本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种基于橡胶纤维复合的高强度混凝土及其制备方法。
背景技术：
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，它是由胶凝材料，颗粒状集料(也称为骨料)，水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材，混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大，同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点，这些特点使其使用范围十分广泛，混凝土硬化后的最重要的力学性能，是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力，水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护，都直接影响混凝土的强度。
现有中国专利文献(公开号：cn105481323b)公开了一种碳纤维复合混凝土及其制备方法；所述复合混凝土的质量份组成如下：硅酸盐水泥5-10份、天然细河砂10-20份、碎石15-30份、硅灰3-6份、粉煤灰1-2份、减水剂3.5-7份、所述复合混凝土中还添加有短切碳纤维、钢纤维和棒状x型聚丙烯纤维，所述短切碳纤维的用量为混凝土总体积的0.8-2.1％，钢纤维的用量为混凝土总体积的0.2-0.5％，所述棒状x型聚丙烯纤维的用量为混凝土总体积的0.1-0.3％，纤维虽具有强度高，弹性膜量好等优点，但不同处理方法，所造成的混凝土强度会有很大区别。
中国专利文献(公开号：cn105712680b)公开了一种纤维复合混凝土；所述复合混凝土的质量份组成如下：硅酸盐水泥100-200份、细河砂200-400份、粉煤灰30-50份、硅灰8-12份、骨料500-800份、聚甲醛纤维6-12份、竹纤维3.6-6.4份、耐碱玻璃纤维4.8-8份、聚羧酸系减水剂25-35份、纤维素接枝壳聚糖8-12份、碳化硅1.2-4.8份、轻硅纤维阻裂增强剂4.8-8.8份、水泥砂浆消泡剂1.8-3.6份、防冻剂2.4-5.4份、阻锈剂5-8份，纤维之间黏结力较差，继而导致性能不完善。
技术实现要素：
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种基于橡胶纤维复合的高强度混凝土，该混凝土将纤维、橡胶预处理后提高其表面能，再将二者复合，可改善混凝土强度，具有较高的使用价值和良好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种基于橡胶纤维复合的高强度混凝土，包括以下重量份的原料：
硅酸盐水泥42-46份、细沙18-22份、预处理复合纤维24-28份、改性硅橡胶16-22份、硅灰石8-14份、聚羧酸减水剂5-9份、早强剂4-10份、膨胀绿泥石粉3-5份、八面沸石2-6份、石膏粉1-3份、去离子水18-24份。
优选地，所述基于橡胶纤维复合的高强度混凝土包括以下重量份的原料：
硅酸盐水泥43-46份、细沙19-22份、预处理复合纤维26-28份、改性硅橡胶18-22份、硅灰石11-14份、聚羧酸减水剂7-9份、早强剂6-10份、膨胀绿泥石粉4-5份、八面沸石3-6份、石膏粉2-3份、去离子水20-24份。
优选地，所述基于橡胶纤维复合的高强度混凝土包括以下重量份的原料：
硅酸盐水泥44份、细沙20份、预处理复合纤维26份、改性硅橡胶19份、硅灰石11份、聚羧酸减水剂7份、早强剂7份、膨胀绿泥石粉4份、八面沸石4份、石膏粉2份、去离子水21份。
优选地，所述预处理复合纤维的制备方法为将聚丙烯纤维、硅酸铝纤维进行切粒至粒径为30-40目，随后加入到混合机中，搅拌转速为115-125r/min，搅拌时间为6-10min，随后向其中加入环氧基硅烷偶联剂kh-560，再送入到回流装置中进行回流，回流温度为85-95℃，回流时间为15-25min，随后再过滤，干燥即得预处理复合纤维。
优选地，所述聚丙烯纤维、硅酸铝纤维物质的质量比为3:1。
优选地，所述改性硅橡胶制备方法为将硅橡胶进行切割至粒径为20-30目，随后向其中加入硅氟乳液、硅烷偶联剂kh171，进行超声分散，分散12-16min，随后再向其中加入硫化剂va-7，搅拌转速为115-125r/min，搅拌时间为15-25min，随后送入密炼机中密炼6-10min，密炼温度为65-75℃，随后再冷却至室温，即得改性硅橡胶。
优选地，所述早强剂为木质素、糖蜜酒精废液干粉、三乙醇胺按照重量比为(5-7):(3-5):3，经配料、均化和粉磨的工艺过程，制备而成。
优选地，所述早强剂为木质素、糖蜜酒精废液干粉、三乙醇胺按照重量比为6:4:3，经配料、均化和粉磨的工艺过程，制备而成。
优选地，所述石膏粉为脱硫石膏粉。
本发明还提供了一种制备基于橡胶纤维复合的高强度混凝土的方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将硅酸盐水泥、细沙、聚羧酸减水剂、早强剂、石膏粉、去离子水，加入到高速搅拌机中进行搅拌，搅拌速度155-175r/min，搅拌时间45-55min，得到混合物a；
步骤三，将膨胀绿泥石粉、八面沸石加入到球磨机中进行球磨，过30-40目，得到混合物b；
步骤四，将步骤二得到混合物a、混合物b、预处理复合纤维、改性硅橡胶、硅灰石加入高速混合机中混合，搅拌速度850-950r/min，搅拌时间为65-75min，即得本发明的基于橡胶纤维复合的高强度混凝土。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明通过将复合纤维预处理、硅橡胶改性，不仅增强其本身的性质，同时提高二者间分子作用力，继而使混凝土强度得到很大改善，添加的硅灰石具有针状纤维结构，作为混凝土原料的填料，可以进一步提高混凝土强度性能。
(2)本发明采用聚丙烯纤维、硅酸铝纤维按照重量比3:1进行混合，随后再通过环氧基硅烷偶联剂kh-560进行表面改性，二者本身具有高强度性质，进行复合改性后，强度进一步提高。
(3)硅橡胶在低温、高温条件下，仍能保持柔韧性、回弹性，将其掺杂硅氟乳液，硅氟乳液具有回弹性，再经偶联剂提高其表面能，增强黏结力，随后再通过固化剂形成交联网络结构，增强体系稳定性，继而提高混凝土强度。
(4)实施例3相对于对比例5，抗压强度提高了1.30mpa，弯拉强度提高了1.06mpa，从对比例1-3中得出，预处理复合纤维、改性硅橡胶对混凝土强度起到协同作用，此外，硅灰石对混凝土强度也有一定影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例，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。
实施例1.
本实施例的一种基于橡胶纤维复合的高强度混凝土，包括以下重量份的原料：
硅酸盐水泥42份、细沙18份、预处理复合纤维24份、改性硅橡胶16份、硅灰石8份、聚羧酸减水剂5份、早强剂4份、膨胀绿泥石粉3份、八面沸石2份、石膏粉1份、去离子水18份。
本实施例的预处理复合纤维的制备方法为将聚丙烯纤维、硅酸铝纤维进行切粒至粒径为30目，随后加入到混合机中，搅拌转速为115r/min，搅拌时间为6min，随后向其中加入环氧基硅烷偶联剂kh-560，再送入到回流装置中进行回流，回流温度为85℃，回流时间为15min，随后再过滤，干燥即得预处理复合纤维。
本实施例的聚丙烯纤维、硅酸铝纤维物质的质量比为3:1。
本实施例的改性硅橡胶制备方法为将硅橡胶进行切割至粒径为20目，随后向其中加入硅氟乳液、硅烷偶联剂kh171，进行超声分散，分散12min，随后再向其中加入硫化剂va-7，搅拌转速为115r/min，搅拌时间为15min，随后送入密炼机中密炼6min，密炼温度为65℃，随后再冷却至室温，即得改性硅橡胶。
本实施例的早强剂为木质素、糖蜜酒精废液干粉、三乙醇胺按照重量比为5:3:3，经配料、均化和粉磨的工艺过程，制备而成。
本实施例的石膏粉为脱硫石膏粉。
本实施例的一种制备基于橡胶纤维复合的高强度混凝土的方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将硅酸盐水泥、细沙、聚羧酸减水剂、早强剂、石膏粉、去离子水，加入到高速搅拌机中进行搅拌，搅拌速度155r/min，搅拌时间45min，得到混合物a；
步骤三，将膨胀绿泥石粉、八面沸石加入到球磨机中进行球磨，过30目，得到混合物b；
步骤四，将步骤二得到混合物a、混合物b、预处理复合纤维、改性硅橡胶、硅灰石加入高速混合机中混合，搅拌速度850r/min，搅拌时间为65min，即得本发明的基于橡胶纤维复合的高强度混凝土。
实施例2.
本实施例的一种基于橡胶纤维复合的高强度混凝土，包括以下重量份的原料：
硅酸盐水泥46份、细沙22份、预处理复合纤维28份、改性硅橡胶22份、硅灰石14份、聚羧酸减水剂9份、早强剂10份、膨胀绿泥石粉5份、八面沸石6份、石膏粉3份、去离子水24份。
本实施例的预处理复合纤维的制备方法为将聚丙烯纤维、硅酸铝纤维进行切粒至粒径为40目，随后加入到混合机中，搅拌转速为125r/min，搅拌时间为10min，随后向其中加入环氧基硅烷偶联剂kh-560，再送入到回流装置中进行回流，回流温度为95℃，回流时间为25min，随后再过滤，干燥即得预处理复合纤维。
本实施例的聚丙烯纤维、硅酸铝纤维物质的质量比为3:1。
本实施例的改性硅橡胶制备方法为将硅橡胶进行切割至粒径为30目，随后向其中加入硅氟乳液、硅烷偶联剂kh171，进行超声分散，分散16min，随后再向其中加入硫化剂va-7，搅拌转速为125r/min，搅拌时间为25min，随后送入密炼机中密炼10min，密炼温度为75℃，随后再冷却至室温，即得改性硅橡胶。
本实施例的早强剂为木质素、糖蜜酒精废液干粉、三乙醇胺按照重量比为7:5:3，经配料、均化和粉磨的工艺过程，制备而成。
本实施例的石膏粉为脱硫石膏粉。
本实施例的一种制备基于橡胶纤维复合的高强度混凝土的方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将硅酸盐水泥、细沙、聚羧酸减水剂、早强剂、石膏粉、去离子水，加入到高速搅拌机中进行搅拌，搅拌速度175r/min，搅拌时间55min，得到混合物a；
步骤三，将膨胀绿泥石粉、八面沸石加入到球磨机中进行球磨，过40目，得到混合物b；
步骤四，将步骤二得到混合物a、混合物b、预处理复合纤维、改性硅橡胶、硅灰石加入高速混合机中混合，搅拌速度950r/min，搅拌时间为75min，即得本发明的基于橡胶纤维复合的高强度混凝土。
实施例3.
本实施例的一种基于橡胶纤维复合的高强度混凝土，包括以下重量份的原料：
硅酸盐水泥44份、细沙20份、预处理复合纤维26份、改性硅橡胶19份、硅灰石11份、聚羧酸减水剂7份、早强剂7份、膨胀绿泥石粉4份、八面沸石4份、石膏粉2份、去离子水21份。
本实施例的预处理复合纤维的制备方法为将聚丙烯纤维、硅酸铝纤维进行切粒至粒径为35目，随后加入到混合机中，搅拌转速为120r/min，搅拌时间为8min，随后向其中加入环氧基硅烷偶联剂kh-560，再送入到回流装置中进行回流，回流温度为90℃，回流时间为20min，随后再过滤，干燥即得预处理复合纤维。
本实施例的聚丙烯纤维、硅酸铝纤维物质的质量比为3:1。
本实施例的改性硅橡胶制备方法为将硅橡胶进行切割至粒径为25目，随后向其中加入硅氟乳液、硅烷偶联剂kh171，进行超声分散，分散14min，随后再向其中加入硫化剂va-7，搅拌转速为120r/min，搅拌时间为20min，随后送入密炼机中密炼8min，密炼温度为70℃，随后再冷却至室温，即得改性硅橡胶。
本实施例的早强剂为木质素、糖蜜酒精废液干粉、三乙醇胺按照重量比为6:4:3，经配料、均化和粉磨的工艺过程，制备而成。
本实施例的石膏粉为脱硫石膏粉。
本实施例的一种制备基于橡胶纤维复合的高强度混凝土的方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将硅酸盐水泥、细沙、聚羧酸减水剂、早强剂、石膏粉、去离子水，加入到高速搅拌机中进行搅拌，搅拌速度160r/min，搅拌时间50min，得到混合物a；
步骤三，将膨胀绿泥石粉、八面沸石加入到球磨机中进行球磨，过30-40目，得到混合物b；
步骤四，将步骤二得到混合物a、混合物b、预处理复合纤维、改性硅橡胶、硅灰石加入高速混合机中混合，搅拌速度900r/min，搅拌时间为70min，即得本发明的基于橡胶纤维复合的高强度混凝土。
对比例1.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加预处理复合纤维。
对比例2.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加改性硅橡胶。
对比例3.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加预处理复合纤维、改性硅橡胶。
对比例4.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加硅灰石。
对比例5.
国专利文献(公开号：cn105712680b)公开了一种纤维复合混凝土中实施例1的原料及方法。
实施例3及对比例1-5性能测试结果如下
实施例3相对于对比例5，抗压强度提高了1.30mpa，弯拉强度提高了1.06mpa，从对比例1-3中得出，预处理复合纤维、改性硅橡胶对混凝土强度起到协同作用，此外，硅灰石对混凝土强度也有一定影响。
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。