本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种保温防水阻根多功能混凝土的制备方法。
背景技术
随着经济发展与城镇化进程的加速，大气污染愈加严重，同时建筑能耗居高不下。绿色屋面对解决环境污染及建筑能耗方面具有巨大潜力。而目前，绿色屋面最大的问题即刚性屋面的防水性能，且柔性阻根层的老化性能较差，有机阻根成分与防水材料中的油分极易挥发，导致防水阻根效果较差，而刚性屋面不具备阻根效果，严重限制了刚性屋面的服役性能，为解决上述技术问题，公开号为cn105418008a的专利公开阻根防水混凝土及使用该混凝土的绿色屋面结构，其将过去的屋面结构由过去的10层降为6层，分别为结构层、保温层、保护层、排水层、过滤层和种植层，所述阻根防水混凝土按重量计，它包含水泥12％-26％，砂23.0％-25.0％，水4.0％-5.0％，碎石42.0％-48.0％，减水剂0.034％-0.039％，活性催化剂0.085％-0.104％，纤维4.0％-7.0％，疏水沸石1.0％-3.0％，阻根剂0.34％-0.65％。该方案中通过添加疏水沸石改善材料微结构，减小温差收缩，保持体积稳定；通过添加氢氧化铜和化学阻根剂n，n-二乙基-2-(1-萘氧基)丙酰胺组成的阻根剂实现阻根性能。上述技术方案存在以下问题：(1)不具有保温热性能，现有的绿色屋面结构中该方案中仍需要单独设置保温层和保护层，不利进一步降低屋面承重和缩短工期；(2)现有保温层通常采用泡沫混凝土或者有机保温材料，这类材料具有被动保温的特点，仅具有保温作用，其力学性能较差，防水性能差，长久服役后不具有储热性能，因而不能起到降低建筑物能耗的效果。(3)保护层中虽然采用了双组份阻根剂，但疏水沸石由于其与水泥基体的界面结合性能不良，导致混凝土中孔隙率较高，反而会影响阻根效果。
因此，急需开发一种刚性阻根防水混凝土用于绿色种植屋面。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、成本低、工期短、能有效降低建筑物能耗，兼具抗裂、防水、阻根作用的保温防水阻根多功能混凝土的制备方法。
所述制备方法为：下述重量份数计算的原料：纳米铜封装储热胶囊20-35份、水泥300-400份、砂750-800份、碎石1000-1100份、减水剂3-6份、膨胀剂15-35份、纤维10-30份、水160-170份；其方法为：先将水泥，砂，碎石，减水剂，膨胀剂和纤维加水搅拌均匀后再加入纳米铜储热胶囊倒搅拌均匀即得保温防水阻根多功能混凝土。
所述纳米铜封装储热胶囊的制备方法为：
步骤一，将十六烷基硫酸钠、癸酸、硬脂酸、去离子水按照(0.5-1):1.7:0.3:(20-30)重量比混合后进行磁力加热搅拌，制得油相；
步骤二，将硅酸钠、水按照1:5重量比混合后制得水相；
步骤三，将水相滴加至油相中搅拌均匀，水油混合重量比为1:1-1:2，制得储热微胶囊溶液；
步骤四，将上述储热微胶囊溶液高速离心后得到的固体物溶于铜溶胶中得到铜溶胶包覆的储热胶囊，铜溶胶的包覆厚度为10nm；然后再次高速离心得到的固体物干燥后制得粒径为100-200纳米铜封装储热胶囊。
所述步骤一中，所述加热搅拌的温度为70-80℃
所述步骤二中，向水相中加氨水调节ph值到11-13。
所述步骤三中，所述水相以10ml/min的速度滴加至油相，所述搅拌时间为7-9小时。
所述减水剂为聚羧酸减水剂、四甲基氯化铵、奈系减水剂按照50:2:1的混合物。
所述水泥为硅酸盐水泥pi52.5水泥，所述砂为3.0-3.2中区砂，碎石为5-16mm碎石。
所述膨胀剂为偶氮二甲酰胺与氧化镁混合物，混合比例为1:5。
所述纤维为钢纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的至少一种。
针对背景技术中存在的问题，发明人对现有的混凝土进行了功能化改进，包括以下内容：
组分中添加了铜包覆储热胶囊，其作用效果为：(1)掺入到混凝土中不仅能替代常用的保温材料实现对建筑结构的保温，而且由于具有环境高温时吸热，低温时放热的储热特性，还能进一步降低建筑物能耗，添加入混凝土组分中后可使原来屋面结构中需要单独设置的保温层和保护层合二为一，施工时一层结构即可兼具防水、阻根、抗裂和保温等多重功能，降低施工难度、减轻绿色屋面的承重；(2)这种铜包覆储热胶囊有别于普通储热胶囊，在储热微胶囊表面采用铜溶胶包覆，一方面通过铜元素进行化学阻根，可起到组织种植屋面植物根系的穿刺。另一方面，发明人选择铜溶胶进行包覆，铜溶胶具有极强的润滑作用，所制备出的混凝土具有良好的和易性能，极大的降低了混凝土成型中所产生的孔隙率，从而进一步提高混凝土的防水阻根效果。(3)由于本发明混凝土应用于绿色屋面，植物根系发达容易破坏储热胶囊，使胶囊内的化学物质流出，采用铜溶胶进行包覆，外壳更为坚固，不易被植物根系刺穿，进一步提高了混凝土的使用寿命，优选铜溶胶的包覆厚度优选为10nm，过厚会增加成本，且影响水泥基体水化，过薄会由于机械力作用而剥落，失去阻根效果。(4)所述纳米铜封装储热胶囊的粒径控制在100-200纳米，过大会影响水泥基体强度，过小会增大基体需水量而降低致密性；所述纳米铜封装储热胶囊的添加量控制在20-35份，过多会影响混凝土力学性能及工作性能，过少会影响储热保温效果。
添加了纤维，受力作用下，混凝土内部极易产生微裂缝，纤维能够通过裂纹生长的迂回度，提高裂缝消耗的能量，从而减少裂缝产生，在绿色种植屋面中，可以提高混凝土的防水性能，同时增大植物根系穿刺过程中的阻碍力。
组分中添加了膨胀剂，在混凝土水化凝结硬化之初及硬化之后均可以抑制裂缝的产生。其中，偶氮二甲酰胺在混凝土硬化之初起到抑制体积収缩导致的裂缝产生，氧化镁膨胀剂在混凝土硬化之后起到补偿体积收缩的效果，在混凝土服役期起到抑制裂缝产生的作用。由于后期膨胀剂的作用更为明显，因而所述偶氮二甲酰胺与氧化镁的混合重量比例优选为1:5，偶氮二甲酰胺过多会产生较大膨胀，影响混凝土体积稳定性，过少会由于膨胀效果不佳产生收缩裂缝。
所述减水剂为聚羧酸减水剂、四甲基氯化铵、奈系减水剂按照50:2:1的混合物，其中聚羧酸减水发挥保障混凝土施工中期的流动性作用，添加少量四甲基氯化铵起到插层含泥物质，保障混凝土经时工作性的作用，少量奈系减水剂起到磺酸根强力吸附锚固，保障混凝土初始工作性能作用，三者共同作用，实现减水剂的普适性及保障混凝土施工全过程的工作性作用。
进一步的，所述纳米铜封装储热胶囊的制备方法的步骤二中，向水相中加氨水调节ph值到11-13，其目的是保障合成胶囊的粒径及表面形态，ph值过高会导致粒径较大，过低会导致表面形态不佳，且囊壁易出现缺失；所述步骤三中，所述水相以10ml/min的速度滴加至油相，以保证前驱体反应完全，水油混合比控制在1:1-1:2，以保证芯材封装率的目的。
在制备保温防水阻根多功能混凝土的过程中，由于纳米铜封装储热胶囊会由于机械剪切力而破壁的可能性，应先将其它原料混合均匀后再加入纳米铜封装储热胶囊快速短时搅拌，以避免芯材泄露问题的发生，加入纳米铜封装储热胶囊后搅拌时间优选控制在25-35秒。
有益效果是：
采用本发明方法工艺简单、成本低易于生产，不添加化学阻根剂，对环境友好，制得的混凝土材料可以达到与建筑物同寿命，应用于绿色种植屋面刚性结构层时，兼具有防水、阻根、保温、防裂、降低建筑能耗多重功能，可取消原有的保温层和柔性防水阻根层，降低施工难度、缩短工期。
具体实施方式
纳米铜封装储热胶囊制备例：
步骤一，将十六烷基硫酸钠、癸酸、硬脂酸、去离子水按照(0.5-1):1.7:0.3:(20-30)重量比混合后进行磁力加热搅拌，加热搅拌的温度为70-80℃，搅拌速度为600转/分钟，制得油相；
步骤二，将硅酸钠和去离子水混合后加氨水调节ph值到11-13，制得水相；
步骤三，将水相以10ml/min的速度滴加至油相中搅拌7-9小时，水油混合比为1:1-1:2，制得储热微胶囊溶液；
步骤四，将上述储热微胶囊溶液高速离心(10000转/分)后得到的固体物溶于铜溶胶中得到铜溶胶包覆的储热胶囊，所述包覆厚度为10nm；然后再次高速离心(10000转/分)得到的固体物65℃真空干燥后制得粒径为100-200纳米铜封装储热胶囊。
纳米铜封装储热胶囊实施例1-4原料配比见表1
表1纳米铜封装胶囊
储热胶囊比较例1：除表层不包覆铜溶胶外，其余同胶囊实施例1
储热胶囊比较例2：除表层包覆硅溶胶替换实施例1中的铜溶胶外，其余同胶囊实施例1
混凝土实施例：
将水泥，砂，碎石，减水剂，膨胀剂，纤维、水按照比例在搅拌机中搅拌2min；然后将纳米铜储热胶囊倒入搅拌机搅拌30s，即得到保温防水阻根多功能混凝土，其中，所述减水剂为聚羧酸减水剂、四甲基氯化铵、奈系减水剂按照50:2:1的混合物；所述水泥为硅酸盐水泥pi52.5水泥，所述砂为3.0-3.2中区砂，碎石为5-16mm碎石；所述膨胀剂为偶氮二甲酰胺与氧化镁混合物，混合比例为1:5；所述纤维为钢纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的至少一种。各实施例所用原料及质量比例见表2所示，其中,混凝土实施例1-4所使用的纳米铜封装储热胶囊分别对应为纳米铜封装储热胶囊实施例1-4,混凝土实施例5所使用的纳米铜封装储热胶囊为纳米铜封装储热胶囊实施例1。
表2
混凝土比较例1
除使用储热胶囊比较例1(未表层包覆的储热胶囊)替换纳米铜储热胶囊外，其余同混凝土实施例1。
混凝土比较例2
除用氢氧化铜和化学阻根剂n，n-二乙基-2-(1-萘氧基)丙酰胺组成的阻根剂替换纳米铜封装储热胶囊外，其余同混凝土实施例1。
混凝土比较例3
除用疏水沸石替换外偶氮二甲酰胺与氧化镁混合物组成的膨胀剂外，其余同混凝土实施例1。
混凝土比较例4
除用储热胶囊比较例2(硅溶胶包覆储热胶囊)替换纳米铜储热胶囊外，其余同混凝土实施例1。
对比例性能测试结果见表3.
表3对比例
采用保护热板法测定光催化储热多功能水泥砂浆的导热系数与比热容，依据国家标准gbt17671-1999水泥胶砂强度检验方法进行28d抗压强度测试；按照国家标准gb/t29417-2012《水泥砂浆和混凝土干燥收缩开裂性能试验方法》检测混凝土的收缩率按照国标gb/t50082《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》的规定进行混凝土抗渗系数测定；
储热防水阻根混凝土效果评价见表3。
表3
由表2可见，实施例1-5制备的保温防水阻根混凝土的防水效果、耐根穿刺性能良好，且具有良好的热性能。