CN115906316B - 一种对基体无负面力学影响的核壳载体设计与制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对基体无负面力学影响的核壳载体设计与制备方法，通过设计合理的载体材料内半径、外半径、弹性模量和抗拉强度，降低对基体的负面力学影响，同时满足对于基体的力学响应要求。同时，本发明还提供了一种核壳构造产品的批量制备系统及材料配合比设计方法。通过基体应力调控原理开发了一种载体结构尺寸和材料参数设计方法，为精准设计满足不同基体要求的核壳载体提供了量化匹配计算方法，同时参照本发明设备可实现连续化批量制备。

Description

一种对基体无负面力学影响的核壳载体设计与制备方法

技术领域

本发明涉及一种核壳载体设计与制备方法，特别涉及一种对基体无负面力学影响的核壳载体设计与制备方法。

背景技术

一般将三维中空球形结构称为核壳构造，内部中空部位为“核”，外部球壳为“壳”。核壳结构是一种高频使用的负载方式，广泛用于各类功能材料的开发，如核壳载体负载微生物制备修复剂用于混凝土裂缝自修复，利用超吸水树脂制备中空核壳轻集料用于保温隔热材料，以相变材料为内核制备相变微胶囊用于改善材料储热性能，以消纳固体废弃物为目标的人造核壳轻骨料等。调研表明，应用于裂缝修复的核壳载体相比多孔材料载体，体积负载率更高，修复组分释放集中，对微生物保护性能更好，可完全隔绝修复组分对基体的影响；应用于保温隔热的核壳相变胶囊，能够大幅降低导热系数，提高材料保温性能；应用于轻质混凝土生产的核壳结构产品不仅能消纳大量固废，通过壳体性能调节可以获得优异的参数，提高混凝土耐久性。可见，得益于核壳构造载体特殊的空间结构，使其具有较强的可设计性，不仅能够改变结构尺寸，也可改变壳体材料尺寸，能够形成满足各种工况需求的性能。

长期以来，核壳构造载体相关产品开发，主要聚焦于功能成分的研究，对载体的性能评估仅依赖于少量试验验证，缺少载体与基体交互作用分析，导致载体与基体的匹配程度不足。作为一类固体介质，当载体掺加进基体后，会对基体原有应力场产生扰动，改变区域应力分布状态，在附近基体中形成应力集中。因此，当载体结构参数或材料参数与基体不匹配时，就会导致基体承担的应力集中过小或者过大，从而使得载体对基体的力学响应行为难以控制，或使基体承担较大负面力学效应，降低材料承载能力。如在自修复混凝土中，过低的核壳颗粒强度会导致修复剂提前破裂失效，或对基体力学性能产生较大负面作用，降低材料整体强度。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种对基体没有负面力学影响的核壳构造载体的设计方法；本发明的另一目的在于提供一种能够实现设计载体批量制备的材料配合选择方法和批量制备设备。

技术方案：本发明所述对基体无负面力学影响的核壳载体设计方法，包括如下步骤：

(1)确定基体材料抗拉强度σ_b和弹性模量E_b作为载体设计依据；

(2)根据公式(1)计算载体内半径、外半径和弹性模量对K_max的影响，应使K_max满足1.0＜K_max≤1.4；

式中，K_max—基体最大集中应力系数；a—载体内半径，mm；b—载体外半径，mm；E_a—载体材料弹性模量，GPa；E_b—基体材料弹性模量，GPa；

(3)根据上式计算所得的载体尺内半径、外半径和弹性模量，按照公式(2)计算载体材料抗拉强度σ_a：

式中，σ_a—载体材料抗拉强度，MPa；σ_b—基体材料抗拉强度，MPa。

以上计算得到的σ_a为临界抗拉强度，若要求载体对基体产生响应行为，及时开裂，则抗拉强度取值范围不应大于公式(2)计算结果；若使载体与基体无响应行为，即载体不破裂，则抗拉强度取值范围应大于公式(2)计算结果。

进一步地，步骤(2)中所述载体尺寸和弹性模量的确定方法分为以下两种情况：

(1)当材料弹性模量可用范围较大，制备载体尺寸要求较为均一时：先确定载体内半径尺寸范围；再根据应用要求等条件确定外半径尺寸范围；根据内外半径尺寸范围计算弹性模量，按照最小区间宽度原则综合确定弹性模量取值范围；

(2)材料弹性模量选用范围小，对载体尺寸均一性要求较小时：先确定载体内半径尺寸范围；再根据备用材料情况，确定载体材料弹性模量范围；根据载体内半径和弹性模量范围，确定载体外半径范围。

所述设计方法得到的核壳载体的制造装置，包括粉料系统、液体系统、内核颗粒造粒系统和外壳包覆系统；

所述粉料系统包含原料仓、固体流量计、混料器、混料仓、螺杆泵和粉料输送管；所述原料仓至少为两个，用于分别储存内核和外壳颗粒粉体原料，按照颗粒组分配合比复合后经固体流量计进入混料器预混均匀，混合料进入混料仓暂存；制备内核和外壳颗粒时，经过螺杆泵、流量计进入内核颗粒造粒系统或外壳包覆系统；

所述液体系统包含水箱、液体流量计、液体泵、雾化器和喷头；所述水箱至少为两个，用于分别存储内核和外壳颗粒制备的液体，该液体经过液体泵抽取，流经雾化器形成雾化液滴经喷头喷入内核颗粒造粒系统或外壳包覆系统。

内核颗粒造粒系统包含滚动造粒机、侧壁筛孔、震动筛和传送带；内核颗粒制备所需的粉料和液体送入滚动造粒机造粒，造粒一定时间后打开舱门，颗粒经造粒机侧壁筛孔流出，进入震动筛的内核颗粒在筛分作用下，满足要求的颗粒经侧壁出口进入传送带，输送至外壳包覆系统；

外壳包覆系统包含外壳包覆机、侧壁筛孔、震动筛和传送带；内核颗粒进入外壳包覆机后，分批将外壳粉料和液体送入，将外壳材料逐渐包覆在内核颗粒表面，造粒一定时间后打开侧壁舱门，颗粒经侧壁筛孔进入震动筛，满足要求粒径将通过侧口进入传送带。

进一步地，所述载体内半径尺寸上限值为侧壁筛孔尺寸1/2，内半径尺寸下限值为震动筛筛网孔尺寸1/2；载体外半径尺寸上限值为侧壁筛孔尺寸1/2，外半径下限值为震动筛网孔尺寸1/2。

进一步地，所述的滚动造粒机装载容量为外壳包覆机装载容量的1/4～1/3(以质量计)。

所述设计方法得到的核壳载体的制备方法，包括：

(1)以水泥复掺聚合物乳液方式，成型试件，测试养护完成后的抗拉强度，确定满足抗拉强度设计要求的聚合物乳液掺量；

(2)在步骤(1)确定配比基础上，以掺合料替代水泥方式成型试件，测试养护完成后的弹性模量，确定弹性模量要求的材料配合比，同时应使浆体密度为2200kg/m³～2400kg/m³；

(3)按步骤(2)确定的材料配合比成型试件，验证抗拉强度是否满足要求，确定最终材料配合比；

(4)首先将功能成分制备为半径为a的球形内核颗粒；其次，采用滚动造粒工艺在颗粒表面包覆厚度为(b-a)的载体层；将制备所得颗粒标准养护；养护完成后，在颗粒表面涂覆有机涂层完成颗粒封装；

(5)批量制备所得核壳颗粒掺入基体材料，测试抗压强度影响。

进一步地，步骤(1)中所述水泥为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥的一种或几种，强度等级不低于42.5级。

进一步地，步骤(1)中所述聚合物乳液为丁苯乳液、苯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液的一种或几种；所述聚合物乳液与消泡剂复合使用，消泡剂用量为用水量的1‰～5‰。

进一步地，步骤(2)中所述掺合料为两类组分，一类为钢渣粉、重晶石粉和铁砂粉的一种或几种，掺量占胶凝材料质量的10％-40％，另一类为粉煤灰、偏高岭土、矿粉的一种或几种。

进一步地，步骤(4)中所述有机涂层为苯丙乳液与纳米二氧化硅混合水溶液，混合溶液固含量大于50％，其中纳米二氧化硅含量为1％～5％。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：可以通过合理的载体结构参数和材料参数设计，使得核壳载体对基体的干扰作用保持在合理水平，与常规骨料应力集中系数相当，避免成为混凝土材料的薄弱环节，在赋予基体特定功能的同时不影响原有结构承载功能的发挥，实现材料的功能化开发。

附图说明

图1为核壳型产品批量制备示意图；

图2为造粒机和包衣机圆盘示意图；

图3为载体材料弹性模量对基体最大应力集中系数的影响曲线图；

图4为载体对基体产生力学响应效果图；

图5为载体外半径对基体最大应力集中系数的影响曲线图；

图6为载体对基体无力学响应效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

设计和制作一类用于C30自修复混凝土的核壳结构载体。该载体应能够及时响应基体裂缝，随基体的开裂而破坏，释放出内部修复组分。

根据核壳载体结构参数和材料参数设计步骤：

(1)以C30混凝土配合比成型试件，测试所得抗拉强度为2.0MPa，弹性模量为30GPa。

(2)首先将载体内半径确定为1.0mm-1.1mm；一般核壳颗粒以替代细骨料形式掺加，因此外半径不应超过2.5mm，将外半径范围确定为2.4mm-2.5mm。

根据下式计算确定载体外半径和弹性模量合理范围。

分别计算了a＝1.0mm，b＝2.4mm；a＝1.0mm，b＝2.5mm；a＝1.1mm，b＝2.4mm；a＝1.1mm，b＝2.5mm四类条件下，载体弹性模量由15GPa逐渐增加至60GPa，K_max变化如图3所示。若将K_max取值保持在1.0-1.4范围内，根据以上四类情况计算结果确定最小取值范围即可，载体弹性模量下限值按照a＝1.1mm，b＝2.4mm计算结果取22.5GPa，载体弹性模量下限值按照a＝1.0mm，b＝2.5mm计算结果取34.5GPa。

综合以上计算结果，即可确定载体的结构尺寸和材料参数，内半径为1.0mm-1.1mm，外半径为2.4mm-2.5mm，载体材料弹性模量取值范围为22.5GPa-34.5GPa。

(3)根据载体尺寸和弹性模量设计结果，结合下式计算载体抗拉强度取值范围：

根据步骤(1)测试结果，基体抗拉强度为2.0MPa。计算了a＝1.0mm，b＝2.4mm，E_b＝22.5GPa；a＝1.0mm，b＝2.5mm，E_b＝22.5GPa；a＝1.1mm，b＝2.4mm，E_b＝22.5GPa；a＝1.1mm，b＝2.5mm，E_b＝22.5GPa；a＝1.0mm，b＝2.4mm，E_b＝34.5GPa；a＝1.0mm，b＝2.5mm，E_b＝34.5GPa；a＝1.1mm，b＝2.4mm，E_b＝34.5GPa；a＝1.1mm，b＝2.5mm，E_b＝34.5GPa八种组合条件下抗拉强度，分别为1.513MPa、1.513MPa、1.515MPa、1.515MPa、2.287MPa、2.287MPa、2.285MPa、2.286MPa。根据计算结果可以将载体材料抗拉强度确定为1.5MPa-2.3MPa。

如图1所示，本发明所述载体的制备设备包含粉料系统、液体系统、内核颗粒造粒系统和外壳包覆系统。

粉料系统包含第一原料仓1-1、第二原料仓1-2、第三原料仓1-3、第四原料仓1-8、第五原料仓1-9、第六原料仓1-10，第一固体流量计1-4、第二固体流量计1-5、第三固体流量计1-6、第四固体流量计1-11、第五固体流量计1-12、第六固体流量计1-13，阀Ⅰ1-7、阀Ⅱ1-14、阀Ⅲ1-17、阀Ⅳ1-19，混料器1-15，第一混料仓1-18、第二混料仓1-20，第一螺杆泵1-21、第二螺杆泵1-23，第七固体流量计1-22、第八固体流量计1-24和粉料输送管1-25。

第一原料仓1-1、第二原料仓1-2、第三原料仓1-3用于储存内核颗粒粉体原料，按照内核颗粒组分配合比复合后经第一固体流量计1-4、第二固体流量计1-5、第三固体流量计1-6进入混料器1-15预混均匀，混合料进入第一混料仓1-18暂存。制备内核颗粒时，经过第一螺杆泵1-21、第七流量计1-22进入滚动造粒机3-1。

第四原料仓1-8、第五原料仓1-9、第六原料仓1-10用于储存外壳粉体原料，按照外壳组分配合比复合后经第四固体流量计1-11、第五固体流量计1-12、第六固体流量计1-13进入混料器1-15预混，混合均匀的粉料进入第二混料仓1-20暂存。包裹壳层时，混合料经过第二螺杆泵1-23、第八固体流量计1-24进入外壳包覆机4-1。

液体系统包含第一水箱2-1、第二水箱2-5、第一液体流量计2-2、第二液体流量计2-6、第一液体泵2-3、第二液体泵2-7、第一雾化器2-4、第二雾化器2-8、第一喷头2-11、第二喷头2-9和水管2-10。用于内核颗粒制备的液体存储在第二水箱2-5内，经过第二液体泵2-7抽取，流经第二雾化器2-8形成雾化液滴经第二喷头2-9喷入滚动造粒机3-1内。用于外壳包覆的液体存储在第一水箱2-1内，包覆外壳时经第一液体泵2-3抽取，流经第一雾化器2-4形成喷雾，通过第一喷头2-11喷入外壳包覆机4-1中。

内核颗粒造粒系统包含滚动造粒机3-1、第一侧壁筛孔3-2、第一震动筛3-3和第一传送带3-4。内核颗粒制备所需的粉料和液体送入滚动造粒机3-1造粒，造粒一定时间后打开舱门，颗粒经造粒机第一侧壁筛孔3-2流出，进入第一震动筛3-3的内核颗粒在筛分作用下，满足要求的颗粒经侧壁出口进入第一传送带3-4，输送至外壳包覆系统。

外壳包覆系统包含外壳包覆机4-1、第二侧壁筛孔4-2、第二震动筛4-3和第二传送带4-4。内核颗粒外壳包覆机4-1后，分批将外壳粉料和液体送入，将外壳材料逐渐包覆在内核颗粒表面，造粒一定时间后打开侧壁舱门，颗粒经第二侧壁筛孔4-2进入第二震动筛4-3，满足要求粒径将通过侧口进入第二传送带4-4。滚动造粒机3-1装载容量为外壳包覆机4-1装载容量的1/4～1/3(以质量计)。

根据设计结果，造粒机第一侧壁筛孔3-2直径应为2.2mm，第一震动筛3-3筛孔直径应为2.0mm。包衣机第二侧壁筛孔4-2直径应为5.0mm，第二震动筛4-3筛孔直径应为4.8mm。

以42.5级硫铝酸盐水泥为复合丁苯乳液方式测定材料7d抗拉强度，丁苯乳液掺量为0％、1.0％、2.0％、3.0％、4.0％和5.0％，测试所得试件7d抗拉强度分别为2.0MPa、2.1MPa、2.1MPa、2.3MPa、2.4MPa和2.6MPa。根据计算结果，丁苯乳液掺量不应大于3.0％，按照经济性原则，可不掺用丁苯乳液。

使用钢渣粉掺合料与水泥复掺，掺量分别为0％、10％、15％、20％、25％和30％，按照0.3水灰比配制浆体，其密度分别为1952kg/m³、2012kg/m³、2066kg/m³、2136kg/m³、2204kg/m³和2235kg/m³。7d弹性模量分别为30GPa、32GPa、34GPa、32GPa、29GPa。钢渣粉掺量为25％时即可达到要求。

按照75％硫铝酸盐水泥和25％钢渣粉成型试件，测试7d抗拉强度为1.95MPa，仍满足要求。

按计算和测试结果，批量制备载体颗粒，按照0kg/m³、10kg/m³、20kg/m³、30kg/m³、40kg/m³、50kg/m³掺量替代细骨料，成型混凝土，测试28d抗压强度分别为35.5MPa、35.7MPa、36.1MPa、35.3MPa、36.0MPa和35.6MPa，对混凝土强度无负面影响。表明按照本发明方法设计的载体其颗粒满足要求不产生负面力学影响。同时，对设计的载体进行了响应性能测试，结果如图4所示，载体能够较好响应基体裂缝，及时释放内部负载的修复组分。

实施例2

设计和制作一类应用于C40混凝土中的负载保温相变材料核壳结构载体。需保证载体不会开裂，防止相变材料泄露。

根据核壳载体结构参数和材料参数设计步骤：

(1)以C40混凝土配合比成型试件，测试所得抗拉强度为2.6MPa，弹性模量为32GPa。

(2)首先将载体内半径确定为1.0mm-1.1mm；为便于制备载体材料，采用与基体相近胶凝材料，载体材料弹性模量选定为30GPa-35 GPa。

根据下式计算确定载体外半径和弹性模量合理范围。

分别计算了a＝1.0mm，E_a＝30GPa；a＝1.0mm，E_a＝35GPa；a＝1.1mm，E_a＝30GPa；a＝1.1mm，E_a＝35GPa四类条件下，载体外半径由1.0mm-7.0mm，K_max变化如图5所示。将K_max取值保持在1.0-1.4范围内，根据以上四类情况计算结果确定最小取值范围即可，载体外半径下限值按照a＝1.1mm，E_a＝30GPa计算结果取1.9mm，载体弹性模量下限值按照a＝1.0mm，E_a＝35GPa计算结果取2.9mm。

综合以上计算结果，即可确定载体的结构尺寸和材料参数，内半径为1.0mm-1.1mm，外半径为1.9mm-2.9mm，载体材料弹性模量取值范围为30GPa-35 GPa。

(3)根据载体尺寸和弹性模量设计结果，结合下式计算载体抗拉强度取值范围：

根据步骤(1)测试结果，基体抗拉强度为2.6MPa。计算了a＝1.0mm，b＝1.9mm，E_a＝30GPa；a＝1.0mm，b＝2.9mm，E_a＝30GPa；a＝1.1mm，b＝1.9mm，E_a＝30GPa；a＝1.1mm，b＝2.9mm，E_a＝30GPa；a＝1.0mm，b＝1.9mm，E_a＝35GPa；a＝1.0mm，b＝2.9mm，E_a＝35GPa；a＝1.1mm，b＝1.9mm，E_a＝35GPa；a＝1.1mm，b＝2.9mm，E_a＝35GPa八种组合条件下抗拉强度，分别为2.445MPa、2.442MPa、2.445MPa、2.443MPa、2.831MPa、2.836MPa、2.830MPa、2.835MPa。根据计算结果，若要使得载体不破裂释放，则抗拉强度要高于以上计算结果最大值，即载体材料抗拉强度应大于2.84MPa。

根据设计结果，造粒机第一侧壁筛孔3-2直径应为2.2mm，第一震动筛3-3筛孔直径应为2.0mm。包衣机第二侧壁筛孔4-2直径应为5.8mm，第二震动筛4-3筛孔直径应为3.8mm。

以52.5级铝酸盐水泥为复合丁苯乳液方式测定材料抗拉强度，丁苯乳液掺量为0％、2.0％、4.0％、6.0％、8.0％，测试所得试件7d抗拉强度分别为2.3MPa、2.5MPa、2.7MPa、2.9MPa、3.0MPa。根据计算结果，丁苯乳液掺量不应小于6.0％。

使用铁砂粉掺合料与水泥复掺，掺量分别为0％、10％、15％、20％、25％和30％，按照0.3水灰比配制浆体，其密度分别为2001kg/m³、2072kg/m³、2135kg/m³、2203kg/m³、2264kg/m³和2317kg/m³。7d弹性模量分别为31GPa、33GPa、35GPa、36GPa、34GPa、32GPa。铁砂粉掺量为25％时即可达到要求。

按照69％铝酸盐水泥、25％铁砂粉成型和6.0％丁苯乳液成型试件，测试7d抗拉强度为2.93MPa，仍满足要求。

按计算和测试结果，批量制备载体颗粒，按照0kg/m³、10kg/m³、20kg/m³、30kg/m³、40kg/m³、50kg/m³掺量，成型C40混凝土，测试28d抗压强度分别为47.5MPa、47.6MPa、48.1MPa、48.3MPa、48.7MPa和47.9MPa，对混凝土强度无负面影响。表明按照本发明方法设计的载体其颗粒满足要求不产生负面力学影响。同时，对设计的载体进行了响应性能测试，结果如图6所示，载体能够规避基体裂缝，不使得内部相变材料泄露。

Claims (9)

1.一种对基体无负面力学影响的核壳载体设计方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)确定基体材料抗拉强度σ_b和弹性模量E_b作为载体设计依据；

(2)载体尺寸和弹性模量的确定方法分为以下两种情况：

当材料弹性模量可用范围较大，制备载体尺寸要求较为均一时：先确定载体内半径尺寸范围；再根据应用要求条件确定外半径尺寸范围；根据内外半径尺寸范围计算弹性模量，按照最小区间宽度原则综合确定弹性模量取值范围；

当材料弹性模量选用范围小，对载体尺寸均一性要求较小时：先确定载体内半径尺寸范围；再根据备用材料情况，确定载体材料弹性模量范围；根据载体内半径和弹性模量范围，确定载体外半径范围；

根据公式(1)计算载体内半径、外半径和弹性模量对K_max的影响，K_max满足1.0＜K_max≤1.4；

式中，K_max—基体最大集中应力系数；a—载体内半径，mm；b—载体外半径，mm；E_a—载体材料弹性模量，GPa；E_b—基体材料弹性模量，GPa；

(3)根据上式计算所得的载体内半径、外半径和弹性模量，按照公式(2)计算载体材料抗拉强度σ_a：

式中，σ_a—载体材料抗拉强度，MPa；σ_b—基体材料抗拉强度，MPa；

以上计算得到的σ_a为临界抗拉强度，若要求载体对基体产生响应行为，及时开裂，则抗拉强度取值范围不大于公式(2)计算结果；若使载体与基体无响应行为，即载体不破裂，则抗拉强度取值范围大于公式(2)计算结果。

2.一种由权利要求1所述设计方法得到的核壳载体的制造装置，其特征在于，该装置包含粉料系统、液体系统、内核颗粒造粒系统和外壳包覆系统；

所述粉料系统包含原料仓、固体流量计、混料器(1-15)、混料仓、螺杆泵和粉料输送管(1-25)；所述原料仓至少为两个，用于分别储存内核和外壳颗粒粉体原料，按照颗粒组分配合比复合后经固体流量计进入混料器(1-15)预混均匀，混合料进入混料仓暂存；制备内核和外壳颗粒时，经过螺杆泵、流量计进入内核颗粒造粒系统或外壳包覆系统；

所述液体系统包含水箱、液体流量计、液体泵、雾化器和喷头；所述水箱至少为两个，用于分别存储内核和外壳颗粒制备的液体，该液体经过液体泵抽取，流经雾化器形成雾化液滴经喷头喷入内核颗粒造粒系统或外壳包覆系统；

内核颗粒造粒系统包含滚动造粒机(3-1)、侧壁筛孔、震动筛和传送带；内核颗粒制备所需的粉料和液体送入滚动造粒机(3-1)造粒，造粒一定时间后打开舱门，颗粒经造粒机侧壁筛孔流出，进入震动筛的内核颗粒在筛分作用下，满足要求的颗粒经侧壁出口进入传送带，输送至外壳包覆系统；

外壳包覆系统包含外壳包覆机(4-1)、侧壁筛孔、震动筛和传送带；内核颗粒进入外壳包覆机(4-1)后，分批将外壳粉料和液体送入，将外壳材料逐渐包覆在内核颗粒表面，造粒一定时间后打开侧壁舱门，颗粒经侧壁筛孔进入震动筛，满足要求粒径将通过侧口进入传送带。

3.根据权利要求2所述核壳载体的制造装置，其特征在于，所述载体内半径尺寸上限值为内核颗粒造粒系统的侧壁筛孔尺寸1/2，内半径尺寸下限值为内核颗粒造粒系统的震动筛筛网孔尺寸1/2，载体外半径尺寸上限值为外壳包覆系统的侧壁筛孔尺寸1/2，外半径下限值为外壳包覆系统的震动筛筛网孔尺寸1/2。

4.根据权利要求2所述核壳载体的制造装置，其特征在于，所述的滚动造粒机(3-1)装载容量为外壳包覆机(4-1)装载容量的1/4～1/3。

5.一种由权利要求1所述设计方法得到的核壳载体的制备方法，其特征在于，该方法包括：

(1)以水泥复掺聚合物乳液方式，成型试件，测试养护完成后的抗拉强度，确定满足抗拉强度设计要求的聚合物乳液掺量；

(2)在步骤(1)确定配比基础上，以掺合料替代水泥方式成型试件，测试养护完成后的弹性模量，确定弹性模量满足要求的掺合料掺加比例，同时使浆体密度为2200kg/m³～2400kg/m³；

(3)按步骤(2)确定的材料配合比成型试件，验证抗拉强度是否满足要求，确定最终材料配合比；

(4)首先将功能成分制备为半径为a的球形内核颗粒；其次，采用滚动造粒工艺在内核颗粒表面包覆厚度为(b-a)的载体层；将制备所得颗粒标准养护；养护完成后，在颗粒表面涂覆有机涂层完成颗粒封装；

(5)批量制备所得核壳颗粒掺入基体材料，测试抗压强度影响。

6.根据权利要求5所述的核壳载体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述水泥为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥的一种或几种，强度等级不低于42.5级。

7.根据权利要求5所述的核壳载体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述聚合物乳液为丁苯乳液、苯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液的一种或几种；所述聚合物乳液与消泡剂复合使用，消泡剂用量为用水量的1‰～5‰。

8.根据权利要求5所述的核壳载体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述掺合料为两类组分，一类为钢渣粉、重晶石粉和铁砂粉的一种或几种，掺量占胶凝材料质量的10％-40％，另一类为粉煤灰、偏高岭土、矿粉的一种或几种。

9.根据权利要求5所述的核壳载体的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述有机涂层为苯丙乳液与纳米二氧化硅混合水溶液，混合溶液固含量大于50％，其中纳米二氧化硅含量为1％～5％。