本發(fā)明屬于混凝土材料，具體涉及一種混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑改性混凝土。

背景技術(shù)：

1、針對混凝土耐久性差，韌性不足，抗拉強(qiáng)度低，變形能力差的特點(diǎn)，一般通過摻加纖維來提高混凝土韌性與抗裂性能。隨著生產(chǎn)生活的發(fā)展，在提高韌性的同時(shí)，對混凝土的拉伸變形能力和裂縫控制能力提出了新要求。而面對自然界中的一些嚴(yán)酷環(huán)境（高寒地區(qū)、海洋環(huán)境等），混凝土必須在追求韌性、抗拉強(qiáng)度、變形能力增強(qiáng)的同時(shí)還需要兼顧強(qiáng)度與耐久性等方面性能的提升。

2、“復(fù)合化”的疊加效應(yīng)是改善材料性能的關(guān)鍵所在，經(jīng)過復(fù)合后的材料，不僅可以保留材料原有的優(yōu)異性能（如高韌性、高變形能力等），還可以改善甚至消除材料的不良性能（如低強(qiáng)度、低耐久性等）。對于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土材料，鋼筋僅在宏觀層面上對混凝土材料表現(xiàn)為約束增強(qiáng)作用，在微觀層面上對混凝土的作用甚微。

3、受益于“復(fù)合化”理論的影響，結(jié)合混凝土配筋的思路，通過摻加纖維的方法，給混凝土材料均勻配筋，利用纖維與混凝土基體之間的粘結(jié)作用，約束混凝土的變形及開裂，在微觀層面上增強(qiáng)材料的強(qiáng)度、韌性和耐久性等性能。相比普通混凝土，傳統(tǒng)的纖維混凝土韌性和阻裂性能得到較大的提升，但是由于摻加的纖維變形能力不足，導(dǎo)致傳統(tǒng)的纖維混凝土僅表現(xiàn)為早期裂縫的減少和韌性的提高，在直接拉伸作用下，通常表現(xiàn)出應(yīng)變軟化行為，且不能限制裂縫的開展。

4、內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)可降低混凝土收縮開裂，提升混凝土耐久性。收縮裂縫是導(dǎo)致混凝土耐久性降低的主要原因之一，而水化內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)可以減少收縮裂縫、提升混凝土耐久性并延長使用年限，能夠減少混凝土消耗量，是降低建筑業(yè)碳排放的有效途徑之一。然而，現(xiàn)有技術(shù)制備的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑力學(xué)性能低，吸水后體積會達(dá)到原本的幾倍大小，而在釋水后會產(chǎn)生體積收縮，這會增大水泥的總孔隙率。盡管由于內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用，混凝土中的毛細(xì)管和凝膠孔有效地減少，補(bǔ)償了混凝土抗壓強(qiáng)度，但這種膨脹收縮造成的孔洞仍對混凝土的強(qiáng)度造成了一定的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述存在問題，本發(fā)明的目的主要是提供一種混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑改性混凝土。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑改性混凝土，混凝土中水泥和內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的質(zhì)量比為（600-650）：（1-10）；混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的制備方法，包括以下步驟：

3、（1）以納米聚苯乙烯為模板制備中空納米二氧化硅顆粒；

4、（2）將芳綸纖維放入含有堿和二甲基亞砜的反應(yīng)釜中，攪拌均勻，制備芳綸納米纖維分散液；

5、（3）向芳綸納米纖維分散液中依次加入中空納米二氧化硅顆粒和去離子水，攪拌1-8h得混合溶液；其中，芳綸纖維與中空納米二氧化硅顆粒質(zhì)量比為100：（0.5-8）；

6、（4）將混合溶液經(jīng)蒸氣浴制備得到初始水凝膠；并將得到的初始水凝膠與去離子水進(jìn)行溶劑交換得到水凝膠；將水凝膠經(jīng)冷凍干燥，破碎后得到混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑。

7、采用中空納米二氧化硅顆粒改性芳綸納米纖維凝膠作為混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑，不僅可以發(fā)揮凝膠的吸水保水作用，更重要的中空納米二氧化硅顆粒改性剛性芳綸納米纖維作為凝膠骨架可以抑制內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑在釋水后體積收縮，提高混凝土強(qiáng)度和耐久性。發(fā)明人在之前的工作中曾采用偶聯(lián)劑改性處理的納米碳酸鈣作為芳綸纖維的增強(qiáng)改性助劑，雖然在一定程度上提高了內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的吸水、失水穩(wěn)定性，但是上述工藝復(fù)雜，且碳酸鈣與芳綸納米纖維結(jié)合力弱，在凝膠吸水、釋水過程中易發(fā)生脫落現(xiàn)象，降低了凝膠網(wǎng)絡(luò)的力學(xué)強(qiáng)度。本發(fā)明引入了空心二氧化硅微球增強(qiáng)芳綸納米纖維凝膠。一方面，采用模板工藝制備的中空納米二氧化硅顆粒表面帶有一定的正電荷；而采用堿液法制備的芳綸納米纖維帶有一定的負(fù)電荷，在靜電作用下，中空納米二氧化硅顆粒會吸附到芳綸納米纖維表面，提高了顆粒的附著力。另一方面，二氧化硅在堿性環(huán)境中其表面會緩慢生成一層硅酸鈉，該層硅酸鈉不僅可阻止堿液的進(jìn)一步腐蝕，而且其本身是一種優(yōu)異的無機(jī)粘合劑，可以有效粘附到芳綸納米纖維表面，提高粘附能力。中空二氧化硅的引入省去了復(fù)雜的偶聯(lián)改性工藝，不僅分散了凝膠受到的應(yīng)力，增強(qiáng)了凝膠力學(xué)性能，而且降低了凝膠復(fù)合材料的密度，在浮力作用下使其能夠均勻分布在混凝土中，使混凝土的穩(wěn)定性、均勻性能得到一定程度地提升，實(shí)現(xiàn)混凝土抗彎強(qiáng)度與拉伸劈裂強(qiáng)度的提高。

8、進(jìn)一步的，所述步驟（1）中空納米二氧化硅顆粒具體制備工藝為：

9、s1、將納米聚苯乙烯和氨水分散于乙醇和去離子水的混合溶液中；

10、s2、將正硅酸乙酯加入到混合溶液中，45-55℃條件下攪拌反應(yīng)10-20h；

11、s3、離心、洗滌、干燥、煅燒后得到中空納米二氧化硅顆粒。

12、進(jìn)一步的，所述納米聚苯乙烯粒徑為100-300nm。

13、進(jìn)一步的，所述氨水的質(zhì)量濃度為15-20％；所述納米聚苯乙烯、氨水、正硅酸乙酯的質(zhì)量體積比為1g：（0.1-0.6）g：（2-5）ml。

14、進(jìn)一步的，所述洗滌為采用去離子水和乙醇交替洗滌。

15、進(jìn)一步的，所述煅燒溫度為550-650℃，煅燒時(shí)間為6-8h。

16、進(jìn)一步的，所述步驟（2）堿為氫氧化鉀；所述芳綸纖維、堿和二甲基亞砜比例為1g：（1-2）g：（400-500）ml；攪拌為室溫下攪拌4-8天。

17、進(jìn)一步的，所述步驟（3）中攪拌時(shí)間為2-5h，芳綸纖維和去離子水比例為1g：（200-300）ml。通過控制攪拌時(shí)間，可以有效調(diào)節(jié)中空納米二氧化硅的附著情況。攪拌時(shí)間過短，二氧化硅反應(yīng)不充分，硅酸鈉粘附能力降低；攪拌時(shí)間過長，可能導(dǎo)致已經(jīng)附著的顆粒發(fā)生脫落現(xiàn)象。

18、進(jìn)一步的，所述步驟（4）中蒸氣浴為醋酸蒸氣浴或鹽酸蒸氣浴，蒸氣浴處理時(shí)間6-9h。利用簡便易得且成本低廉的蒸汽凝固浴，通過質(zhì)子化溶劑的蒸汽使溶液中的芳綸納米纖維質(zhì)子化，凝膠制備過程簡單高效，且能在低濃度條件下成功制備網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)豐富的物理凝膠材料。有效避免了傳統(tǒng)方法直接制備凝膠化合物中的復(fù)雜交聯(lián)過程，大大提高了結(jié)構(gòu)的精細(xì)化程度和穩(wěn)定性。

19、進(jìn)一步的，該混凝土包含如下重量份的組分：水150-160份，水泥600-650份，粉煤灰100-110份，砂子550-600份，碎石800-850份，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑?1-10份，聚羧酸減水劑5-10份，uea膨脹劑10-15份。

20、本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：采用中空納米二氧化硅顆粒改性芳綸納米纖維凝膠作為混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑，不僅可以發(fā)揮凝膠的吸水保水作用，更重要的是采用剛性芳綸納米纖維作為凝膠骨架可以抑制內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑在釋水后體積收縮，提高混凝土強(qiáng)度和耐久性。一方面，在靜電作用下，中空納米二氧化硅顆粒會吸附到芳綸納米纖維表面，提高了顆粒的附著力；另一方面二氧化硅在堿性環(huán)境中其表面會緩慢生成一層硅酸鈉，該層硅酸鈉不僅可阻止堿液的進(jìn)一步腐蝕，而且可以有效粘附到芳綸納米纖維表面，提高粘附能力。中空二氧化硅的引入增強(qiáng)了凝膠力學(xué)性能，促進(jìn)凝膠材料均勻分布在混凝土中，使混凝土的穩(wěn)定性、均勻性能得到一定程度地提升，實(shí)現(xiàn)混凝土抗彎強(qiáng)度與拉伸劈裂強(qiáng)度的提高。通過質(zhì)子化溶劑的蒸汽使溶液中的芳綸納米纖維質(zhì)子化，凝膠制備過程簡單高效，且能在低濃度條件下成功制備網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)豐富的物理凝膠材料。有效避免了傳統(tǒng)方法直接制備凝膠化合物中的復(fù)雜交聯(lián)過程。