本技術涉及建筑材料，尤其是涉及一種超高性能預拌綠色混凝土及其制備方法。

背景技術：

1、隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，混凝土作為最主要的建筑材料，其性能和環(huán)保性日益受到關注。傳統(tǒng)混凝土雖具有較高的強度，但在耐久性、抗裂性等方面仍有待提升。同時，隨著環(huán)保意識的提高，開發(fā)綠色環(huán)保、高性能的混凝土材料成為行業(yè)發(fā)展的重要方向。當前市場上的高性能混凝土多采用特殊添加劑和增強材料來提升性能，但往往成本高昂且環(huán)保性不佳。因此，如何在保證混凝土高性能的同時，實現(xiàn)環(huán)保和成本控制，成為本領域亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述至少一種技術問題，開發(fā)一種環(huán)保、抗裂性能強以及抗壓強度較高的混凝土，本技術提供一種超高性能預拌綠色混凝土及其制備方法。

2、第一方面，本技術提供一種超高性能預拌綠色混凝土，所述混凝土包括下述質量份數(shù)的原料：

3、水泥375-430份；

4、砂670-729份；

5、碎石830-900份；

6、粉煤灰60-75份；

7、秸稈灰45-55份；

8、硅灰25-30份；

9、納米二氧化硅10-15份；

10、聚丙烯酸乳液30-55份；

11、水120-125份；

12、減水劑8-11份；

13、激發(fā)劑7-11份；

14、消泡劑1.5-2.3份；

15、減縮劑7-10份；

16、所述馬來酸改性凹凸棒土13-20份；

17、椰油酰胺丙基甜菜堿改性纖維26-40份；

18、所述椰油酰胺丙基甜菜堿改性纖維由椰油酰胺丙基甜菜堿對纖維改性制得；所述纖維選自椰殼纖維和苧麻纖維的至少一種。

19、通過采用上述技術方案，本技術提出了一種超高性能預拌綠色混凝土及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有混凝土存在的技術問題，如環(huán)保性不足、抗裂性差及抗壓強度較低等問題。該混凝土配方通過精心選擇和配比多種原材料，旨在提供一種既環(huán)保又能顯著提升混凝土性能的解決方案。具體而言，該混凝土包含以下主要成分：水泥作為基礎膠凝材料，負責混凝土的基本強度形成；砂和碎石作為骨料，增強混凝土的穩(wěn)定性與整體強度；粉煤灰作為一種工業(yè)副產品，可以改善混凝土的工作性能并提高其耐久性；秸稈灰作為農業(yè)廢棄物，不僅有助于增強混凝土的抗裂性，還增加了產品的環(huán)保屬性；硅灰和納米二氧化硅作為微細填充料，可以顯著提高混凝土的密實度和強度；聚丙烯酸乳液用于改善混凝土的黏結性能和降低滲透性；減水劑可減少用水量的同時保持或提高混凝土的流動性；激發(fā)劑可以促進膠凝材料的早期水化反應，加速混凝土硬化過程；消泡劑用于消除攪拌過程中產生的氣泡，提高混凝土的密實度；減縮劑有助于降低混凝土收縮，減少開裂風險；椰油酰胺丙基甜菜堿改性纖維和馬來酸改性凹凸棒土是兩個關鍵成分，它們對于提高混凝土的抗裂性能和抗壓強度起到了重要作用。椰油酰胺丙基甜菜堿改性纖維是一種經過特殊改性的天然纖維，來源于椰殼纖維或苧麻纖維等植物纖維。通過使用椰油酰胺丙基甜菜堿進行表面改性處理后，這種纖維能夠在混凝土中更好地分散，增強纖維與混凝土基體之間的界面結合力。這種改性纖維可以有效地抑制混凝土內部裂縫的發(fā)展，從而顯著提高混凝土的抗裂性能。此外，纖維的存在還能提高混凝土的韌性，使得混凝土在承受外力作用時能夠更好地吸收能量，進而提升其抗壓強度。馬來酸改性凹凸棒土則是一種經過馬來酸改性的天然礦物材料。這種改性后的凹凸棒土能夠更好地與混凝土中的其他組分相互作用，尤其是在水泥水化過程中發(fā)揮積極作用。馬來酸改性凹凸棒土可以改善混凝土的微觀結構，提高其致密度，從而顯著提升混凝土的抗?jié)B性和抗凍融能力。此外，它還能通過改善混凝土的微觀結構，減少孔隙率，進而提高混凝土的整體強度和抗裂性能。

20、通過上述技術方案，本技術提供的超高性能預拌綠色混凝土不僅具備卓越的力學性能和耐久性，而且在環(huán)保方面也表現(xiàn)出色，能夠有效降低建筑行業(yè)的碳足跡，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。此外，該混凝土在制備過程中易于操作，便于大規(guī)模生產和施工應用，對于提高建筑工程的質量和效率具有重要意義。

21、可選的，所述馬來酸改性凹凸棒土的制備方法如下：將凹凸棒土加入煅燒爐，在300-400℃下煅燒3-4小時，然后粉碎，按重量份，取10-20份粉碎的凹凸棒土加入到30-50份馬來酸溶液中，在80-100℃下攪拌處理60-90min，然后沉降分離，固體物質洗滌、干燥后得到馬來酸改性凹凸棒土。

22、通過采用上述技術方案，馬來酸改性凹凸棒土能夠顯著提高混凝土的抗裂性能和抗壓強度。具體來說，首先將凹凸棒土在300-400℃的溫度下煅燒3-4小時，這一過程有助于去除凹凸棒土中的水分和其他揮發(fā)性物質，提高其活性。隨后將其粉碎并加入到馬來酸溶液中，在80-100℃的溫度下進行攪拌處理60-90分鐘，這一處理過程使得馬來酸分子能夠更深入地滲透到凹凸棒土的微孔結構中，通過化學反應對凹凸棒土進行改性，提高了其與混凝土中其他組分的相容性和界面結合力。經過沉降分離、洗滌和干燥后得到的馬來酸改性凹凸棒土，由于其表面性質得到了優(yōu)化，能夠在混凝土中更均勻地分布，有效改善混凝土的微觀結構，減少孔隙率，提高混凝土的致密度。這種改性后的凹凸棒土還可以增強混凝土的抗?jié)B性和抗凍融能力，從而顯著提升混凝土的整體強度和耐久性。通過這種方式制備的馬來酸改性凹凸棒土不僅能夠有效提高混凝土的抗裂性能，還能增強其抗壓強度，滿足高性能混凝土的嚴格要求，同時也體現(xiàn)了綠色環(huán)保的理念。

23、可選的，所述馬來酸溶液的質量濃度為30-40％。

24、可選的，所述纖維由重量比為1:1的椰殼纖維和苧麻纖維混合制得。

25、通過采用上述技術方案，即按照1:1的重量比混合椰殼纖維和苧麻纖維制得的纖維，能夠顯著提高混凝土的抗裂性能和抗壓強度。具體來說，這種混合纖維利用了椰殼纖維和苧麻纖維各自的優(yōu)點：椰殼纖維具有良好的耐腐蝕性和較高的強度，而苧麻纖維則具有較好的柔韌性和較高的彈性模量。將這兩種纖維以1:1的比例混合使用，可以充分利用它們的互補優(yōu)勢，提高混凝土內部纖維網絡的均勻性和復雜性。這種混合纖維在混凝土中能夠更均勻地分散，有效地抑制混凝土內部裂縫的發(fā)生和發(fā)展，從而顯著提高混凝土的抗裂性能。此外，混合纖維的加入還能增加混凝土的韌性，使其在承受外力作用時能夠更好地吸收能量，進而提升混凝土的抗壓強度。通過這種方式制備的纖維不僅能夠顯著改善混凝土的性能，還體現(xiàn)了資源的有效利用和環(huán)保理念，符合高性能混凝土的發(fā)展需求。

26、可選的，所述椰油酰胺丙基甜菜堿改性椰殼纖維由重量比為(10-15)：(4-7)：(125-140)：(0.5-0.8)：(65-85)的纖維、氫氧化鈉、椰油酰胺丙基甜菜堿、鹽酸多巴胺以及溶劑制得。

27、通過采用上述技術方案，椰油酰胺丙基甜菜堿改性椰殼纖維能夠顯著提高混凝土的抗裂性能和抗壓強度。具體來說，這種改性纖維利用了椰殼纖維本身的高強度和良好的耐腐蝕性，通過椰油酰胺丙基甜菜堿的表面改性處理，增強了纖維與混凝土基體之間的界面結合力。改性過程中使用的氫氧化鈉能夠預先活化纖維表面，促進后續(xù)改性劑的吸附；而鹽酸多巴胺作為一種生物粘合劑，可以在纖維表面形成一層穩(wěn)定的聚合物涂層，進一步提高纖維與混凝土基體之間的粘結性能。這種改性纖維在混凝土中能夠更均勻地分散，有效地抑制混凝土內部裂縫的發(fā)生和發(fā)展，從而顯著提高混凝土的抗裂性能。此外，改性纖維的加入還能增加混凝土的韌性，使混凝土在承受外力作用時能夠更好地吸收能量，進而提升混凝土的抗壓強度。通過這種方式制備的改性纖維不僅能夠顯著改善混凝土的性能，還體現(xiàn)了資源的有效利用和環(huán)保理念，符合高性能混凝土的發(fā)展需求。

28、可選的，所述的溶劑選自trishcl緩沖液和無水乙醇的混合液，其中，所述trishcl緩沖液和無水乙醇的重量比為1：2。

29、可選的，所述椰油酰胺丙基甜菜堿改性椰殼纖維的制備方法為如下：

30、a1、用氫氧化鈉水溶液對纖維進行煮沸處理，再與溶劑混合制得第一混合液；

31、a2、將椰油酰胺丙基甜菜堿、鹽酸多巴胺混合，加入第一混合液在37℃下攪拌聚合1-2d，沖洗、烘干，制得椰油酰胺丙基甜菜堿改性纖維。

32、通過采用上述技術方案，首先使用氫氧化鈉水溶液對椰殼纖維進行煮沸處理，以活化纖維表面，隨后與溶劑混合制得第一混合液；接著將椰油酰胺丙基甜菜堿和鹽酸多巴胺混合，并加入到第一混合液中，在37℃下攪拌聚合1-2天，之后進行沖洗和烘干，最終制得改性纖維。這種改性纖維能夠顯著提高混凝土的抗裂性能，因為椰油酰胺丙基甜菜堿作為一種表面活性劑，可以改善纖維與混凝土基體之間的界面結合力，而鹽酸多巴胺則能通過其獨特的自組裝和交聯(lián)能力，增強纖維的附著力，從而提高混凝土的韌性。馬來酸改性凹凸棒土則是通過特定的熱處理和化學改性過程制備而成，這種方法能夠優(yōu)化凹凸棒土的表面性質，提高其與混凝土中其他組分的相容性，進而改善混凝土的微觀結構，提高其致密度和抗?jié)B性，最終增強混凝土的抗壓強度和耐久性。

33、可選的，所述馬來酸改性凹凸棒土和所述椰油酰胺丙基甜菜堿改性纖維的重量比為1：(1.8-2.4)。

34、通過采用上述技術方案，通過將這兩種關鍵成分以1：(1.8-2.4)的重量比混合使用，可以充分發(fā)揮它們各自的優(yōu)勢，協(xié)同作用于混凝土中，有效地抑制混凝土內部裂縫的發(fā)生和發(fā)展，顯著提高混凝土的抗裂性能和抗壓強度。此外，這種配合比的選擇也有助于優(yōu)化成本效益，確保混凝土不僅具有優(yōu)異的性能，而且在經濟性和環(huán)保性方面也表現(xiàn)出色，符合高性能混凝土的發(fā)展需求。

35、可選的，所述馬來酸改性凹凸棒土和所述椰油酰胺丙基甜菜堿改性纖維的總重量占所述混凝土總重量的1.6-2.5％。

36、第二方面，本技術提供一種超高性能預拌綠色混凝土的制備方法，所述混凝土的制備方法包括如下步驟：

37、s1、將水分為三等份，第一份水與減水劑混合，制得第一份混合液，第二份水與減縮劑和消泡劑混合，制得第二份混合液；

38、s2、將水泥、砂、碎石、粉煤灰、秸稈灰、硅灰、第三份水、聚丙烯溶液按順序混合，放置于盤式攪拌機中，攪拌1min；再加入椰油酰胺丙基甜菜堿改性纖維和馬來酸改性凹凸棒土，攪拌2-4min，再加入步驟s1制得的第一份混合液，攪拌3-5min，制得第三份混合液；

39、s3、往第三份混合液中加入激發(fā)劑，均勻攪拌3-5min，制得第四份混合液；

40、s4、往第四份混合液中加入第二份混合液，再攪拌23min至拌合料均勻，出料，制得混凝土拌合物、對混凝土拌合物進行成型、養(yǎng)護，制得所述超高性能預拌綠色混凝土。

41、通過采用上述技術方案，本技術的制備方法能夠確保各種添加劑和增強材料被充分分散和均勻混合，從而顯著提高混凝土的抗裂性能和抗壓強度。此外，通過精確控制每一步驟的操作條件，如攪拌時間和加入順序，能夠有效提高混凝土的工作性能，降低能耗，同時減少混凝土在生產過程中對環(huán)境的影響，符合高性能混凝土的發(fā)展趨勢和環(huán)保要求。

42、綜上所述，本發(fā)明包括以下至少一種有益技術效果：

43、1.本技術提供的超高性能預拌綠色混凝土不僅具備卓越的力學性能和耐久性，而且在環(huán)保方面也表現(xiàn)出色，能夠有效降低建筑行業(yè)的碳足跡，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。此外，該混凝土在制備過程中易于操作，便于大規(guī)模生產和施工應用，對于提高建筑工程的質量和效率具有重要意義。

44、2.椰油酰胺丙基甜菜堿改性椰殼纖維能夠顯著提高混凝土的抗裂性能和抗壓強度。具體來說，這種改性纖維利用了椰殼纖維本身的高強度和良好的耐腐蝕性，通過椰油酰胺丙基甜菜堿的表面改性處理，增強了纖維與混凝土基體之間的界面結合力。改性過程中使用的氫氧化鈉能夠預先活化纖維表面，促進后續(xù)改性劑的吸附；而鹽酸多巴胺作為一種生物粘合劑，可以在纖維表面形成一層穩(wěn)定的聚合物涂層，進一步提高纖維與混凝土基體之間的粘結性能。這種改性纖維在混凝土中能夠更均勻地分散，有效地抑制混凝土內部裂縫的發(fā)生和發(fā)展，從而顯著提高混凝土的抗裂性能。此外，改性纖維的加入還能增加混凝土的韌性，使混凝土在承受外力作用時能夠更好地吸收能量，進而提升混凝土的抗壓強度。通過這種方式制備的改性纖維不僅能夠顯著改善混凝土的性能，還體現(xiàn)了資源的有效利用和環(huán)保理念，符合高性能混凝土的發(fā)展需求。

45、3.馬來酸改性凹凸棒土能夠顯著提高混凝土的抗裂性能和抗壓強度。具體來說，首先將凹凸棒土在300-400℃的溫度下煅燒3-4小時，這一過程有助于去除凹凸棒土中的水分和其他揮發(fā)性物質，提高其活性。隨后將其粉碎并加入到馬來酸溶液中，在80-100℃的溫度下進行攪拌處理60-90分鐘，這一處理過程使得馬來酸分子能夠更深入地滲透到凹凸棒土的微孔結構中，通過化學反應對凹凸棒土進行改性，提高了其與混凝土中其他組分的相容性和界面結合力。經過沉降分離、洗滌和干燥后得到的馬來酸改性凹凸棒土，由于其表面性質得到了優(yōu)化，能夠在混凝土中更均勻地分布，有效改善混凝土的微觀結構，減少孔隙率，提高混凝土的致密度。這種改性后的凹凸棒土還可以增強混凝土的抗?jié)B性和抗凍融能力，從而顯著提升混凝土的整體強度和耐久性。通過這種方式制備的馬來酸改性凹凸棒土不僅能夠有效提高混凝土的抗裂性能，還能增強其抗壓強度，滿足高性能混凝土的嚴格要求，同時也體現(xiàn)了綠色環(huán)保的理念。

46、4.本技術的制備方法能夠確保各種添加劑和增強材料被充分分散和均勻混合，從而顯著提高混凝土的抗裂性能和抗壓強度。此外，通過精確控制每一步驟的操作條件，如攪拌時間和加入順序，能夠有效提高混凝土的工作性能，降低能耗，同時減少混凝土在生產過程中對環(huán)境的影響，符合高性能混凝土的發(fā)展趨勢和環(huán)保要求。