本发明涉及混凝土技术领域，具体是一种水利工程用抗冲耐磨混凝土及其制备方法。
背景技术：
高速水流、含沙水流、推移质水流对水工建筑物的冲刷磨损和气蚀破坏一直是水工泄流建筑物如溢流坝、泄洪洞槽、泄水闸等常见的破坏方式，也一直是水利水电建设中长期关注、有待妥善解决的问题。据调查，我国运行中的大坝泄水建筑物有70％存在不同程度的冲磨破坏问题，有的甚至非常严重，不仅自身遭到破坏，而且危及其他建筑物的安全。
经常或周期性地受环境水作用的水工构筑物所用的混凝土。根据构筑物的大小，可分为大体积混凝土(如大坝混凝土)和一般混凝土。大体积混凝土又分为内部混凝土和外部混凝土。水工混凝土常用于水上、水下和水位变动区等部位。因其用途不同，技术要求也不同:常与环境水相接触时，一般要求具有较好的抗渗性；在寒冷地区、特别是在水位变动区应用时，要求具有较高的抗冻性；与侵蚀性的水相接触时，要求具有良好的耐蚀性；在大体积构筑物中应用时，为防止温度裂缝的出现，要求具有抵热性和低收缩性；在受高速水流冲刷的部位使用时，要求具有抗冲刷、耐磨及抗气蚀性等。水工混凝土是水利工程中，尤其是大型水利工程中最主要的建筑材料。中国近30年来建成的大、中型混凝土闸、坝达数百座,其中有的混凝土用量多达1000万米以上，如长江的葛洲坝工程和台湾省的德基大坝(坝高达180米)除此以外，河港、农田水利及地下防水工程中也都大量应用。
随着水利工程设施的不断发展，我们需要优质的更好性能的混凝土，然而目前的混凝土抗冲耐磨性都较差，使得整个水利工程都经受着很大的压力，因此，我们需要设计一种抗冲耐磨混凝土以满足着目前水利工程施工的需要。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种水利工程用抗冲耐磨混凝土及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，所述混凝土由以下重量份数的原料制成：改性玻璃纤维20-30份、改性竹制活性炭粉末15-25份、普通硅酸盐水泥70-80份、骨料30-40份、去离子水50-60份、减水剂5-10份。
作为本发明进一步的方案：所述混凝土由以下重量份数的原料制成：改性玻璃纤维22-28份、改性竹制活性炭粉末17-23份、普通硅酸盐水泥72-78份、骨料32-38份、去离子水52-58份、减水剂6-9份。
作为本发明进一步的方案：所述混凝土由以下重量份数的原料制成：改性玻璃纤维25份、改性竹制活性炭粉末20份、普通硅酸盐水泥75份、骨料35份、去离子水55份、减水剂7.5份。
作为本发明进一步的方案：所述骨料包括以下重量比重的组分为小石：中石：大石＝3:4:3。
作为本发明进一步的方案：所述减水剂为聚羧酸减水剂。
一种水利工程用抗冲耐磨混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)、改性玻璃纤维的制备：将巯基乙醇与去离子水配制成质量浓度为5-10％的巯基乙醇溶液，将聚乙二醇单甲醚与无水乙醇配制成质量浓度为15-25％的聚乙二醇单甲醚溶液，然后将将玻璃纤维置入巯基乙醇溶液中，在氮气保护下升温至75-85℃，并在该温度下加热搅拌40-50min，然后缓慢滴加聚二甲基二烯丙基氯化铵，以每分钟10-15滴的速度滴加完毕后，升温至95-100℃，并在该温度下加热搅拌20-30min，降温至70-75℃，加入聚乙二醇单甲醚溶液，并在该温度下加热搅拌20-30min，然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至140-150℃，并在该温度下加热30-40min，然后降至90-100℃，并在该温度下加热搅拌40-50min，制得改性玻璃纤维；
(2)、改性竹制活性炭粉末的制备：将竹屑与磷酸溶液混合并进行捏合10-30min，所述竹屑与所述磷酸溶液的浸渍比为1：1.4－1.6；所述竹屑的粒度为6－35目，所述竹屑的含水量为12－20％；所述磷酸溶液的浓度为50－55％，将捏合后的物料与400－650℃的烟气进行逆流直接接触3.5－4.5h，以使所述物料炭化并活化后得到活化料，所述活化料通过洗涤、干燥和粉碎研磨后，即得所述改性竹质活性炭粉末；
(3)、混合：将所述重量份数的普通硅酸盐水泥、骨料、去离子水和减水剂放入搅拌机中进行均匀混合，并保持一定的转速，混合时间为2-3h，混合过程中依次加入改性玻璃纤维和改性竹制活性炭粉末，即可制得所述抗冲耐磨混凝土。
作为本发明再进一步的方案：步骤(3)中，所述搅拌机转速为1000-1200r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
所述一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，设计合理，通过在目前普通硅酸盐水泥作为混凝土原料的基础上，添加改性玻璃纤维和改性竹制活性炭粉末作为原料配方，大大增加着混凝土的抗冲耐磨性能，同时玻璃纤维和竹制活性炭粉末来源广泛，节能环保，适合大批量生产需要，可靠性高，满足着水利工程的施工需要。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中，一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，所述混凝土由以下成分的原料制成：改性玻璃纤维、改性竹制活性炭粉末、普通硅酸盐水泥、骨料、去离子水、减水剂，所述骨料包括以下重量比重的组分为小石：中石：大石＝3:4:3，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
实施例1
本发明实施例1中，一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，所述混凝土由以下重量份数的原料制成：改性玻璃纤维20份、改性竹制活性炭粉末15份、普通硅酸盐水泥70份、骨料30份、去离子水50份、减水剂5份。
上述混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)、改性玻璃纤维的制备：将巯基乙醇与去离子水配制成质量浓度为5％的巯基乙醇溶液，将聚乙二醇单甲醚与无水乙醇配制成质量浓度为15％的聚乙二醇单甲醚溶液，然后将将玻璃纤维置入巯基乙醇溶液中，在氮气保护下升温至75℃，并在该温度下加热搅拌40min，然后缓慢滴加聚二甲基二烯丙基氯化铵，以每分钟10滴的速度滴加完毕后，升温至95℃，并在该温度下加热搅拌20min，降温至70℃，加入聚乙二醇单甲醚溶液，并在该温度下加热搅拌20min，然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至140℃，并在该温度下加热30min，然后降至90℃，并在该温度下加热搅拌40min，制得改性玻璃纤维；
(2)、改性竹制活性炭粉末的制备：将竹屑与磷酸溶液混合并进行捏合10min，所述竹屑与所述磷酸溶液的浸渍比为1：1.4；所述竹屑的粒度为6目，所述竹屑的含水量为12％；所述磷酸溶液的浓度为50％，将捏合后的物料与400℃的烟气进行逆流直接接触3.5h，以使所述物料炭化并活化后得到活化料，所述活化料通过洗涤、干燥和粉碎研磨后，即得所述改性竹质活性炭粉末；
(3)、混合：将所述重量份数的普通硅酸盐水泥、骨料、去离子水和减水剂放入搅拌机中进行均匀混合，并保持一定的转速，所述搅拌机转速为1000r/min，混合时间为2h，混合过程中依次加入改性玻璃纤维和改性竹制活性炭粉末，即可制得所述抗冲耐磨混凝土。
实施例2
本发明实施例2中，一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，所述混凝土由以下重量份数的原料制成：改性玻璃纤维30份、改性竹制活性炭粉末25份、普通硅酸盐水泥80份、骨料40份、去离子水60份、减水剂10份。
上述混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)、改性玻璃纤维的制备：将巯基乙醇与去离子水配制成质量浓度为10％的巯基乙醇溶液，将聚乙二醇单甲醚与无水乙醇配制成质量浓度为25％的聚乙二醇单甲醚溶液，然后将将玻璃纤维置入巯基乙醇溶液中，在氮气保护下升温至85℃，并在该温度下加热搅拌50min，然后缓慢滴加聚二甲基二烯丙基氯化铵，以每分钟15滴的速度滴加完毕后，升温至100℃，并在该温度下加热搅拌30min，降温至75℃，加入聚乙二醇单甲醚溶液，并在该温度下加热搅拌30min，然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至150℃，并在该温度下加热40min，然后降至100℃，并在该温度下加热搅拌50min，制得改性玻璃纤维；
(2)、改性竹制活性炭粉末的制备：将竹屑与磷酸溶液混合并进行捏合30min，所述竹屑与所述磷酸溶液的浸渍比为1：1.6；所述竹屑的粒度为35目，所述竹屑的含水量为20％；所述磷酸溶液的浓度为55％，将捏合后的物料与650℃的烟气进行逆流直接接触4.5h，以使所述物料炭化并活化后得到活化料，所述活化料通过洗涤、干燥和粉碎研磨后，即得所述改性竹质活性炭粉末；
(3)、混合：将所述重量份数的普通硅酸盐水泥、骨料、去离子水和减水剂放入搅拌机中进行均匀混合，并保持一定的转速，所述搅拌机转速为1200r/min，混合时间为2-3h，混合过程中依次加入改性玻璃纤维和改性竹制活性炭粉末，即可制得所述抗冲耐磨混凝土。
实施例3
本发明实施例3中，一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，所述混凝土由以下重量份数的原料制成：改性玻璃纤维22份、改性竹制活性炭粉末17份、普通硅酸盐水泥72份、骨料32份、去离子水52份、减水剂6份。
上述混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)、改性玻璃纤维的制备：将巯基乙醇与去离子水配制成质量浓度为7.5％的巯基乙醇溶液，将聚乙二醇单甲醚与无水乙醇配制成质量浓度为20％的聚乙二醇单甲醚溶液，然后将将玻璃纤维置入巯基乙醇溶液中，在氮气保护下升温至80℃，并在该温度下加热搅拌45min，然后缓慢滴加聚二甲基二烯丙基氯化铵，以每分钟12.5滴的速度滴加完毕后，升温至97.5℃，并在该温度下加热搅拌25min，降温至72.5℃，加入聚乙二醇单甲醚溶液，并在该温度下加热搅拌25min，然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至145℃，并在该温度下加热35min，然后降至95℃，并在该温度下加热搅拌45min，制得改性玻璃纤维；
(2)、改性竹制活性炭粉末的制备：将竹屑与磷酸溶液混合并进行捏合20min，所述竹屑与所述磷酸溶液的浸渍比为1：1.5；所述竹屑的粒度为20目，所述竹屑的含水量为16％；所述磷酸溶液的浓度为52.5％，将捏合后的物料与525℃的烟气进行逆流直接接触4h，以使所述物料炭化并活化后得到活化料，所述活化料通过洗涤、干燥和粉碎研磨后，即得所述改性竹质活性炭粉末；
(3)、混合：将所述重量份数的普通硅酸盐水泥、骨料、去离子水和减水剂放入搅拌机中进行均匀混合，并保持一定的转速，所述搅拌机转速为1100r/min，混合时间为2.5h，混合过程中依次加入改性玻璃纤维和改性竹制活性炭粉末，即可制得所述抗冲耐磨混凝土。
实施例4
本发明实施例4中，一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，所述混凝土由以下重量份数的原料制成：改性玻璃纤维28份、改性竹制活性炭粉末23份、普通硅酸盐水泥78份、骨料38份、去离子水58份、减水剂9份。
上述混凝土的制备方法与实施例3相同。
实施例5
本发明实施例5中，一种水利工程用抗冲耐磨混凝土，所述混凝土由以下重量份数的原料制成：改性玻璃纤维25份、改性竹制活性炭粉末20份、普通硅酸盐水泥75份、骨料35份、去离子水55份、减水剂7.5份。
上述混凝土的制备方法与实施例3相同。
对比例1
除原料中不含有改性玻璃纤维外，其余配方原料与制备方法均与实施例5相同。
对比例2
除原料中不含有改性竹制活性炭粉末外，其余配方原料与制备方法均与实施例5相同。
对比例3
除原料中不含有改性玻璃纤维和改性竹制活性炭粉末，其余配方原料均与实施例5相同。
性能实验
采用dl/t5150—2001《水工混凝土试验规程》中的圆环法以及水下钢球法，进行抗冲磨强度试验，抗压强度采用jgj70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》中方法；其中混凝土干缩变形的试件放在温度为20℃±2℃，相对湿度为60％±5％的恒温干缩室养护，试件的尺寸为100mm×100mm×510mm，不同组别混凝土的混凝土测试结果见下表：
由上表得出，本发明是在各组分的共同作用下，特别是改性玻璃纤维和改性竹制活性炭粉末的存在，使得本发明制备得到的抗冲耐磨混凝土的抗冲磨强度和抗压强度明显提高，明显优于现有技术中普通的硅酸盐水泥所制备得到的混凝土。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。