本发明涉及混凝土领域，具体涉及一种超高韧性混凝土及其制备方法。
背景技术：
普通混凝土由胶凝材料、粗、细骨材和水按适当比例配置，再经硬化而成的人工石材。从对混凝土的断面宏观检测看，混凝土由不同尺寸和形状的骨料颗粒和不连续的起胶结性介质的水化水泥浆体构成，从微观角度看在微结构中此两相既不是彼此均匀分布的，微结构本身也不是匀质的。邻近大颗粒骨料的水泥浆体的微结构通常与体系中的水泥浆或砂浆本体存在较大差异，即界面过渡区。由于混凝土中水泥浆本体和界面过渡区两者都含有不均匀分布的、不同类型与数量的固相、孔隙和微裂缝，所以使得混凝土易受外界环境的影响而导致混凝土微裂缝扩展，有害物质侵入造成混凝土劣化，降低混凝土耐久性，影响混凝土构筑物的使用寿命；同时现有混凝土的抗压弹模低，抗压强度以及弯拉强度也具有进一步提升的空间
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种超高韧性混凝土及其制备方法，所得混凝土具有高抗压强度、高抗拉强度，并能保持超高延性，具备良好的耗能能力及弹性模量。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种超高韧性混凝土，由以下重量份的组分制备而成：
水泥380-580份、矿渣粉150-170份、粉煤灰250-380份、石英砂200-400份、竹材酚醇液化树脂13-15份、聚丙烯树脂13-18份、羧甲基纤维素0.5-1.5份、核壳丙烯酸弹性乳液23-47份、耐化学品改性剂5-10份、竹纤维14-18份、纳米硅颗粒2.5-8.5份、纳米碳酸钙7-13份、阴离子聚丙烯酰胺3-5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵3.7-8.3份、聚乙二醇丙烯酸酯0.4-1份、丙烯酸乳液20-30份、高强仿钢丝纤维3-6份、cfrp筋4-8份、水190-270份。
优选地，由以下重量份的组分制备而成：
水泥380份、矿渣粉150份、粉煤灰250份、石英砂200份、竹材酚醇液化树脂13份、聚丙烯树脂13份、羧甲基纤维素0.5份、核壳丙烯酸弹性乳液23份、耐化学品改性剂5份、竹纤维14份、纳米硅颗粒2.5份、纳米碳酸钙7份、阴离子聚丙烯酰胺3份、聚二甲基二烯丙基氯化铵3.7份、聚乙二醇丙烯酸酯0.4份、丙烯酸乳液20份、高强仿钢丝纤维3份、cfrp筋4份、水190份。
优选地，由以下重量份的组分制备而成：
水泥580份、矿渣粉170份、粉煤灰380份、石英砂400份、竹材酚醇液化树脂15份、聚丙烯树脂18份、羧甲基纤维素1.5份、核壳丙烯酸弹性乳液47份、耐化学品改性剂10份、竹纤维18份、纳米硅颗粒8.5份、纳米碳酸钙13份、阴离子聚丙烯酰胺5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵8.3份、聚乙二醇丙烯酸酯1份、丙烯酸乳液30份、高强仿钢丝纤维6份、cfrp筋8份、水270份。
优选地，由以下重量份的组分制备而成：
水泥480份、矿渣粉160份、粉煤灰315份、石英砂300份、竹材酚醇液化树脂14份、聚丙烯树脂15.5份、羧甲基纤维素1份、核壳丙烯酸弹性乳液35份、耐化学品改性剂7.5份、竹纤维32份、纳米硅颗粒5.5份、纳米碳酸钙10份、阴离子聚丙烯酰胺4份、聚二甲基二烯丙基氯化铵6份、聚乙二醇丙烯酸酯0.7份、丙烯酸乳液25份、高强仿钢丝纤维4.5份、cfrp筋6份、水230份。
优选地，所述耐化学品改性剂含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂。
优选地，所述竹材酚醇液化树脂通过以下步骤制备所得：将苯酚、聚乙二醇-400、碳酸和竹材按1∶2∶1∶1.55的质量比混合，在140℃的条件下反应50min后，将温度降至50℃以下，依次加入适量40％naoh溶液和纳米水性粘合剂，在95℃条件下反应50min，得竹材酚醇液化树脂，40％naoh溶液的加入量为苯酚质量的2.34倍，纳米水性粘合剂的加入量为苯酚质量的2.67倍。
优选地，所述高强仿钢丝纤维的长度为5-20毫米。
阴离子聚丙烯酰胺、聚乙二醇丙烯酸酯、聚二甲基二烯丙基氯化铵等可聚合交联形成含阳离子、阴离子、非离子基团的网状结构，既可吸附阴离子，又能吸附阳离子，由于其定向的吸附作用大大提高了混凝土的流动性；引入全氟烷基的丙烯酸系添加剂作为耐化学品改性剂，该添加剂的迁移效率极高，在制备过程中即可完全迁移到表面形成一种保护膜，这层保护膜和水不相容且具有较强的耐酸碱的性能；纳米硅颗粒具有特殊的网状结构，与纳米碳酸钙配合，在混凝土浆体原有的网状结构的基础上建立一个新的网状结构，有效阻止了混凝土内部微裂纹的扩展，提高了混凝土的抗弯拉强度；竹纤维和高强仿钢丝纤维掺入到混凝土中呈乱向分布且相互搭接，起到加筋作用，承托骨料，防止骨料下沉出现离析，同时减少因泌水形成的连通孔隙，降低孔隙率，其次，在混凝土硬化过程中，各纤维乱向分布状态，可切断毛细孔通道，减小基体的失水面积以及毛细管失水收缩张力，阻碍水分的迁移，改善孔结构，从而提高混凝土的强度和抗渗性；丙烯酸乳液经反应后可逐渐生成丙烯酸树脂，可填充混凝土内部的间隙，提高其抗渗性，同时丙烯酸树脂本身具备的高韧性赋予混凝土较强的耐机械力性能；cfrp筋在结构中使用时可改善构件的耐久性，延长结构的使用寿命。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中的水泥采用p.042.5普通硅酸盐水泥，所述粉煤灰采用一级粉煤灰，所述石英砂采用80-140目的精制石英砂，矿渣粉为s105级矿渣粉或s115级矿渣粉。所述耐化学品改性剂含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂。所述竹材酚醇液化树脂通过以下步骤制备所得：将苯酚、聚乙二醇-400、碳酸和竹材按1∶2∶1∶1.55的质量比混合，在140℃的条件下反应50min后，将温度降至50℃以下，依次加入适量40％naoh溶液和纳米水性粘合剂，在95℃条件下反应50min，得竹材酚醇液化树脂，40％naoh溶液的加入量为苯酚质量的2.34倍，纳米水性粘合剂的加入量为苯酚质量的2.67倍。所述高强仿钢丝纤维的长度为5-20毫米
实施例1
一种超高韧性混凝土，由以下重量份的组分制备而成：
水泥380份、矿渣粉150份、粉煤灰250份、石英砂200份、竹材酚醇液化树脂13份、聚丙烯树脂13份、羧甲基纤维素0.5份、核壳丙烯酸弹性乳液23份、耐化学品改性剂5份、竹纤维14份、纳米硅颗粒2.5份、纳米碳酸钙7份、阴离子聚丙烯酰胺3份、聚二甲基二烯丙基氯化铵3.7份、聚乙二醇丙烯酸酯0.4份、丙烯酸乳液20份、高强仿钢丝纤维3份、cfrp筋4份、水190份。
实施例2
一种超高韧性混凝土，由以下重量份的组分制备而成：
水泥580份、矿渣粉170份、粉煤灰380份、石英砂400份、竹材酚醇液化树脂15份、聚丙烯树脂18份、羧甲基纤维素1.5份、核壳丙烯酸弹性乳液47份、耐化学品改性剂10份、竹纤维18份、纳米硅颗粒8.5份、纳米碳酸钙13份、阴离子聚丙烯酰胺5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵8.3份、聚乙二醇丙烯酸酯1份、丙烯酸乳液30份、高强仿钢丝纤维6份、cfrp筋8份、水270份。
实施例3
一种超高韧性混凝土，由以下重量份的组分制备而成：
水泥480份、矿渣粉160份、粉煤灰315份、石英砂300份、竹材酚醇液化树脂14份、聚丙烯树脂15.5份、羧甲基纤维素1份、核壳丙烯酸弹性乳液35份、耐化学品改性剂7.5份、竹纤维32份、纳米硅颗粒5.5份、纳米碳酸钙10份、阴离子聚丙烯酰胺4份、聚二甲基二烯丙基氯化铵6份、聚乙二醇丙烯酸酯0.7份、丙烯酸乳液25份、高强仿钢丝纤维4.5份、cfrp筋6份、水230份。
本发明实施例还提供了一种超高韧性混凝土的制备方法，包括如下步骤：
s1、按实施例1-实施例3所述的配方称取各组分，并加入到双螺杆挤出机中；在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出，冷却，得混合物料；所述的双螺杆挤出机的挤出温度为60-90℃之间，螺杆转速为200-500转/分钟；
s2、用提升机将所得的混合物料输送入成品匀化仓中，通过匀化仓底部产生的空气均化后即得。
经检测，本发明所得的混凝土的抗压强度约为160mpa，单向拉伸初裂强度可达到15mpa，极限强度接近25mpa，具有很高的拉压比，单向拉伸延性能保持在6％-10％，为现有uhpc材料的10倍延伸率以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。