[发明专利]一种双功能人工骨料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种双功能人工骨料及其制备方法与应用，所述双功能人工骨料由内向外依次包括内核、有机固化层、外壳；内核由碳酸氢铵和氨基甲酸铵组成；外壳由氧化钙和水泥粉组成。本发明外壳中的氧化钙可以在水泥水化前期为水泥自收缩进行膨胀补偿，且水化后以氢氧化钙的形式存在，为重复自修复提供额外反应动力，使得双功能人工骨料可以在原位上兼备水泥水化前期自收缩补偿和后期裂缝重复自修复的功能；并且内核以碳酸氢铵为主的修复剂可为水化前期中氧化钙的过度膨胀造成的开裂提供自修复，弥补氧化钙膨胀剂所带来的负作用，提高混凝土结构全寿命周期的耐久性。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种双功能人工骨料及其制备方法与应用。

背景技术

在混凝土结构中，水泥凝结以后，组分反应前后体积收缩造成宏观体积减小，在约束条件下产生自收缩应力，尤其是大体积建筑，内部水化热难以散去，导致内部形成温度梯度差，同时在施工过程中出现外部环境相对湿度较低或固化期间降温增湿措施不到位，以上自收缩、温度收缩、干燥收缩均会统一表现为结构开裂，即在施加荷载前和受到有害离子入侵前已经在结构出现运输通道，导致耐久性变差和影响正常使用寿命。而上述收缩种类中，温度收缩和干燥收缩均可以通过人工措施进行缓解，而混凝土结构的自收缩则是大部分来自水泥组分水化前后体积的收缩。

为此，近些年来出现针对降低自收缩的技术措施，例如使用补充性胶凝材料替代部分水泥或者降低水泥活性组分硅酸三钙，来减弱自收缩，但水泥作为强度的支撑骨架，过多替代水泥还是降低主要活性组分均会降低强度，陷入如何取舍强度还是耐久性两难的境地。

另外利用膨胀剂水化补充水泥的自收缩，待构件具有一定强度后投入使用，而自修复混凝土则主要聚焦于投入使用时由于荷载等主动作用所产生的裂缝；并且，一方面，在实际浇筑中不可避免会造成过多补偿，过多补偿所带来的损伤也同样需要进行弥补，例如对膨胀裂缝的自修复，然而如何在膨胀处带来的过度损伤后，尚未有原位地进行自修复的研究；另一方面，碳酸氢铵重复自修复方案从长期性看仍然存在一定局限性，主要在于随着构件越到后期，基质变得致密、反应面积减小，以及可萃取碳源会由于碳化作用部分转化为碳酸钙降低萃取效率，最终导致与碳酸氢铵反应的可萃取钙源减少且反应性降低。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双功能人工骨料及其制备方法与应用，旨在解决现有的自收缩补偿人工骨料和自修复人工骨料均是独立存在的，无法在原位上实现水泥水化前期自收缩补偿功能和后期裂缝重复自修复功能兼备的问题。

本发明的技术方案如下：

一种双功能人工骨料，由内向外依次包括内核、有机固化层、外壳；

所述内核由碳酸氢铵和氨基甲酸铵组成；所述外壳由氧化钙和水泥粉组成。

所述的双功能人工骨料，其中，所述碳酸氢铵和所述氨基甲酸铵的摩尔比为1:1；所述氧化钙占所述氧化钙和水泥粉总质量的50-70％。

所述的双功能人工骨料，其中，所述有机固化层为环氧树脂固化层。

一种双功能人工骨料的制备方法，包括步骤：

将碳酸氢铵和氨基甲酸铵进行混合、压片处理，得到内核；

提供有机固化层溶液，将所述有机固化层溶液覆盖在所述内核的表面，形成有机固化层；

将氧化钙粉末和水泥粉进行混合，得到混合物；

将覆盖有所述有机固化层的内核置于所述混合物中进行滚粉处理，在所述有机固化层表面形成外壳，得到双功能人工骨料。

所述的双功能人工骨料的制备方法，其中，所述压片处理，包括步骤：