本發(fā)明涉及ecc混凝土制備，具體涉及一種輕質(zhì)高強超疏水再生ecc混凝土結(jié)構(gòu)的制備方法。

背景技術(shù)：

1、公開該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

2、ecc混凝土（engineered?cementitious?composites，工程水泥基復(fù)合材料）是一種新型的高性能混凝土材料，具有良好的拉伸-硬化和多縫穩(wěn)態(tài)開裂性能。ecc的設(shè)計目標(biāo)是克服傳統(tǒng)混凝土的脆性，使其呈現(xiàn)多縫開裂，從而在承受荷載時能夠表現(xiàn)出更好的變形能力和延展性。由于ecc混凝土的受力開裂屬性，雖然有助于延長工程結(jié)構(gòu)的使用壽命，但裂縫的出現(xiàn)也為有害物質(zhì)提供了侵入混凝土內(nèi)部的通道，削弱了ecc混凝土的使用壽命和服役年限。如何解決因開裂造成的有害物質(zhì)侵入難題是當(dāng)下ecc混凝土發(fā)展的瓶頸之一。

3、超疏水表面應(yīng)用于ecc混凝土可以防止水分侵入內(nèi)部，從而顯著提高混凝土的耐久性。然而，傳統(tǒng)疏水混凝土表面一般通過在外部涂刷涂層的方式來實現(xiàn)，但這種方法面臨剝落和表面強度不足的問題。此外，直接在混凝土材料中添加疏水劑也可以實現(xiàn)疏水功能，但這種方式會造成混凝土材料的水化反應(yīng)無法充分進(jìn)行，導(dǎo)致混凝土的力學(xué)強度受損。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提供了一種輕質(zhì)高強超疏水再生ecc混凝土結(jié)構(gòu)的制備方法，其不僅提高了混凝土的疏水性能，而且避免了對混凝土力學(xué)強度帶來的不利影響。具體地，本發(fā)明的技術(shù)方案如下所示。

2、一種輕質(zhì)高強超疏水再生ecc混凝土結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟：

3、（1）用清水對赤泥進(jìn)行浸出處理，然后進(jìn)行固液分離，將得到的固體物研磨烘干后得到赤泥粉，備用。在得到的堿性液相中通入過量二氧化碳，然后進(jìn)行加熱濃縮形成濃縮液備用。

4、（2）將再生混凝土細(xì)骨料和輕質(zhì)陶砂浸泡在含飽和鈣、鎂離子源的硅烷偶聯(lián)劑-水混合體系中，然后在攪拌條件下逐滴滴加過量的所述濃縮液，反應(yīng)完成后分離出所述細(xì)骨料和輕質(zhì)陶砂烘干，得輕質(zhì)疏水的再生細(xì)骨料，備用。

5、（3）將所述輕質(zhì)疏水的再生細(xì)骨料與所述赤泥粉、水泥、有機纖維、減水劑與水拌合均勻得到ecc混凝土漿體，將其成型硬化后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，得到預(yù)處理混凝土結(jié)構(gòu)。

6、（4）將所述預(yù)處理混凝土結(jié)構(gòu)再次浸入含飽和鈣、鎂離子源的硅烷偶聯(lián)劑-水混合體系中，然后在攪拌條件下逐滴滴加過量的所述濃縮液，反應(yīng)完成后得到所述輕質(zhì)高強超疏水再生ecc混凝土結(jié)構(gòu)。

7、進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述赤泥與清水的比例為1g：20~40ml。

8、進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述烘干溫度為100~150℃，并在該溫度下烘干至恒重，然后將固體物粉磨，即得所述赤泥粉?？蛇x地，所述赤泥粉的細(xì)度為300~600目。

9、進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述二氧化碳?xì)怏w的通入流量為3~5l/min，使赤泥浸出液中的氫氧化鈉、氫氧化鉀等堿性物質(zhì)轉(zhuǎn)換為碳酸鹽。

10、進(jìn)一步地，步驟（1）中，加熱至有固體物析出時停止加熱，得到所述濃縮液。

11、進(jìn)一步地，步驟（2）中，所述鈣離子源包括氯化鈣、硝酸鈣等中的至少一種。

12、進(jìn)一步地，步驟（2）中，所述鎂離子源包括氯化鎂、硫酸鎂、硝酸鎂等中的至少一種。

13、進(jìn)一步地，步驟（2）中，所述混合體系中的硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9~1.5%?？蛇x地，所述硅烷偶聯(lián)劑包括kh550、kh560、kh570等中的至少一種。

14、進(jìn)一步地，步驟（2）中，所述再生混凝土細(xì)骨料、輕質(zhì)陶砂、混合體系的比例為1g：1~2g：?10~20ml?？蛇x地，所述細(xì)骨料的粒徑分布在0.1~1mm之間，所述輕質(zhì)陶砂的粒徑分布在0.5~2mm之間。

15、進(jìn)一步地，步驟（2）中，所述烘干溫度為40~60℃，并在該溫度下烘干至恒重，即得所述輕質(zhì)疏水的再生細(xì)骨料。

16、進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述輕質(zhì)疏水的再生細(xì)骨料、赤泥粉、水泥、有機纖維、減水劑、水的比例為0.8~1重量份：1.5~1.8重量份：1.2~1.5重量份：0.025~0.035重量份：0.04~0.06重量份：0.7~0.9重量份。

17、進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述有機纖維包括聚乙烯醇纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚丙烯晴纖維等中的至少一種。可選地，所述有機纖維的直徑為10~20μm，長度為8~16mm。

18、進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述減水劑包括聚羧酸減水劑、萘系減水劑、木質(zhì)磺酸鹽減水劑等中的至少一種。

19、進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述養(yǎng)護(hù)時間不小于21天。

20、進(jìn)一步地，步驟（4）中，所述含飽和鈣、鎂離子源的硅烷偶聯(lián)劑-水混合體系與步驟（2）中相同。可選地，所述硅烷偶聯(lián)劑-水混合體系能夠?qū)㈩A(yù)處理混凝土結(jié)構(gòu)完全浸入即可。

21、需要說明的是，步驟（2）和（4）中，所述過量指的是所述濃縮液提供了相對于體系中的鈣、鎂離子過量的碳酸根，從而使所述鈣、鎂離子與碳酸根進(jìn)行共結(jié)晶形成caxmg1-xco3微納米晶體。

22、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案至少具有以下方面的有益效果：

23、本發(fā)明將再生混凝土細(xì)骨料和輕質(zhì)陶砂浸泡在含飽和鈣、鎂離子源的硅烷偶聯(lián)劑-水混合體系中，然后滴加過量的所述濃縮液，不僅在細(xì)骨料和輕質(zhì)陶砂表面得到了超疏水的結(jié)構(gòu)，使本發(fā)明制備的混凝土結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出超疏水性特點，而且避免了對混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)強度帶來的不利影響，同時又避免了傳統(tǒng)的疏水涂層易出現(xiàn)脫落導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)疏水性能失效的問題。這是由于ca2+、mg2+與所述濃縮液提供的co32?反應(yīng)的過程中，受ca2+、mg2+離子之間的競爭干擾作用生成caxmg1-xco3微納米晶體（xca2++(1-x)mg2++co32?→?caxmg1-xco3），在細(xì)骨料和陶砂表面構(gòu)建類似“荷葉表面結(jié)構(gòu)”的微納米尺寸凸起結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)表面改性，使所述細(xì)骨料和陶砂呈現(xiàn)超疏水特性。首先，當(dāng)采用這種材料制備混凝土?xí)r，其不會像直接在混凝土材料中添加疏水劑的方式一樣造成混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)強度的下降。因為疏水劑會包裹在水泥顆粒表面導(dǎo)致其與拌合水無法充分接觸，進(jìn)而造成水化反應(yīng)無法充分進(jìn)行，形成的水化膠凝組分減少，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)強度下降。而本發(fā)明制備的具有特殊表面結(jié)構(gòu)的所述細(xì)骨料和陶砂不存在上述問題，不會影響水泥的水化反應(yīng)，因此，使本發(fā)明制備的混凝土結(jié)構(gòu)兼具高強度和超疏水特點。其次，所述caxmg1-xco3晶體還可以封堵再生細(xì)骨料、陶砂中的孔隙，一方面可增加骨料的基體強度，另一方面可降低因再生細(xì)骨料、陶砂吸水率大造成的混凝土強度下降的問題。所述caxmg1-xco3晶體還可以密實混凝土的表面結(jié)構(gòu)，降低孔隙率，增強ecc混凝土的抗?jié)B水性。再次，在所述caxmg1-xco3晶體形成的過程中，所述硅烷偶聯(lián)劑上的水解基團(tuán)水解形成的硅醇基團(tuán)（sioh）與所述caxmg1-xco3晶體表面的羥基（-oh）脫水縮合反應(yīng)，從而利用硅烷偶聯(lián)劑的這種捕捉作用不僅有助于將形成的caxmg1-xco3晶體及時連接在細(xì)骨料和陶砂上，提高caxmg1-xco3晶體的負(fù)載量，提高疏水性；而且使caxmg1-xco3晶體與細(xì)骨料和陶砂的連接更加牢固，有助于減少在混凝土制備、服役過程中的脫落。

24、除此之外，本發(fā)明還再次采用上述的方法將養(yǎng)護(hù)后得到的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，從而在混凝土結(jié)構(gòu)的表面再次構(gòu)建所述的類似“荷葉表面結(jié)構(gòu)”的微納米尺寸凸起結(jié)構(gòu)。同時，所述caxmg1-xco3晶體還可以有效封堵混凝土表層的氣孔，不僅進(jìn)一步強化了混凝土結(jié)構(gòu)的防水抗?jié)B性能力，而且有助于力學(xué)強度的提升。本發(fā)明的技術(shù)方案不僅實現(xiàn)了再生混凝土的資源化利用，而且利用赤泥浸出液消耗了大量的二氧化碳，有助于抵消ecc混凝土的制備帶來的部分碳排放，而且還利用堿性的浸出液與二氧化碳之間的配合實現(xiàn)了對混凝土力學(xué)性能和防水抗?jié)B性能的提升。