1. 研究目的与意义（文献综述）

水泥是粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后形成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥有许多优点，如：1、混凝土在凝结前具有良好的塑性，可浇筑成各种形状和大小的构件或结构物；2、混凝土与钢筋之间具有牢固的粘结力，可做成钢筋混凝土构件或结构物；3、混凝土硬化后具有抗压强度高和耐久性良好的特性，可作为长期使用的承重构件或结构物；4、其组成材料中的砂石等地方性材料的用量很大，符合就地取材和经济实惠原则；5、配置较为灵活，可以通过改变材料的组成来满足工程要求。因为这些优点，水泥成为了建设楼房和道路的首选材料。国土资源部工程师张洪涛曾表示，目前中国已成为矿产品生产和消费大国，其中水泥的产量和消费量均居世界第一位，《环球时报》记者的采访也提到，2011年至2013年是中国水泥使用的高峰期，这三年使用了近64亿吨水泥。但是市面上的水泥也存在着一些缺点，最常见的质量通病就是，水泥的干缩性强，容易产生裂纹，从而发生脆性破坏。随着雨水的侵蚀，裂纹处会发生进一步的破坏，从而有可能发生严重的断裂情况。这使水泥材料的应用受到了极大的阻碍，成为目前急需解决的问题。

超分子凝胶（supramolecular gel）是指将少量（质量分数为0.1%～10%）的低分子量凝胶因子溶于有机溶剂或水，当体系温度下降到低于凝胶形成温度时，整个溶液成为可以固定不动并支撑自身的重量的状态（将试管倒置，若没有液体沿试管壁流下，则说明凝胶已形成）。凝胶因子通过分子间氢键、π-π堆积、疏水相互作用、范德华力和电子转移相互作用等分子间非共价键相互作用，自组装形成线型、纤维状或带状结构，继而形成三维网络结构，阻止了溶剂分子的流动，从而使整个体系凝胶化，在许多方面都有很好的应用前景，特别是在制备响应外界刺激凝胶方面具有重要的应用。

本设计拟制备可用于水泥基材料自修复的均苯四甲酸-对羟基吡啶超分子水凝胶。水泥产生裂缝之后，空气中的水蒸气或者雨水会渗入水泥基材料之中，导致材料ph发生变化。而制备的超分子水凝胶能响应外界ph变化的刺激，释放出修复因子（磷酸根），与水泥基材料中的钙离子形成沉淀（羟基磷灰石），达到修复水泥基材料裂缝的目的。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：

原料：均苯四甲酸、对羟基吡啶、二甲基亚砜（dmso）

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-8周：按照实验方案，合成凝胶因子，制备得到超分子凝胶。

第9-12周：运用sem等仪器表征和测试超分子凝胶的结构与性能，研究超分子凝胶和对水泥基材料性能的影响。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 高长明. ucc项目引发的国际评论及对我国水泥技术装备出口的建议[j].新世纪水泥导报, 2007, 13(z1):1-2.

[2] wang j y , snoeck d , van vlierberghe s , et al. application of hydrogel encapsulated carbonate precipitating bacteria for approaching a realistic self-healing in concrete[j]. construction and building materials, 2014, 68:110-119.

[3] 王毓江,唐黎明, 于建. 超分子均苯四甲酸/对羟基吡啶水凝胶中纤维状聚集体结构与性能的关系[j].高分子学报, 2008, 1(2):192-196.