本發(fā)明屬于道路路面材料領(lǐng)域，具體涉及一種基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

混凝土是水泥材料的重要組成，它具有適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單，強(qiáng)度好，穩(wěn)定性好，耐久性優(yōu)，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，在建筑、橋梁、道路等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。但是，混凝土在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，經(jīng)外界環(huán)境和壓力的長(zhǎng)時(shí)間作用難免會(huì)出現(xiàn)裂紋，甚至斷裂等現(xiàn)象，混凝土一經(jīng)損壞，會(huì)對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)造成極大的安全隱患，因此提高混凝土的抗壓抗變的耐久性問(wèn)題顯得十分重要。

目前，針對(duì)混凝土的耐久自愈性問(wèn)題已經(jīng)較多的研究。中國(guó)專利CN 101289300B公開(kāi)的一種使用聚氨酯高分子微膠囊的自修復(fù)混凝土及其制造方法，該聚氨酯高分子微膠囊中含有固化劑、黏合劑和親水表面活性劑，使聚氨酯高分子微膠囊能與混凝土很好的粘結(jié)，形成良好的界面，在混凝土的混合和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生破水，在混凝土出現(xiàn)裂紋時(shí)，釋放出黏合劑，對(duì)混凝土進(jìn)行修復(fù)。中國(guó)專利CN 105036614A公開(kāi)的一種在微波作用下可快速自愈合的瀝青混凝土、制備方法及其修復(fù)方法，將粗細(xì)集料、礦粉、瀝青、軟磁鐵氧體粉末和纖維作為原料，經(jīng)拌合將軟磁鐵氧體粉末均勻地分散在瀝青膠漿中，降低微波對(duì)混凝土的損耗。中國(guó)專利CN 104196131B公開(kāi)的一種微生物沉淀碳酸鈣封堵混凝土現(xiàn)膠板樓板或底板裂縫的方法，將鈣源溶液、營(yíng)養(yǎng)鹽溶液和微生物菌液分別注入到裂紋中，在裂紋中形成碳酸鈣，與混凝土成分相同，修復(fù)性能好。

由上述現(xiàn)有技術(shù)可知，可以通過(guò)對(duì)混凝土進(jìn)行功能物質(zhì)的添加、后整理，或者裂縫修復(fù)等手法提高混凝土的耐久性能，但修復(fù)后的混凝土的綜合性能難以保證，修復(fù)后的混凝土的性能難以跟初始性能相比，耐久性能提高不大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土及其制備方法，將微膠囊、含鐵助劑、水泥、填料、減水劑和水作為原料固化形成形，再經(jīng)淋水養(yǎng)護(hù)，微波加熱、冷凍處理得到基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土。該方法制備的基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土防滲水性能優(yōu)異，抗壓強(qiáng)度高，而且有自愈修復(fù)功能。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土，所述基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土包括微膠囊、含鐵助劑、水泥、填料、減水劑和水，所述微膠囊為環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊，所述環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊中分別包覆巴氏芽孢桿菌、乳酸鈣和尿素，所述含鐵助劑為四氧化三鐵和氧化鐵，所述填料為二氧化硅、天然河沙和短纖維，所述水泥為硅酸鹽水泥，所述減水劑為NF減水劑，所述基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土經(jīng)微波加熱和凍融處理。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土的組分，按重量份計(jì)，包括：水100份，水泥150-400份，填料700-900份，減水劑0.5-2份，含鐵助劑20-40份，微膠囊50-80份。

本發(fā)明還提供一種基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土的制備方法，包括以下步驟：

(1)將包覆巴氏芽孢桿菌的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與包覆乳酸鈣和尿素的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊按質(zhì)量比為3-4:1加入水中，攪拌，至分散均勻形成微膠囊溶液；

(2)將四氧化三鐵和氧化鐵經(jīng)分散、壓制、煅燒、粉碎形成含鐵助劑，將硅酸鹽水泥加入水中，充分?jǐn)嚢瑁偌尤攵趸琛⑻烊缓由?、短纖維、含鐵助劑和NF減水劑，充分?jǐn)嚢?，再加入步驟(1)制備的微膠囊溶液，緩慢攪拌，經(jīng)固化形成混凝土；

(3)將步驟(2)制備的混凝土經(jīng)淋水養(yǎng)護(hù)7-15天后，先經(jīng)微波加熱，再經(jīng)冷凍處理，反復(fù)處理10-20次，得到基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(1)中，微膠囊溶液中包覆巴氏芽孢桿菌的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與包覆乳酸鈣和尿素的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-15％。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(2)中，四氧化三鐵和氧化鐵的質(zhì)量比為2:1-1.5，含鐵助劑的粒徑為150-200目。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(2)中，所述二氧化硅的粒徑為50-100微米，所述短纖維為聚丙烯短纖維，所述天然河沙的粒徑為0.25-0.35mm。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(2)中，所述二氧化硅、天然河沙、短纖維的重量比為1:0.8-1.2:0.5-0.7。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(3)中，所述淋水養(yǎng)護(hù)的溫度為20-25℃，相對(duì)濕度為85-90％。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(3)中，微波加熱的功率為200-600W，頻率為3-5KHz，時(shí)間為30-60min。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(3)中，冷凍處理的溫度為-20℃，時(shí)間為1-2h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明制備的基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土中含有微膠囊，微膠囊中分別包覆了巴氏芽孢桿菌、乳酸鈣和尿素，當(dāng)混凝土受到外界的壓力的劇烈沖擊或者環(huán)境因素的劇烈變化，微膠囊的外壁破裂，巴士芽孢桿菌與乳酸鈣和尿素混合，生成碳酸鈣，充填混凝土的內(nèi)部縫隙，防止混凝土出現(xiàn)縫隙，提高混凝土的抗壓和抗變能力。

(2)本發(fā)明制備的基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土中含有二氧化硅、天然河沙和短纖維作為填料，可以降低水泥的使用比例，增加混凝土的重量，而且二氧化硅顆粒含有孔隙，可以很好的吸附微膠囊等原料，天然河沙顆粒細(xì)滑，使體系的流動(dòng)性好，防止混凝土中出現(xiàn)較大孔隙，短纖維可以增加混凝土的結(jié)合牢度，因此填料可以綜合提高混凝土強(qiáng)力的均勻性，提高混凝土的抗壓和抗變能力。

(3)本發(fā)明制備的基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土中含有四氧化三鐵和氧化鐵，四氧化三鐵和氧化鐵為軟磁體，可以吸收微波，促進(jìn)混凝土原料之間的凝固，增加原料之間的強(qiáng)度，提高混凝土的抗壓和抗變能力。

(4)本發(fā)明制備的基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土經(jīng)淋水養(yǎng)護(hù)、微波加熱和冷凍處理，使混凝土中產(chǎn)生結(jié)晶，水中夾雜碎顆粒在一些部位的沉淀堵塞，微波冷凍處理使顆粒的脫落堵塞，而且使水化物變得疏松，一定程度上堵塞了裂縫空隙，使混凝土的拒水性能提高，間接提高混凝土的抗壓和抗變能力。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1：

(1)將包覆巴氏芽孢桿菌的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與包覆乳酸鈣和尿素的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊按質(zhì)量比為3:1加入水中，攪拌，至分散均勻形成微膠囊溶液，其中微膠囊溶液中包覆巴氏芽孢桿菌的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與包覆乳酸鈣和尿素的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％。

(2)將質(zhì)量比為2:1的四氧化三鐵和氧化鐵經(jīng)分散、壓制、煅燒、粉碎形成粒徑為150目的含鐵助劑，將粒徑為50μm的二氧化硅、0.25mm天然河沙和聚丙烯短纖維以量比為1:0.8:0.5混合形成填料，將硅酸鹽水泥加入水中，充分?jǐn)嚢?，再加入填料、含鐵助劑和NF減水劑，充分?jǐn)嚢?，再加入步驟(1)制備的微膠囊溶液，緩慢攪拌，經(jīng)固化形成混凝土，其中，混凝土中的組分，按重量份計(jì)，包括水100份，水泥150份，填料700份，減水劑0.5份，微膠囊50份。

(3)將步驟(2)制備的混凝土在20℃溫度和85％濕度下淋水養(yǎng)護(hù)7天后，先經(jīng)200W功率和3KHz頻率下微波加熱30min，再經(jīng)-20℃冷凍處理1h，反復(fù)處理10次，得到基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土。

實(shí)施例2：

(1)將包覆巴氏芽孢桿菌的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與包覆乳酸鈣和尿素的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊按質(zhì)量比為4:1加入水中，攪拌，至分散均勻形成微膠囊溶液，其中微膠囊溶液中包覆巴氏芽孢桿菌的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與包覆乳酸鈣和尿素的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％。

(2)將質(zhì)量比為2:1.5的四氧化三鐵和氧化鐵經(jīng)分散、壓制、煅燒、粉碎形成粒徑為200目的含鐵助劑，將粒徑為100μm的二氧化硅、0.35mm天然河沙和聚丙烯短纖維以量比為1:1.2:0.7混合形成填料，將硅酸鹽水泥加入水中，充分?jǐn)嚢?，再加入填料、含鐵助劑和NF減水劑，充分?jǐn)嚢瑁偌尤氩襟E(1)制備的微膠囊溶液，緩慢攪拌，經(jīng)固化形成混凝土，其中，混凝土中的組分，按重量份計(jì)，包括水100份，水泥400份，填料900份，減水劑2份，微膠囊80份。

(3)將步驟(2)制備的混凝土在25℃溫度和90％濕度下淋水養(yǎng)護(hù)15天后，先經(jīng)600W功率和5KHz頻率下微波加熱60min，再經(jīng)-20℃冷凍處理2h，反復(fù)處理20次，得到基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土。

實(shí)施例3：

(1)將包覆巴氏芽孢桿菌的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與包覆乳酸鈣和尿素的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊按質(zhì)量比為3.5:1加入水中，攪拌，至分散均勻形成微膠囊溶液，其中微膠囊溶液中包覆巴氏芽孢桿菌的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與包覆乳酸鈣和尿素的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％。

(2)將質(zhì)量比為2:1.2的四氧化三鐵和氧化鐵經(jīng)分散、壓制、煅燒、粉碎形成粒徑為180目的含鐵助劑，將粒徑為80μm的二氧化硅、0.30mm天然河沙和聚丙烯短纖維以量比為1:1:0.6混合形成填料，將硅酸鹽水泥加入水中，充分?jǐn)嚢瑁偌尤胩盍?、含鐵助劑和NF減水劑，充分?jǐn)嚢?，再加入步驟(1)制備的微膠囊溶液，緩慢攪拌，經(jīng)固化形成混凝土，其中，混凝土中的組分，按重量份計(jì)，包括水100份，水泥200份，填料800份，減水劑1份，微膠囊60份。

(3)將步驟(2)制備的混凝土在23℃溫度和88％濕度下淋水養(yǎng)護(hù)10天后，先經(jīng)400W功率和4KHz頻率下微波加熱40min，再經(jīng)-20℃冷凍處理1.5h，反復(fù)處理15次，得到基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土。

實(shí)施例4：

(1)將包覆巴氏芽孢桿菌的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與包覆乳酸鈣和尿素的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊按質(zhì)量比為3:1加入水中，攪拌，至分散均勻形成微膠囊溶液，其中微膠囊溶液中包覆巴氏芽孢桿菌的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與包覆乳酸鈣和尿素的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％。

(2)將質(zhì)量比為2:1.2的四氧化三鐵和氧化鐵經(jīng)分散、壓制、煅燒、粉碎形成粒徑為150目的含鐵助劑，將粒徑為100μm的二氧化硅、0.25mm天然河沙和聚丙烯短纖維以量比為1:0.9:0.5混合形成填料，將硅酸鹽水泥加入水中，充分?jǐn)嚢?，再加入填料、含鐵助劑和NF減水劑，充分?jǐn)嚢?，再加入步驟(1)制備的微膠囊溶液，緩慢攪拌，經(jīng)固化形成混凝土，其中，混凝土中的組分，按重量份計(jì)，包括水100份，水泥200份，填料800份，減水劑1.5份，微膠囊60份。

(3)將步驟(2)制備的混凝土在25℃溫度和85％濕度下淋水養(yǎng)護(hù)15天后，先經(jīng)600W功率和3KHz頻率下微波加熱45min，再經(jīng)-20℃冷凍處理2h，反復(fù)處理20次，得到基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土。

實(shí)施例5：

(1)將包覆巴氏芽孢桿菌的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與包覆乳酸鈣和尿素的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊按質(zhì)量比為4:1加入水中，攪拌，至分散均勻形成微膠囊溶液，其中微膠囊溶液中包覆巴氏芽孢桿菌的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與包覆乳酸鈣和尿素的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％。

(2)將質(zhì)量比為2:1.3的四氧化三鐵和氧化鐵經(jīng)分散、壓制、煅燒、粉碎形成粒徑為200目的含鐵助劑，將粒徑為100μm的二氧化硅、0.25mm天然河沙和聚丙烯短纖維以量比為1:1:0.5混合形成填料，將硅酸鹽水泥加入水中，充分?jǐn)嚢瑁偌尤胩盍?、含鐵助劑和NF減水劑，充分?jǐn)嚢?，再加入步驟(1)制備的微膠囊溶液，緩慢攪拌，經(jīng)固化形成混凝土，其中，混凝土中的組分，按重量份計(jì)，包括水100份，水泥300份，填料750份，減水劑1份，微膠囊55份。

(3)將步驟(2)制備的混凝土在25℃溫度和85％濕度下淋水養(yǎng)護(hù)12天后，先經(jīng)300W功率和3KHz頻率下微波加熱30min，再經(jīng)-20℃冷凍處理1h，反復(fù)處理10次，得到基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土。

實(shí)施例6：

(1)將包覆巴氏芽孢桿菌的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與包覆乳酸鈣和尿素的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊按質(zhì)量比為3:1加入水中，攪拌，至分散均勻形成微膠囊溶液，其中微膠囊溶液中包覆巴氏芽孢桿菌的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與包覆乳酸鈣和尿素的環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％。

(2)將質(zhì)量比為2:1.5的四氧化三鐵和氧化鐵經(jīng)分散、壓制、煅燒、粉碎形成粒徑為150目的含鐵助劑，將粒徑為100μm的二氧化硅、0.25mm天然河沙和聚丙烯短纖維以量比為1:0.8:0.7混合形成填料，將硅酸鹽水泥加入水中，充分?jǐn)嚢瑁偌尤胩盍?、含鐵助劑和NF減水劑，充分?jǐn)嚢瑁偌尤氩襟E(1)制備的微膠囊溶液，緩慢攪拌，經(jīng)固化形成混凝土，其中，混凝土中的組分，按重量份計(jì)，包括水100份，水泥250份，填料700份，減水劑1份，微膠囊50份。

(3)將步驟(2)制備的混凝土在25℃溫度和85％濕度下淋水養(yǎng)護(hù)12天后，先經(jīng)300W功率和5KHz頻率下微波加熱50min，再經(jīng)-20℃冷凍處理2h，反復(fù)處理20次，得到基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土。

經(jīng)檢測(cè)，實(shí)施例1-6制備的基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土以及現(xiàn)有技術(shù)的混凝土的孔徑體積、抗壓強(qiáng)度、耐久測(cè)試的結(jié)果如下所示：

由上表可見(jiàn)，本發(fā)明制備的基于微波和凍融養(yǎng)護(hù)的微膠囊混凝土的孔隙率好，抗壓強(qiáng)度好，且耐用性好。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。