本技術(shù)涉及混凝土材料，尤其涉及一種高強混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，對于建筑材料性能的要求也越來越高。傳統(tǒng)的混凝土雖然在建筑領(lǐng)域得到了廣泛應用，但其強度、耐久性和抗裂性等方面仍有待提高。目前市場上雖然已有一些高強混凝土產(chǎn)品，但它們在制備工藝、成本控制和材料性能等方面仍有不足之處。因此，開發(fā)一種性能優(yōu)越、制備簡單且成本低廉的高強混凝土顯得尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)目的在于針對當前技術(shù)的不足，提供一種高強混凝土及其制備方法，本技術(shù)制備的高強混凝土具有制作簡單、成本低、使用壽命長、具有低密度、高強度、優(yōu)良耐久性和抗裂性，減少溫度裂縫。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種高強混凝土，采用如下技術(shù)方案：

3、一種高強混凝土，按質(zhì)量份數(shù)計，包括以下制備原料：水泥450-500份、改性玻璃微珠160-200份、骨料700-800份、粉煤灰200-250份、氫氧化鈣10-15份、增強纖維12-15份、膨脹填料8-12份、高效減水劑8-12份、水200-220份，其中，所述增強纖維由鋼纖維、玄武巖纖維和改性聚丙烯纖維組成。

4、通過采用上述技術(shù)方案，水泥：作為混凝土的基礎(chǔ)膠凝材料，提供基礎(chǔ)的粘結(jié)力和強度。改性玻璃微珠：增加了比表面積和孔隙率，能更充分地吸附其他原料成分至孔洞中，減少損失，增強混凝土的強度性能和保持性能。骨料：改善高強混凝土的收縮性能，減少溫度裂縫。粉煤灰：與氫氧化鈣發(fā)生火山灰反應，生成c-s-h和c-a-s-h凝膠，提升抗壓強度與劈裂抗拉強度。氫氧化鈣：參與火山灰反應，增強混凝土的強度。增強纖維(鋼纖維、玄武巖纖維和改性聚丙烯纖維)：提高混凝土的延展性、耐熱性、耐酸堿性，減少裂縫產(chǎn)生，提高抗裂性和防滲能力。膨脹填料，利用協(xié)同作用提高混凝土的抗裂和防滲性能，實現(xiàn)裂縫的自修復，提高抗壓強度和耐磨性。高效減水劑：降低混凝土的水膠比，提高強度和耐久性。水：調(diào)整混凝土的流動性和工作性。綜上所述，本技術(shù)通過特定組分的選擇和配比，以及改性處理，實現(xiàn)了高強混凝土的高強度、低密度、優(yōu)良耐久性和抗裂性，特別適用于要求嚴格的工程應用。

5、優(yōu)選的，所述鋼纖維、玄武巖纖維和改性聚丙烯纖維的質(zhì)量份數(shù)比為1:5:6,所述鋼纖維的直徑為0.2mm，長度為13mm，所述玄武巖纖維的直徑為14mm，長度為6mm，所述改性聚丙烯纖維的直徑為0.5mm，長度為15mm。

6、通過采用上述技術(shù)方案，鋼纖維、玄武巖纖維和改性聚丙烯纖維作為增強纖維的組成部分，它們的特定質(zhì)量份數(shù)比和物理尺寸設(shè)計，是為了最大化混凝土的增強效果和耐久性。鋼纖維的作用：0.2mm直徑和13mm長度的鋼纖維能夠提供良好的抗拉強度和柔韌性，有助于承受混凝土在固化和硬化過程中的內(nèi)部應力，以及外部施加的負載。鋼纖維能夠在混凝土中形成一種微觀加筋的效果，當混凝土受到拉力或壓力時，纖維能夠分散這些力，減少裂縫的形成和擴展。玄武巖纖維的作用：14mm直徑和6mm長度的玄武巖纖維，由于其天然的耐堿性和耐化學性，能夠提高混凝土在惡劣環(huán)境下的耐久性。玄武巖纖維具有良好的耐溫性和化學穩(wěn)定性，能夠在各種氣候條件下保持性能不變，從而提高混凝土的使用壽命。改性聚丙烯纖維的作用：0.5mm直徑和15mm長度的改性聚丙烯纖維，通過特殊的表面處理，增強了與混凝土的粘結(jié)力。改性聚丙烯纖維在混凝土中能夠提高其對溫度驟變和塑性收縮的抵抗力，減少因溫度和濕度變化引起的裂縫。三種不同類型和尺寸的纖維共同作用，形成了一個多層次的增強網(wǎng)絡。鋼纖維提供強度，玄武巖纖維提供耐久性，而改性聚丙烯纖維則提供延展性和抗裂性。每種纖維都有其獨特的性能優(yōu)勢，它們的組合不僅提高了混凝土的整體性能，還彌補了單一纖維可能的性能不足。不同直徑和長度的纖維能夠更有效地分散混凝土內(nèi)部的應力，形成一個更加均勻和緊密的纖維網(wǎng)絡，從而優(yōu)化混凝土的結(jié)構(gòu)，提高其整體性能。綜上所述，這種特定比例和尺寸的纖維混合物，能夠顯著提高混凝土的機械性能和耐久性，使其更適合于要求較高的工程應用。

7、優(yōu)選的，所述改性聚丙烯纖維的制備方法，包括以下步驟：

8、s31、按照質(zhì)量份數(shù)，將25份聚丙烯纖維浸泡于800份質(zhì)量濃度為10g/l的過硫酸銨水溶液中，攪拌反應30-40min，過濾，用水沖洗至ph為7，干燥，得到活化丙烯纖維；

9、s32、按照摩爾份數(shù)，將2.5份正硅酸乙酯與14份無水乙醇混合均勻，在攪拌條件下滴入11份去離子水和0.2份鹽酸的混合物，滴加完畢后在75℃下攪拌回流3h，待溶膠冷卻，后加5份質(zhì)量濃度為30％的n，n-二甲基甲酰胺，繼續(xù)攪拌30-40min，得到二氧化硅溶膠；

10、s33、將活化丙烯纖維浸泡在二氧化硅溶膠中，攪拌混合均勻，過濾，干燥，得到改性丙烯纖維。

11、通過采用上述技術(shù)方案，改性聚丙烯纖維的制備方法涉及幾個關(guān)鍵步驟，旨在提高聚丙烯纖維與混凝土之間的粘結(jié)力，從而增強混凝土的整體性能。改性聚丙烯纖維表面的二氧化硅涂層能夠與混凝土中的c-s-h凝膠等成分形成更強的化學和物理粘結(jié)，從而提高纖維與混凝土基體之間的界面粘結(jié)力。改性聚丙烯纖維在混凝土中分散，有助于承受和分散因干縮、溫度變化或負載產(chǎn)生的應力，減少裂縫的形成和擴展。改性聚丙烯纖維的加入還有助于提高混凝土的耐久性，特別是在惡劣環(huán)境下，如低溫或化學品侵蝕條件下。由于改性聚丙烯纖維的抗裂性能，混凝土內(nèi)部的微裂縫減少，從而減少了水分滲透的通道，提高了混凝土的防水和抗?jié)B能力。改性聚丙烯纖維與其他增強纖維(鋼纖維和玄武巖纖維)共同作用，形成了一個多層次的增強網(wǎng)絡，不僅提供了強度，還提供了延展性和抗裂性。這種復合纖維系統(tǒng)能夠在不同尺度上阻止裂縫的形成和擴展，從而在宏觀和微觀層面上提高了混凝土的性能。綜上所述，改性聚丙烯纖維的制備和應用，通過提高纖維與混凝土基體之間的粘結(jié)力，改善了混凝土的抗裂性、耐久性和防水性能，與其他纖維類型共同作用，實現(xiàn)了混凝土性能的全面提升。

12、優(yōu)選的，所述改性玻璃微珠的制備方法，包括以下步驟：

13、s41、按照質(zhì)量份數(shù)，將20份的廢棄玻璃、5份草木灰、0.8份氧化鈣、12份石英砂和7份硅石粉加入至玻璃熔煉爐中，于1750℃下加熱熔煉5h，然后降溫至1380℃澄清2h，得到玻璃液，然后將其淬入冷水中，得到玻璃體；

14、s42、將玻璃體放入液體壓力機中進行高壓破碎至粒徑為3-5cm，然后以不銹鋼珠為球磨介質(zhì)，在轉(zhuǎn)速1500rpm下球磨至粒徑為130-150目、表面形態(tài)為球狀的玻璃微粉，得到玻璃微珠；

15、s43、按照質(zhì)量份數(shù)，向50份玻璃微珠中加入2份γ-氨丙基三乙氧基硅，加入300份質(zhì)量濃度為80％乙醇-水溶液，升溫至75℃攪拌4h，攪拌轉(zhuǎn)速為300rpm；然后加入3份異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯、2份司盤80，保持轉(zhuǎn)速為700rpm，攪拌40min，再加入5份聚乙烯蠟，攪拌2h，攪拌轉(zhuǎn)速為300rpm，經(jīng)過濾洗滌干燥，制得改性玻璃微珠。

16、通過采用上述技術(shù)方案，改性玻璃微珠通過特定的制備流程，不僅改善了其物理和化學特性，還增強了與混凝土其他組分的相互作用，從而提高了混凝土的綜合性能。通過添加γ-氨丙基三乙氧基硅烷和異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯等偶聯(lián)劑，以及司盤80和聚乙烯蠟，進行表面改性。這些化學物質(zhì)能夠在玻璃微珠表面形成化學反應層，改善與混凝土中有機和無機成分的相容性和反應性。這一步驟增強了玻璃微珠與混凝土之間的粘結(jié)力，提高了混凝土的整體性能。改性玻璃微珠的高比表面積和孔隙率使其能夠更有效地吸附水泥水化產(chǎn)物，如c-s-h凝膠，增強混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，提高其抗壓強度和抗裂性能。球狀的玻璃微珠能夠減少混凝土的內(nèi)部摩擦，提高其流動性和可泵性，使混凝土更易于施工和成型。改性玻璃微珠的表面改性層能夠提高其化學穩(wěn)定性，防止在混凝土中的堿骨料反應，延長混凝土的使用壽命。改性玻璃微珠與其他增強材料(如增強纖維和膨脹填料)共同作用，形成了一個復合增強體系。這個體系能夠在多個尺度上改善混凝土的性能，從微觀層面上改善水泥基體的孔結(jié)構(gòu)，到宏觀層面上提高混凝土的機械強度和耐久性。

17、優(yōu)選的，所述骨料由石灰石碎石和玄武巖碎石以質(zhì)量份數(shù)5:7組成，所述玄武巖碎石吸水率為1.8％、表觀密度為2870kg/m3、5-16mm連續(xù)級配的高強碎石；所述石灰石碎石吸水率為0.8％、表觀密度為2720kg/m3、5-16mm連續(xù)級配的高強碎石。

18、優(yōu)選的，所述水泥為p·o42.5級普通硅酸鹽水泥。

19、優(yōu)選的，所述膨脹填料由硫鋁酸鈣、微硅粉和聚合網(wǎng)狀顆粒以質(zhì)量份數(shù)比1:1:3組成。

20、通過采用上述技術(shù)方案，膨脹填料由硫鋁酸鈣、微硅粉和聚合網(wǎng)狀顆粒以質(zhì)量份數(shù)比1:1:3組成，這一特定比例的配比是為了最大化各組分之間的協(xié)同作用，從而優(yōu)化混凝土的性能。硫鋁酸鈣：作為膨脹劑，硫鋁酸鈣在與水反應時生成鈣礬石，產(chǎn)生體積膨脹，從而補償混凝土硬化過程中的收縮，減少裂縫的產(chǎn)生。鈣礬石的形成還能提高混凝土的早期強度，有助于快速形成承載結(jié)構(gòu)。微硅粉作為一種超細填料，能夠填充混凝土中的微小孔隙，提高混凝土的密實度和抗?jié)B性。遇水后，微硅粉能形成凝膠體，進一步增強混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，尤其是在裂縫處，有助于修復和強化這些區(qū)域。聚合網(wǎng)狀顆粒具有獨特的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能夠在混凝土中形成有效的水分和空氣通道，減少泌水和氣孔，提高混凝土的整體均勻性和耐久性。其表面的聚合改性層能夠與水泥基體良好結(jié)合，提升混凝土的抗裂和防滲性能。硫鋁酸鈣的膨脹性質(zhì)與微硅粉的孔隙填充能力相結(jié)合，能夠在混凝土硬化過程中補償收縮，同時填充因干燥或溫度變化引起的微裂縫，共同作用減少裂縫的形成。微硅粉的凝膠體與聚合網(wǎng)狀顆粒的結(jié)合，提供了一種機械和化學雙重作用，增強了混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高了抗壓強度和耐磨性。聚合網(wǎng)狀顆粒的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與微硅粉的凝膠體共同形成了一個更加致密的保護層，提高了混凝土的抗?jié)B性和耐久性。在混凝土出現(xiàn)裂縫時，硫鋁酸鈣的膨脹性質(zhì)和微硅粉的凝膠體能夠迅速反應，填充裂縫，實現(xiàn)自修復，減少了外部修復的需求和維護成本。這三種材料的協(xié)同作用不僅提升了混凝土的抗裂和防滲性能，還通過改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增強了其整體的力學性能和耐久性。綜上所述，通過這種特定的膨脹填料組合，混凝土的性能得到了全面的提升，包括更好的抗裂性、抗?jié)B性、耐久性和自修復能力，使其適用于更廣泛的應用場景，尤其是那些對混凝土性能要求較高的工程。

21、優(yōu)選的，所述聚合網(wǎng)狀顆粒的制備方法，包括以下步驟：

22、s81、按照質(zhì)量份數(shù)，將1份氯化鋯、10份丁烯二酸和0.1份冰乙酸溶于350份n,n二甲基甲酰胺中，通過溶劑熱反應，得到鋯納米顆粒；

23、s82、按照質(zhì)量份數(shù)，將10份n-異丙基丙烯酰胺、1份海藻酸鈉、0.01份n，n-亞甲基雙丙烯酰胺混合后，加入120份去離子水，在室溫下將混合溶液攪拌均勻后，通入氮氣驅(qū)氧30min后加入0.1份過硫酸銨，在劇烈攪拌下加入0.2份caso4和3份鋯納米顆粒，攪拌后迅速將混合溶液倒入至容器，放入4-6℃冰箱冷藏；反應16h后將樣品置于去離子水中浸泡36h，最后將樣品用-35℃凍干機預冷凍24h干燥后，得到聚合網(wǎng)狀顆粒。

24、通過采用上述技術(shù)方案，聚合網(wǎng)狀顆粒的制備方法涉及多個化學和物理步驟，這些步驟設(shè)計以增強其在混凝土中的功能性。聚合網(wǎng)狀顆粒的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能夠在混凝土內(nèi)部形成一種“微骨架”，有助于分散和吸收由外部負載或環(huán)境變化引起的應力，從而減少裂縫的形成和發(fā)展。聚合網(wǎng)狀顆粒的表面和內(nèi)部孔隙能夠有效地與混凝土基體結(jié)合，減少水分和有害化學物質(zhì)的滲透，提高混凝土的耐久性和防護性能。聚合網(wǎng)狀顆粒在混凝土中均勻分布，有助于改善混凝土的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，使其更加密實，從而提高混凝土的整體力學性能。聚合網(wǎng)狀顆粒與膨脹填料(如硫鋁酸鈣和微硅粉)共同作用，可以在混凝土出現(xiàn)裂縫時，通過物理和化學反應填充裂縫，實現(xiàn)自修復，延長混凝土的使用壽命。聚合網(wǎng)狀顆粒與其他膨脹填料的協(xié)同作用，不僅提高了混凝土的抗裂和防滲性能，還增強了混凝土的抗壓強度和耐磨性，使其在惡劣環(huán)境下也能保持良好的性能。綜上所述，通過這種特定的制備方法得到的聚合網(wǎng)狀顆粒，為混凝土提供了一種有效的內(nèi)部增強機制，與改性玻璃微珠、增強纖維和膨脹填料等其他組分共同作用，顯著提升了混凝土的綜合性能。

25、優(yōu)選的，所述高效減水劑為聚羥酸系高效減水劑，減水率為30％。

26、第二方面，本技術(shù)提供一種高強混凝土的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

27、作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本技術(shù)還提供上述一種高強混凝土的制備方法，包括以下步驟：按照質(zhì)量份數(shù)，將水泥、改性玻璃微珠、骨料、粉煤灰、氫氧化鈣、增強纖維、膨脹填料、高效減水劑和水拌合、成型、脫模，得到高強混凝土。

28、綜上所述，本技術(shù)的有益技術(shù)效果：

29、1.提高混凝土的力學性能：通過改性玻璃微珠的增加比表面積和孔隙率，使得混凝土能夠更充分地吸附其他原料成分，減少材料損失，并在微觀層面上改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，從而提高其抗壓強度和劈裂抗拉強度。氫氧化鈣與粉煤灰中的二氧化硅發(fā)生的火山灰反應生成c-s-h和c-a-s-h凝膠，進一步提升了混凝土的抗壓強度。

30、2.增強混凝土的耐久性和抗裂性：改性聚丙烯纖維的加入，通過其良好的延展性和耐熱、耐酸堿性，有效抵御塑性收縮和溫度驟變引起的脆性裂縫，提高了混凝土的防裂屬性。聚合網(wǎng)狀顆粒的三維網(wǎng)狀孔隙結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的粘結(jié)性能，顯著提高了混凝土的抗裂和防滲性能，防止開裂和滲漏水。

31、3.改善混凝土的工作性和抗?jié)B性：高效減水劑的使用減少了混凝土的水膠比，提高了混凝土的流動性和易泵性，同時降低了滲透性，提高了混凝土的密實度和耐久性。改性聚丙烯纖維的加入減少了混凝土內(nèi)部的滲水通道，提高了防水性能和抗?jié)B能力。

32、4.提升混凝土的自修復能力和耐磨性：膨脹填料組分中的硫鋁酸鈣和微硅粉能夠迅速與水反應，生成鈣礬石和氫氧化鈣晶體，填充孔隙和裂縫，實現(xiàn)裂縫的自修復，提高混凝土的抗壓強度和耐磨性。

33、5.減少溫度裂縫和提高抗凍能力：石灰石碎石和玄武巖碎石作為骨料，有助于改善混凝土的收縮性能，減少因溫度變化引起的裂縫。改性聚丙烯纖維能夠幫助混凝土緩解因溫度變化產(chǎn)生的內(nèi)應力，防止微小裂縫的產(chǎn)生，提高在低溫環(huán)境下的抗凍能力。