本发明涉及水泥基材料技术领域，具体涉及一种ph值触发型自修复骨料及其制备方法。
背景技术：
水泥基材料是土木结构工程中使用最广泛的材料，其耐久性决定了工程的使用寿命和建设的效益。传统水泥基材料的自修复技术针对的对象是裂缝，通过修复裂缝来截断腐蚀离子进入水泥基材料的通道。但很多情况下即使在没有裂缝的情况下，二氧化碳或腐蚀离子也可以通过孔隙进入到水泥基材料内部，导致水泥基材料中的钢筋保护膜被破坏。
现有解决钢筋保护膜被破坏的方法为ph触发型微胶囊，虽然其效果已经在一些研究中得以证明，但是由于其制造过程繁杂，成本高，胶囊破裂修复剂流出后会形成一个缺陷影响水泥基材料的性能，大量掺入会严重影响水泥基材料的强度。因此大规模使用受到一定限制。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种ph值触发型自修复骨料及其制备方法，旨在解决现有ph触发型微胶囊制造过程繁杂，成本高，胶囊破裂修复剂流出后会形成一个缺陷影响水泥基材料的性能，大量掺入会严重影响水泥基材料强度的问题。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种ph值触发型自修复骨料的制备方法，具体步骤如下：
将多孔材料与修复剂溶液混合，抽真空条件下得到孔隙中吸附有修复剂的多孔材料；
将触发膜材料加入溶剂中，搅拌条件下得到触发膜溶液；
将所述触发膜溶液覆盖在孔隙中吸附有修复剂的所述多孔材料表面，加热烘干条件下得到ph值触发型自修复骨料。
所述的ph值触发型自修复骨料的制备方法，其中，所述将多孔材料与修复剂溶液混合，抽真空条件下得到孔隙中吸附有修复剂的多孔材料的步骤具体包括：
将多孔材料与修复剂溶液混合，抽真空30～45min后将所述多孔材料烘干去除所述多孔材料中的修复剂溶液的水分，剩余晶体，得到孔隙中吸附有修复剂的多孔材料。
所述的ph值触发型自修复骨料的制备方法，其中，所述多孔材料为轻骨料、多孔膨胀微珠、沸石、高吸水树脂、生物炭中的一种。
所述的ph值触发型自修复骨料的制备方法，其中，所述多孔材料粒径为1～2mm。
所述的ph值触发型自修复骨料的制备方法，其中，所述修复剂为亚硝酸钠、单氟磷酸钠、重铬酸钾、三乙醇胺、磷酸三钠、三聚磷酸钠、苯甲酸钠中的一种或多种。
所述的ph值触发型自修复骨料的制备方法，其中，所述触发膜材料为乙基纤维素。
所述的ph值触发型自修复骨料的制备方法，其中，所述溶剂为甲苯和无水乙醇的混合溶液。
所述的ph值触发型自修复骨料的制备方法，其中，所述乙基纤维素、所述甲苯与所述无水乙醇的质量比为11:80:20。
所述的ph值触发型自修复骨料的制备方法，其中，所述将所述触发膜溶液覆盖在孔隙中吸附有修复剂的所述多孔材料表面，加热烘干条件下得到ph值触发型自修复骨料的步骤具体包括：
将所述触发膜溶液通过喷雾法覆盖在孔隙中吸附有修复剂的所述多孔材料表面，得到表面覆盖有触发膜溶液的多孔材料；
将所述表面覆盖有触发膜溶液的多孔材料加热烘干，得到ph值触发型自修复骨料。
一种ph值触发型自修复骨料，其中，采用任一项所述的ph值触发型自修复骨料的制备方法制备而成。
有益效果：本发明的制备方法以轻骨料作为修复剂和触发膜的载体，通过多孔材料的孔隙吸附修复剂，并在轻骨料表面覆盖触发膜溶液，通过加热烘干使触发膜固化得到ph值触发型自修复骨料。本发明的制备方法简单，不需要昂贵设备，轻骨料便宜易得，且轻骨料作为骨料掺入水泥基材料中不会造成强度的严重降低，也不会给水泥基材料内部引入新的缺陷。
具体实施方式
本发明提供一种ph值触发型自修复骨料及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
具体地，本发明提供的一种ph值触发型自修复骨料的制备方法，包括步骤：
s1、将多孔材料与修复剂溶液混合，抽真空条件下得到孔隙中吸附有修复剂的多孔材料。
由于现有ph触发型微胶囊制造过程繁杂，成本高，胶囊破裂修复剂流出后会形成一个缺陷影响水泥基材料的性能，大量掺入会严重影响水泥基材料的强度。为了解决上述问题，本实施例中利用多孔材料的孔隙特征，将多孔材料与修复剂溶液混合后，多孔材料表面的孔隙会吸收修复剂溶液并最终达到饱和状态。为了加快多孔材料吸附修复剂溶液的过程，本实施例中在抽真空条件下让多孔材料的孔隙充分吸附修复剂溶液，然后去除多孔材料中的修复剂溶液，得到孔隙中吸附有修复剂的多孔材料，以便后续步骤中在多孔材料表面覆盖触发膜溶液。本实施例中通过多孔材料作为修复剂的载体，克服了现有ph触发型微胶囊加入水泥基材料中修复剂流出后会形成一个缺陷影响水泥基材料的性能，大量掺入会严重影响水泥基材料的强度的问题。
在一具体实施方式中，所述步骤s1具体包括步骤：
s11、将多孔材料与修复剂溶液混合，抽真空30～45min后将所述多孔材料烘干去除所述多孔材料中的修复剂溶液，得到孔隙中吸附有修复剂的多孔材料。
在一具体实施方式中，可以将修复剂溶液置于真空皿中，然后向真空皿中加入多孔材料，得到多孔材料溶液。然后对多孔材料溶液进行抽真空处理30～45min，使多孔材料吸附修复剂溶液达到完全饱和状态，得到吸附有修复剂溶液的多孔材料。由于用于溶解修复剂的溶液ph值低于12会破坏触发膜，为了不影响ph值触发型自修复骨料的修复性能，本实施例中进一步通过筛子将多余修复剂溶液过滤掉后，将多孔材料置于真空烘干箱中去除多孔材料表面及多孔材料孔隙中的修复剂溶液的水分。在一具体实施例中，所述抽真空时间为30～45min。
在一具体实施方式中，所述多孔材料为轻骨料、多孔膨胀微珠、沸石、高吸水树脂、生物炭中的一种，所述多孔材料的粒径为1～2mm，所述修复剂为水溶性低碱性防锈剂如亚硝酸钠、单氟磷酸钠、重铬酸钾、三乙醇胺、磷酸三钠、三聚磷酸钠、苯甲酸钠中的一种或多种。本实施例中将多孔材料作为修复剂的载体，克服了现有ph触发型微胶囊加入水泥基材料中会影响其强度以及修复剂流出后会在水泥基材料中留下缺陷的问题。触发膜破裂后修复剂会与水泥基材料中的金属生成难溶性氧化物覆盖在金属表面，从而实现水泥基材料中金属的钝化，避免水泥基材料中的金属锈蚀。
具体地，本发明提供的一种ph值触发型自修复骨料的制备方法，还包括步骤：
s2、将触发膜材料加入溶剂中，搅拌条件下得到触发膜溶液。
具体实施时，在得到孔隙中吸附有修复剂溶液的多孔材料后，还需要进一步在多孔材料表面覆盖一层触发膜，以便二氧化碳或腐蚀离子进入水泥基材料后，能够触发多孔材料中的自修复剂通过离子浓度差流出在水泥基材料的金属表面形成钝化层，从而对水泥基材料进行修复。本发明在制备离子触发膜溶液时是用移液枪抽取溶剂置于烧杯中，然后向烧杯中加入触发膜材料，将烧杯置于磁力搅拌器中搅拌至触发膜材料完全溶解，得到触发膜溶液，以便后续步骤中在多孔材料表面制备触发膜。
在一具体实施方式中，所述触发膜材料为乙基纤维素，所述溶剂为甲苯和无水乙醇的混合溶液，所述乙基纤维素、所述甲苯与所述无水乙醇的质量比为11:80:20，在此比例下得到的触发膜溶液能够均匀的覆盖在多孔材料表面。
具体地，本发明提供的一种ph值触发型自修复骨料的制备方法，还包括步骤：
s3、将所述触发膜溶液覆盖在孔隙中吸附有修复剂的所述多孔材料表面，加热烘干条件下得到ph值触发型自修复骨料。
在一具体实施方式中，获取到触发膜溶液和孔隙中吸附有修复剂的多孔材料后，进一步将触发膜溶液覆盖在孔隙中吸附有修复剂的多孔材料表面，然后对表面覆盖有触发膜溶液的多孔材料进行加热烘干处理使其表面覆盖的触发膜固化，得到ph值触发型自修复骨料。在一具体实施例中，所述触发膜厚度小于100um，将制备的ph值触发型自修复骨料掺入水泥基材料中后，ph值低于触发膜材料的触发ph值后，多孔材料表面的触发膜破裂，进而使得水泥基材料中的液体进入多孔材料孔隙中使孔隙中的修复剂溶解并通过离子浓度差从孔隙中流出孔隙的修复剂溶液与水泥基材料中的金属生成难溶性氧化物覆盖在金属表面形成钝化层，从而对水泥基材料进行自修复。本发明ph值触发型自修复骨料的制备方法简单，不需要昂贵设备，轻骨料便宜易获得，轻骨料作为骨料掺入水泥基材料中不会造成水泥基材料强度的严重降低，也不会给水泥基材料内部引入新的缺陷。
在一具体实施方式中，所述步骤s3具体包括步骤：
s31、将所述触发膜溶液通过喷雾法覆盖在孔隙中吸附有修复剂的所述多孔材料表面，得到表面覆盖有触发膜溶液的多孔材料；
s32、将所述表面覆盖有触发膜溶液的多孔材料加热烘干，得到ph值触发型自修复骨料。
具体实施时，在孔隙中吸附有修复剂的多孔材料表面覆盖触发膜溶液的方法包括喷雾法和浸泡法，但是喷雾法相对于浸泡法形成的触发膜的厚度更加均匀。在一具体实施例中，可以将触发膜溶液装入喷雾器中，通过喷雾法将触发膜溶液覆盖在吸附有修复剂的多孔材料表面，并且边喷雾边旋转多孔材料，使其表面完全覆盖上触发膜溶液。然后将表面覆盖有触发膜溶液的多孔材料放入加热烘干机中或者通过热风机对其进行加热烘干处理，加速触发膜溶液中溶剂的挥发，使触发膜在多孔材料表面固化成膜，得到ph值触发型自修复骨料。在一具体实施方式中，所述加热烘干处理的温度为40～60℃，所述加热烘干处理的时间为5～10min。
本发明还提供一种ph值触发型自修复骨料，其中，采用如上述所述的制备方法制备而成。
本发明的制备方法以轻骨料作为修复剂和触发膜的载体，通过多孔材料的孔隙吸附修复剂，并在轻骨料表面覆盖触发膜溶液，通过加热烘干使触发膜固化得到ph值触发型自修复骨料。本发明的制备方法简单，不需要昂贵设备，轻骨料便宜易得，且轻骨料作为骨料掺入水泥基材料中不会造成强度的严重降低，也不会给水泥基材料内部引入新的缺陷。
实施例1
(1)选取1～2mm粒径的轻骨料10g，将轻骨料置于含有50％质量浓度的亚硝酸钠溶液的真空皿中，抽真空45min使轻骨料充分吸附亚硝酸钠溶液达到饱和状态。用筛子把多余亚硝酸钠溶液滤掉后，将轻骨料置于真空烘干箱中至完全烘干，得到孔隙中吸附有亚硝酸钠的轻骨料；
(2)用移液管分别抽取20ml的甲苯溶剂和5ml无水乙醇于烧杯中搅拌均匀，再称取2.75g乙基纤维素颗粒加入烧杯中。将烧杯置于磁力搅拌仪器上搅拌至乙基纤维素颗粒完全溶解，得到触发膜溶液；
(3)将触发膜溶液装入喷雾器中，边旋转边向轻骨料表面喷涂触发膜溶液。开启热风机，加速膜溶液中的溶剂挥发，使触发膜固化，得到ph值触发型自修复骨料。
测试结果：将上述实施例1中制备的ph值触发型自修复骨料置于ph值为12的不含钠的碱性溶液中5h，然后对ph值触发型自修复骨料表面的钠离子进行检测，发现其钠离子含量并没有增多。然后将上述ph值触发型自修复骨料转移至ph值为10的弱碱性溶液中浸泡5h，然后对其表面的钠离子进行检测，发现其表面的钠离子浓度明显增多，说明上述ph值触发型自修复骨料表面的触发膜在ph值为10的弱碱性溶液中发生破裂，导致轻骨料孔隙中的亚硝酸钠溶液流出。
综上所述，本发明公开了一种ph值触发型自修复骨料及其制备方法，方法包括：将多孔材料与修复剂溶液混合，抽真空条件下得到孔隙中吸附有修复剂的多孔材料；将触发膜材料加入溶剂中，搅拌条件下得到触发膜溶液；将所述触发膜溶液覆盖在孔隙中吸附有修复剂的所述多孔材料表面，加热烘干条件下得到ph值触发型自修复骨料。本发明的制备方法以轻骨料作为修复剂和触发膜的载体，通过轻骨料的孔隙吸附修复剂，并在轻骨料表面覆盖触发膜溶液，通过加热烘干使触发膜固化得到ph值触发型自修复骨料。本发明的制备方法简单，不需要昂贵设备，轻骨料便宜易得，且轻骨料作为骨料掺入水泥基材料中不会造成强度的严重降低，也不会给水泥基材料内部引入新的缺陷。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。