文献综述（或调研报告）：
主动释放胶囊的制备及其在混凝土中的应用
——文献综述
摘要
随着社会发展，工程中对混凝土的性能要求越来越高。传统的性能改善方式难以在混凝土拌和硬化后再对其性能进行调整改善，而外加剂的控制释放则是改善混凝土性能的一种新手段。然而，目前大多数外加剂控制释放的研究是被动释放机制，针对如何实现混凝土中外加剂的主动释放的研究较少。故本文提出以胶囊形式装载外加剂并用含响应物质的材料进行封装，在外部信号（微波）刺激下释放外加剂的想法，实现对混凝土外加剂的主动控制释放，并以阻锈剂为例进行具体研究。本文全面介绍了控制释放技术、微胶囊技术以及微波在混凝土中传播的相关概念、作用机理以及应用现状，为后续试验做充分的资料准备和理论支撑。
关键词：混凝土；控制释放技术；微胶囊技术；微波
Abstract
With the development of society, the performance requirements of concrete are higher and higher. The traditional way of performance improvement is difficult to adjust and improve the performance of concrete after mixing and hardening, and the controlled release of additives is a new way to improve the performance of concrete. However, at present, most of the researches on controlled release of admixtures are passive release mechanism, and there are few researches on how to realize the active release of admixtures in concrete. Therefore, this paper puts forward the idea of loading the admixture in the form of capsule and encapsulating it with the material containing the response material, releasing the admixtures under the stimulation of external signal (microwave), realizing the active control of the release of concrete admixture, and taking the corrosion inhibitor as an example for specific research. In this paper, the concept, mechanism and application status of controlled release technology, microcapsule technology and microwave propagation in concrete are introduced comprehensively, which will provide sufficient data preparation and theoretical support for subsequent tests.
Key words: concrete; controlled release technology; microcapsule technology; microwave
1.背景介绍
混凝土是目前世界上应用最为广泛的建筑材料，随着社会发展，工程中对混凝土的性能要求也越来越高。除了选用优质原材料、调整配合比、优化浇筑和养护工艺等手段，使用外加剂是改善混凝土性能的有效、经济、环保的方法。如，使用减水剂、引气剂等改善混凝土的流变性能；使用早强剂、缓凝剂等调节混凝土的凝结硬化性能；使用阻锈剂、抗冻剂等改善混凝土的耐久性等[1]。现有的外加剂一般是在浇筑混凝土时加入，参与凝结硬化过程。但在实际应用中，有些外加剂，并不希望在混凝土被拌和时就开始发挥作用，如膨胀剂等；还有些外加剂，部分有效成分会被水泥水化产物掩埋而无法在混凝土中扩散，充分发挥作用，如阻锈剂、增粘剂等。此外，混凝土在浇筑过程中或凝结硬化后便很难改善其性能，即无论是新拌状态还是硬化状态，混凝土的性能难以主动改变。因此，在混凝土中加入能够响应外部信号变化的材料以期实现对混凝土性能的主动控制是目前混凝土领域的一个新的研究方向[2]。
控制释放技术因其具有释放到环境中的药物浓度比较稳定、可使药物的释放部位尽可能接近病源、提高药效和减小副作用等优点，最早在农业中被广泛使用，上世纪60年代开始向医学领域渗透，70年代中期已开始设计大分子量药物，如多肽的释放等[3]。实现控制释放的一个有效途径是与微胶囊技术结合。早在20世纪50年代，美国NCR公司就将微胶囊技术应用于第一代无碳复写纸，从而克服了复写纸的缺点。近年来，微胶囊技术得到了突飞猛进的发展，并在医药、食品、化工、液晶、涂料等领域得到了广泛应用[4]。通过在胶囊壁材中添加对外部信号产生响应的物质，如磁响应物质、微波响应物质等，可以实现对芯材的控制释放和靶向释放。
受此启发，有研究人员将微胶囊控制释放技术应用到混凝土中。目前微胶囊技术在混凝土中的应用主要集中在自修复方面，如混凝土产生裂缝并扩展时，预先埋入的微胶囊会沿着裂纹方向破裂，从而释放修复剂，及时修复混凝土的裂缝[5]；再比如对于钢筋混凝土，当混凝土中钢筋周围的pH值降低，具有pH响应性能的囊壁破裂从而释放阻锈剂包裹在钢筋表面以阻止钢筋锈蚀[6]。尽管这些手段能够在混凝土凝结硬化后改善其性能，但属于被动控制；如何实现混凝土性能的主动控制，即人为地施加外部信号，刺激混凝土中添加的响应物质以实现某特定功能，从而改善混凝土的某性质，研究较少[2]。
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