本发明属于建筑材料
技术领域：
，特别涉及一种高抗冲击韧性的ecc混凝土及其制备方法。
背景技术：
：混凝土作为应用最广的建筑材料，但素混凝土存在结构极限拉应变小、抗拉强度低、易开裂、冲击韧性差、脆性大等缺陷，为此人们不断在素混凝土中外掺材料，增强其力学性能，如外掺钢纤维、有机合成纤维。有机合成纤维包括聚乙烯醇(pva)纤维、聚乙烯(pe)纤维、聚丙烯(pp)纤维等，其中又以聚乙烯醇(pva)纤维最具代表性，作为少数结晶性的水溶性高分子材料，具有优异的亲水性、成纤性、表面特性、耐酸碱性和力学性能，其适量掺入混凝土中可增强混凝土的抗折强度、抗冲击性能、极限拉应变、抗裂性等指标。在欧美、日本等发达国家，聚乙烯醇纤维混凝土已广泛应用于路基桥面的铺设，也出台了专门的纤维增强混凝土设计规范。目前配制ecc(工程用水泥基复合材料)的pva纤维主要由日本的可乐丽公司生产，成本较高，使ecc混凝土在工程中大规模应用十分困难。事实上，我国pva纤维的质量和生产规模均达到了国际先进水平，单位成本也较低。但国产pva纤维按目前常用配合比不能配置出具有优异性能ecc，其主要原因是其与水泥基体的黏结作用太强，在拔出过程中易拉断，从而不能满足准应变硬化条件，所以国产ecc的配合比需要重新设计。根据ecc的材料设计理论，可更改国产pva与日产pva在混凝土的混杂体积比，改善ecc混凝土的力学性能。目前国内学者专注于ecc混凝土在耐久性上的研究，少有关注ecc混凝土的冲击荷载，国外学者虽有在ecc混凝土的抗冲击韧性的研究，但采用的聚乙烯醇纤维基本是日产可乐丽公司生产，目前仍少有人研究国产pva纤维掺入ecc混凝土的抗冲击韧性。现我们可通过抗冲击性能的实验设计检验掺pva的ecc混凝土是否符合要求，实验可采用aci(美国混凝土协会)544委员会推荐的方法并参照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》进行落锤实验检验混凝土的抗冲击性能。现有的钢筋混凝土的混凝土配合比设计基本按照《普通混凝土配合比设计规范》进行，其中粉煤灰的掺量最大不能超过基准水泥用量的35％，水泥是高产能、高污染生产工艺的工业产品，减少水泥用量是对节能环保事业的巨大贡献。中国专利cn201711245538.9公开了一种沙漠砂pva纤维高性能混凝土，所述高性能混凝土的组成为水、水泥、粉煤灰、砂，所述砂由河砂与沙漠砂组成；材料中加入pva纤维，抗折强度和抗弯强度显著提升，高于普通混凝土；但该技术方案的纤维混凝土抗冲击载荷能力弱，抗冲击韧性较差。技术实现要素：本发明解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种高抗冲击韧性的ecc混凝土及其制备方法。为解决上述问题，本发明的技术方案如下：一种高抗冲击韧性的ecc混凝土，各组分质量比如下：水泥:粉煤灰:石英砂:水:减水剂:pva纤维＝1:1.48～1.52:0.723～0.727:0.74～0.78:0.024～0.026:0.053～0.055。优选地，所述pva纤维为国产ty-pva6纤维和/或日产ku-ⅱ纤维。优选地，所述的pva纤维的长度为6mm，直径为30～31μm，弹性模量≧35gpa，极限抗拉强度≧1200mpa，断裂伸长率3～8％。优选地，所述的水泥为标号为42.5级普通硅酸盐水泥。优选地，所述粉煤灰为市售ⅰ级粉煤灰。优选地，所述石英砂的粒径180～220目优选地，所述的减水剂为聚羧酸系减水剂，减水率≥26％。一种高冲击性ecc混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将所述石英砂、粉煤灰和50％的水泥干拌1min至干料充分混合，然后加入全部的水进行湿拌2min，配置成水泥混合砂浆；步骤2，分四次循环进行，每次将25％减水剂加入搅拌1.5min至拌合物呈流态，加12.5％水泥搅拌1min至所有颗粒被充分湿润；步骤3，缓慢沿着搅拌方向加入纤维全拌3min，使纤维分散均匀，得到混合砂浆；步骤4，将步骤3制得的混合砂浆倒入模具中，进行振捣，静置24h脱模，标准养护28天，得到高抗冲击韧性的ecc混凝土单元。相对于现有技术，本发明的优点如下，其一，本发明制备的高抗冲击韧性ecc混凝土的抗压强度达到41.9～46.1mpa，抗折强度8.5～11.6mpa，抗冲击韧性达到37531.13～48903.57n·m远远高于现有技术的普通混凝土的抗压强度32.2mpa，抗折强度4.6mpa，抗冲击韧性4172n·m；其二，本发明制备的高抗冲击韧性ecc混凝土作为一种具有一定应变硬化性能的混凝土材料，自身具有比较高的应变能力，与pva纤维相结合，可以进一步提高抗压强度和韧性；其三，本发明的ecc混凝土采用大量掺灰配合比，水泥与粉煤灰的比例达到了4:6，远超普通混凝土配合比的粉煤灰产量不能超过基准水泥用量的35％，实现了工业废料粉煤灰的二次利用；其四，本发明的ecc混凝土中混合日产pva纤维和国产pva纤维，测试掺杂后的抗压强度、抗折强度、抗冲击韧性等性能，可满足不同强度要求的工程抗冲击建筑试件的应用；其五，本发明的混凝土可实现一次性浇筑，有利于混凝土界面结合，提高混凝土的耐久性。具体实施方式实施例中，所述国产pva纤维采用国产ty-pva6纤维，所述日产pva纤维采用日产ku-ⅱ纤维。实施例1:一种高抗冲击性的ecc混凝土，由以下质量比的组分制备而成；水泥:粉煤灰:石英砂:水:减水剂:pva纤维(国产)＝1:a:b:c:d:e。a1.48～1.52d0.024～0.026b0.723～0.727e0.053～0.055c0.74～0.78所述的聚乙烯醇纤维的长度为6mm，直径为30～31μm，弹性模量≧35gpa，极限抗拉强度≧1200mpa，断裂伸长率3～8％；所述的水泥为标号为42.5级普通硅酸盐水泥；粉煤灰为市售ⅰ级粉煤灰；所述石英砂的粒径180～220目；所述的减水剂为聚羧酸系减水剂，减水率≥26％。上述高抗冲击性的ecc混凝土的制备方法，包括以下步骤：1)将全部的砂、粉煤灰和约50％的水泥干拌1min，然后加入全部的水进行湿拌2min，配置成水泥砂浆；2)分四次循环每次将25％减水剂加入搅拌1.5min至拌合物呈流态，加12.5％水泥搅拌1min至所有颗粒被充分湿润；3)缓慢沿着搅拌方向加入纤维全拌3min，使纤维分散均匀；4)将水泥砂浆注模振动成型，静置24h脱模，标准养护28天，得到高抗冲击韧性的ecc混凝土。实施例2：与实施例1的制备方法相同，不同之处在于：所述的混凝土单元试件由如下质量比组分制备而成；水泥:粉煤灰:石英砂:水:减水剂:pva纤维(国产):pva纤维(日产)＝1:a:b:c:d:e:f。a1.48～1.52d0.024～0.026b0.723～0.727e0.032～0.034c0.74～0.78f0.020～0.022实施例3：与实施例1的制备方法相同，不同之处在于：所述的混凝土单元试件由如下质量比组分制备而成；水泥:粉煤灰:石英砂:水:减水剂:pva纤维(日产)＝1:a:b:c:d:f。a1.48～1.52d0.024～0.026b0.723～0.727f0.053～0.055c0.74～0.78对比例1：与实施例1的制备方法相同，不同之处在于：所述的混凝土单元试件由如下质量比组分制备而成；水泥:粉煤灰:石英砂:水:减水剂:pva纤维(日产)＝1:0.11:0.67:0.44:0.025:0.023对比例2：与实施例1的配合比相同，不同之处在于，所述的混凝土单元件由如下制备方法制备：该制备方法包括以下步骤：1)将全部的干料包括砂、粉煤灰和水泥干拌1min，然后加入全部的水进行湿拌2min，配置成水泥砂浆；2)将所有减水剂加入搅拌1.5min至拌合物呈流态；3)缓慢沿着搅拌方向加入纤维全拌3min，使纤维分散均匀；4)将水泥砂浆注模振动成型，静置24h脱模，标准养护28天，得到高抗冲击韧性的ecc混凝土。实施例4：抗压强度、抗折强度测试：按照《水泥胶砂强度检验方法》(gb17671—1999)进行，采用40mm*40mm*160mm的棱柱体试件，标准养护至28d，进行抗压、抗折强度测试。抗冲击性能测试：参照aci(美国混凝土协会)544委员会推荐的方法进行落锤试验测定将实施例1～3以及对比例1～2和普通混凝土在相同条件下进行性能测试，结果如表1：表1项目抗压强度(mpa)抗折强度(mpa)冲击韧性(n·m)实施例141.911.637531.13实施例244.19.644420.40实施例346.18.548903.57对比例145.25.826693.37对比例241.111.335803.66普通混凝土32.204.64172由上表可知，本发明制备实施例1～3的高抗冲击韧性ecc混凝土的抗压强度达到41.9～46.1mpa，抗折强度8.5～11.6mpa，韧性指标达到37531.13～48903.57n·m。远远高于现普通混凝土的抗压强度32.2mpa，分别增强了30.1％，36.9％，43.2％；远高于普通混凝土的抗折强度4.6mpa，分别增强了152.2％，108.7％，84.8％；而最关键的冲击韧性分别达到了普通混凝土的8.99倍，10.65倍，11.72倍。对比例1为粉煤灰替代基准水泥量10％，pva质量比掺量为1.01％的配合比，实施例1～3的冲击韧性相比较对比例1的26693.37n·m，分别提高了40.6％，66.4％，83.2％。对比例2为采用常规制备方法制备的与实施例1相同配合比ecc混凝土，抗压强度降低了1.91％，抗折强度降低了2.59％，冲击韧性降低了4.60％。表明该发明所采用的制备方法在制备混凝土过程中能够使得纤维在水泥砂浆中搅拌更加均匀，pva纤维的乱向分布状态更佳，混凝土成型后性能更优。在冲击过程中，实施例1～3均表现出一定的韧性，具备良好多缝开裂特性，没有一条裂缝贯穿，而是破坏裂缝由中间向四周逐步开展，呈放射性分布，体现了“裂而不开，坏而不爆”的特点。需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围。当前第1页12