缓释型混凝土内部加固功能骨料及其制备方法和应用

本技术属于混凝土，尤其涉及一种缓释型混凝土内部加固功能骨料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、现有的改善硅酸盐水泥基材料抗渗性和耐久性的方法，主要通过在水泥基材料表面涂覆可溶性硅酸盐加固剂进行耐久性加固的。该加固的原理是：表面涂覆可溶性硅酸盐加固剂可以通过水泥基材料表面的细小孔隙渗透至混凝土表层5毫米范围内，并通过加固涂料中的硅酸盐活性物质与水泥水化产生的氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙凝胶等不溶于水的结晶物质来填充混凝土内的微孔和缝隙，以提高混凝土性能和耐久性，也就是渗透加固法。

2、但是，表面涂覆的可溶性硅酸盐加固剂的渗透深度有限，这种方法只能对混凝土表层数毫米的范围进行加固，而无法从整体上提升混凝土抗渗性和耐久性等性能，导致加固能力大打折扣。并且，在混凝土长期服役过程中，表面的加固层受到环境气候作用、物理冲击等因素的影响容易溶解或流失，从而失去对硅酸盐水泥基材料的保护效果。因而加固效果也会随着混凝土服役时间的延长而下降。

3、目前仍缺乏既不影响混凝土自身的性能，同时又能够改善混凝土整体的抗渗性和耐久性的方法。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种缓释型混凝土内部加固功能骨料及其制备方法和应用，旨在一定程度上提升现有硅酸盐水泥基材料抗渗性和耐久性。

2、为实现上述申请目的，本技术采用的技术方案如下：

3、第一方面，本技术提供一种缓释型混凝土内部加固功能骨料，包括载体，所述载体具有相互连通的内部空腔和表面多孔结构，在所述载体的空腔内填充有加固材料，在所述载体的外表面包覆有缓释控制涂层。

4、一些可能的实现方式中，所述载体的粒径大小为120μm～4mm，容重为250kg/m3～720kg/m3。

5、一些可能的实现方式中，所述加固材料包括有机加固材料、无机加固材料中的至少一种。

6、一些可能的实现方式中，所述缓释控制涂层包括纳米二氧化硅、超细水泥微粉、聚乙烯醇、聚乙烯醇乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乳酸中的至少一种。

7、一些可能的实现方式中，所述载体包括粉煤灰漂珠、氧化铝空心球、聚合物微球、陶粒中的至少一种。

8、一些可能的实现方式中，所述有机加固材料包括硅氧烷类、丙烯酸酯类、氯丁橡胶、环氧树脂类、聚乙烯醇类、丙烯酸类、聚氨酯类、脲醛树脂类、丙烯酰胺类、糠醛树脂、有机硅氧烷中的至少一种。

9、一些可能的实现方式中，所述无机加固材料包括硅酸盐、磷酸盐、水泥基渗透结晶材料中的至少一种。

10、一些可能的实现方式中，所述硅酸盐包括硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中的至少一种。

11、一些可能的实现方式中，所述水泥基渗透结晶材料包括硅酸钠、甲基硅醇钠、碳酸钠、铝酸钠、edta四钠、甘氨酸中的至少一种。

12、一些可能的实现方式中，所述磷酸盐包括三磷酸钠、偏磷酸钠中的至少一种。

13、一些可能的实现方式中，所述加固功能骨料中，所述载体与所述加固材料的质量比为1：(0.5～2)；所述载体与所述加固材料的总质量与所述缓释控制涂层的质量比为100：(10～100)。

14、一些可能的实现方式中，所述缓释控制涂层的包覆厚度不高于1mm。

15、一些可能的实现方式中，所述纳米二氧化硅的平均粒径为300nm～800nm。

16、一些可能的实现方式中，所述超细水泥微粉的平均粒径为1μm～3μm。

17、第二方面，本技术提供一种缓释型混凝土内部加固功能骨料的制备方法，包括以下步骤：

18、制备具有内部空腔和表面多孔结构的载体，所述载体中多孔结构与空腔连通；

19、在所述载体的空腔内填充加固材料，得到填充载体；

20、在所述填充载体的表面包覆缓释控制涂层，得到缓释型混凝土内部加固功能骨料。

21、一些可能的实现方式中，所述载体的制备步骤包括：获取空心微球后，对所述空心微球进行酸刻蚀和/或碱刻蚀，清洗干燥，得到所述具有内部空腔和表面多孔结构的载体。

22、一些可能的实现方式中，在所述载体的空腔内填充加固材料的步骤包括：将所述加固材料配制成浆料后，通过真空吸附的方式填充到所述载体的空腔内，干燥得到所述填充载体。

23、一些可能的实现方式中，在所述填充载体的表面包覆缓释控制涂层的步骤包括：将所述填充载体的表面润湿后与超细水泥微粉进行混合处理，静置在所述填充载体的表面形成水泥包覆层；或者，将所述填充载体与纳米二氧化硅粉末进行干混处理，得到所述缓释型混凝土内部加固功能骨料。

24、一些可能的实现方式中，所述酸刻蚀采用浓度为1mol/l～1.5mol/l的酸性溶液。

25、一些可能的实现方式中，所述碱刻蚀采用浓度为8mol/l～12mol/l的碱性溶液。

26、一些可能的实现方式中，将所述加固材料配制成质量百分浓度为40％～70％的浆料。

27、一些可能的实现方式中，所述载体包括粉煤灰漂珠、氧化铝空心球、聚合物微球、陶粒中的至少一种。

28、一些可能的实现方式中，所述加固材料包括丙烯酸酯、氯丁橡胶、环氧树脂、聚乙烯醇、丙烯酸、聚氨酯、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、有机硅氧烷、水泥基渗透结晶材料中的至少一种。

29、一些可能的实现方式中，所述加固功能骨料中，所述载体与所述加固材料的质量比为1：(0.5～2)；所述载体与所述加固材料的总质量与所述缓释控制涂层的质量比为100：(10～100)。

30、一些可能的实现方式中，所述载体的粒径大小为120μm～4mm，所述纳米二氧化硅的平均粒径为300nm～800nm；所述超细水泥微粉的平均粒径为1μm～3μm。

31、第三方面，本技术提供一种混凝土，所述混凝土中包含有上述的缓释型混凝土内部加固功能骨料，或者上述方法制备的缓释型混凝土内部加固功能骨料。

32、一些可能的实现方式中，所述混凝土中所述缓释型混凝土内部加固功能骨料的添加质量百分含量为3％～10％。

33、本技术第一方面提供的缓释型混凝土内部加固功能骨料，包括具有相互连通的内部空腔和表面多孔结构的载体，加固材料储存在载体的空腔内，并且在载体的外表面包覆有缓释控制涂层。该复合结构的缓释型混凝土内部加固功能骨料可直接应用于混凝土的拌合等加工，不会影响混凝土的加工和性能。并且，缓释型混凝土内部加固功能骨料通过载体结构及缓释控制涂层的包覆作用，使得该加固功能骨料具有缓释功能，当该骨料应用到混凝土后，能够均匀分布在混凝土中，在混凝土固化阶段由内向外缓慢释放加固材料，使加固材料在混凝土内部均匀扩散，填充混凝土内部的微观孔隙和裂缝，从内部对混凝土进行三维的渗透加固，降低混凝土内部的孔隙率和微裂缝，提升混凝土整体的强度、抗渗性和耐久性等性能。

34、本技术缓释型混凝土内部加固功能骨料的制备方法，制备具有相互连通的内部空腔和表面多孔结构的载体后，在载体的空腔内填充加固材料，并在载体的外表面包覆缓释控制涂层，制备工艺简单，适用于工业化大规模生产和应用。制得的缓释型混凝土内部加固功能骨料，通过载体结构及缓释控制涂层的包覆作用，可直接应用于混凝土的拌合等加工，能够均匀分布在混凝土中，载体空腔内的释放加固材料在混凝土固化阶段由内向外缓慢释放，在混凝土内部均匀扩散，填充混凝土内部的微观孔隙和裂缝，从内部对混凝土进行三维的渗透加固，降低混凝土内部的孔隙率和微裂缝，提升混凝土整体的强度、抗渗性和耐久性等性能。

35、本技术第三方面混凝土，由于包含有上述缓释型混凝土内部加固功能骨料，该加固功能骨料包括具有相互连通的内部空腔和表面多孔结构的载体，加固材料储存在载体的空腔内，并且在载体的外表面包覆有缓释控制涂层，通过载体结构及缓释控制涂层的包覆作用，使得该加固功能骨料可直接应用于混凝土的拌合等加工，不会影响混凝土的加工和性能。并且使得该加固功能骨料具有缓释功能，在混凝土固化阶段由内向外缓慢释放加固材料，通过加固材料的加固作用能够填充混凝土内部的微观孔隙和裂缝，从内部对混凝土进行三维的渗透加固，降低混凝土内部的孔隙率和微裂缝，提升混凝土整体的强度、抗渗性和耐久性等性能。