得到的干燥后的陶粒200g陶粒倒入圆形槽6，加入60ml质量浓度为10％的碳酸钠溶液，通过旋转螺纹连接圆形槽6和中空连接装置3，使网纱位于自修复材料溶液液面以下。
73.(3)在真空抽气头1、带口凸槽顶盖2和中空连接装置3的接触面涂抹凡士林进行密封，接入抽气软管7，开启真空泵8开始抽气直至气压表9数值达到
‑
0.1mpa。真空吸附40min；吸附完成后，通过中空连接装置3和圆形水槽6过滤已吸附碳酸钠溶液的陶粒，得到自愈合材料；
74.(4)拆卸吸附装置的中空连接装置3组装成覆膜装置，将所述步骤(3)制备的自愈合材料平铺于覆膜装置中的网纱上；
75.(5)将环氧树脂(环氧树脂胶和环氧树脂固化剂按1：1的比例提前配制)倾倒在自愈合材料上，进行覆膜过程(渗流1min使多余的环氧树脂溶液流入圆形槽6中)，得到覆膜自愈合材料；
76.取出圆形水槽6多余的环氧树脂溶液，重复(5)的步骤2～3次，以此达到合适的封装膜厚度。
77.根据景深立体扫描电镜对本实施例制备的覆膜自愈合材料进行的观察，覆膜自愈合材料的覆膜的sem图如图4所示。
78.从图4可以看出，本实施例制备的覆膜自愈合材料的覆膜的平均厚度为78.5微米。
79.覆膜自愈合材料性能测试：
80.为了探究采用本实用新型提供的装置制备的覆膜自愈合材料的封装效果，对本实用新型制备的覆膜自愈合材料进行离子渗透的测试。覆膜的作用是对自愈合材料的封装，防止自愈合材料中的离子快速释放。由于碳酸盐溶液的离子扩散难以捕捉，而氯离子与碳酸根离子在制备自愈合材料时吸附的速率类似，并且在释放时释放的速率也类似，故在本实施例中采用10％质量浓度氯化钠溶液替换实施例2中的10％质量浓度碳酸钠溶液，利用氯离子的渗透作用来模拟自愈合材料中的碳酸根或硅酸根离子的渗透性(比如碳酸钾溶液、碳酸铵溶液和硅酸钾溶液)。本性能测试所制备的覆膜自愈合材料的方法除了采用质量浓度氯化钠溶液替换实施例2中的10％质量浓度碳酸钠溶液外，其余步骤与实施例2相同，制备覆膜自愈合材料。得到的覆膜自愈合材料的覆膜的平均厚度为78.5微米。
81.离子渗透的测试的方法如下：
82.取表面清洁干燥后的覆膜自愈合材料样品10份，每份称取30g。然后将样品分别置于装有150g去离子水烧杯中，用保鲜膜封好烧杯的开口。按照设计时间，在烧杯上贴好标签，并做好记录。待浸泡时间到后，先过滤杯中溶液，然后取50ml溶液作为待测样品，通过硝酸银溶液滴定已扩散至去离子水中的氯离子浓度，以此确定轻骨料样品的封装效果。本测试一共设置样品10个，分别测定其1h、3h、5h、7h、9h、21h、24h、72h、168h、336h(14d)的扩散规律，所有样品均在温度为25℃、相对湿度60％的环境中自然扩散直到指定的测试年龄。
83.经过336h后的自然扩散后，覆膜自愈合材料的氯离子扩散曲线如图5所示。由图5可以看出，在扩散的前24h内，溶液中的氯离子含量持续增加。在自然扩散3h后，溶液里由陶粒扩散出的氯离子含量达到了6.93
×
10
‑4mol。当扩散时间到达24h时，溶液中氯离子含量继
续增长达到9.19
×
10
‑4mol。然而，随着扩散实验的继续，氯离子的扩散速度有明显的降低。从24h到72h时，氯离子含量仅增加了2.83
×
10
‑4mol，溶液中氯离子达到了12.03
×
10
‑4mol。当扩散时间到达168h和336h时，与72h时溶液中的氯离子含量相比，氯离子含量分别只增加了0.90
×
10
‑4mol和1.91
×
10
‑4mol，最后分别为12.93
×
10
‑4mol和13.94
×
10
‑4mol。根据封装陶粒的真空吸附量，30g陶粒所含氯离子总含量约为0.16mol，而在去离子溶液中自然扩散336h后，仅有13.94
×
10
‑4mol氯离子含量流失到溶液中，扩散量占初始含量的0.87％。可认为基本不发生泄露。
84.由上述实验结果可以看出，本实用新型提供的装置制备的覆膜自愈合材料具有较好的封装效果，作为自愈合材料使用时，能够使自愈合材料更好的保留自愈合材料直至裂缝展开。
85.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。