本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种高强度自愈混凝土。
【背景技术】
混凝土是现在广泛使用的建筑材料，但是在使用过程中在受力或其他因素作用下会出现损伤产生微裂缝，这些损伤是隐形的，但是如果不能及时修复，会造成混凝土的力学性能降低，甚至可能引发宏观裂缝，从而使水渗入导致钢筋锈蚀，降低混凝土结构的抗震能力和使用寿命。
为了实现混凝土的裂缝修复，基于微生物裂缝自修复研究较为广泛，微生物利用生物作用形成一些溶解度较低的有机和无机化合物填塞渗透性的多孔介质，达到降低渗透性和弥补裂缝的目的。微生物在潮湿环境里新陈代谢生成了尿素酶，之后水解为氨气和二氧化碳，二氧化碳与混凝土中空隙里溶解的钙离子发生反应生成碳酸钙沉淀，但是现有技术中微生物的代谢速度很难控制，修复效率通常很低，再者对于裂缝宽度较大的裂缝修复效果很差，且修复后的混凝土强度较差。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例提供了一种高强度自愈混凝土。
本申请提供了一种高强度自愈混凝土，该混凝土的原料的重量份组成为：硅酸盐水泥100-120份、水30-50份、二氧化碳发泡剂10-20份、分散剂20-30份、骨料55-65份、微生物复合物20-30份、改性纤维复合物20-30份、酚类抗氧剂1-3份、十八烷酸1-3份、改性间戊二烯石油树脂4-8份。
作为优选地，该混凝土的原料的重量份组成为：硅酸盐水泥110份、水40份、二氧化碳发泡剂15份、分散剂25份、骨料60份、微生物复合物20-30份、改性纤维复合物20-30份、酚类抗氧剂1-3份、十八烷酸1-3份、改性间戊二烯石油树脂4-8份。
作为优选地，所述分散剂由重量比为2:2:8:5:3:10瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、胶态二氧化硅、硅藻土、碳化硅粉、粉煤灰和酚醛树脂组成；所述分散剂的制备方法包括：
a、按重量份将2份瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵均匀分散在水中，搅拌均匀，制得溶液a，溶液a的含水量为80％；
b、按重量份将2份胶态二氧化硅均匀分散在乙醇中，搅拌均匀，制得溶液b；
c、将溶液a加入到溶液b中，其中溶液a和溶液b的重量份之比为2:1，搅拌均匀后，减压蒸除乙醇，并喷雾干燥至含水量为30％，制得混合浆料a；
d、按重量份将8份硅藻土、5份碳化硅粉、3份粉煤灰和10份酚醛树脂分散于水中，制得含水量为30％的混合浆料b；
e、将混合浆料b置于球磨机进行研磨，边研磨边滴加混合浆料a，滴毕后，继续研磨24h，喷雾干燥，过筛，制得分散剂。
作为优选地，所述改性纤维复合物的制备方法包括如下步骤：
a、选取40kg的聚丙烯纤维和20kg的纤维素纤维置于反应釜中混合均匀后，加入35kg的体积分数为75％的异丙醇水溶液，然后加入35kg的质量分数为35％的naoh水溶液和15kg的聚乙二醇400，边升温边搅拌，将温度控制在75-80℃，搅拌速率为2000r·min-1，反应40min；
b、保持75-80℃的温度条件下，继续加入35kg体积分数为95％的异丙醇水溶液，然后加入35kg的质量分数为50％的naoh水溶液和25kg的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，最后加入1kg质量分数为50％的ki水溶液，搅拌速率为3000r·min-1，反应40min；
c、纯化并干燥后得到改性纤维复合物。
作为优选地，所述微生物复合物的制备方法包括如下步骤：
a、选取羟乙基甲基纤维素1kg、聚丙烯酰胺1kg、亚磷酸酯类抗氧剂0.1kg、厌氧菌2kg、培养基3kg和去离子水7kg，置于高剪切乳化机内进行乳化，制得乳化液；
b、选取羟乙基-β-环糊精8kg和去离子水25kg，置于研磨机进行研磨，充分研磨制得糊状物；
c、将步骤a制得的乳化液加入步骤b制得到糊状物中，边加入边搅拌直至混合均匀，冷冻干燥，制得微生物复合物。
作为优选地，所述改性间戊二烯石油树脂的制备方法包括如下步骤：
选取间戊二烯石油树脂98kg置于熔融釜中，加热并搅拌直至熔融状态，然后添加亚磷酸酯类抗氧剂0.5kg和聚异丁烯丁二酸酐1.5kg，边加入边搅拌直至混合均匀，通过造粒机冷却造粒制得改性间戊二烯石油树脂。
作为优选地，所述骨料为珍珠岩。
另一方面本申请还提供了一种高强度自愈混凝土的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
a、按重量份选取硅酸盐水泥、分散剂、骨料、改性间戊二烯石油树脂和0.5倍重量份的水混合均匀，然后升温至300℃，并在100mpa的压力下，通入重量份的二氧化碳发泡剂，制得浆料a；
b、按重量份选取微生物复合物、改性纤维复合物、酚类抗氧剂、十八烷酸和0.5倍重量份的水在180℃的温度下，50mpa的压力下混合均匀，制得浆料b；
c、将浆料a与浆料b冷却至室温后混合均匀，搅拌，养护，制得混凝土。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：
本发明提供了一种自愈混凝土，通过特定的配比在一定程度上增加了自愈混凝土的强度和抗裂活性，同时也提升了自愈混凝土的自修复能力，延长了自愈混凝土的修复时间，还具有优良的耐久性和密实性。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
实施例1
本实施例提供了一种高强度自愈混凝土，该混凝土的原料的重量份组成为：硅酸盐水泥100kg、水30kg、二氧化碳发泡剂10kg、分散剂20kg、骨料55kg、微生物复合物20kg、改性纤维复合物20kg、酚类抗氧剂1kg、十八烷酸1kg、改性间戊二烯石油树脂4kg。
需要说明的是，
一、分散剂
分散剂由重量比为2:2:8:5:3:10瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、胶态二氧化硅、硅藻土、碳化硅粉、粉煤灰和酚醛树脂组成；所述分散剂的制备方法包括：
a、按重量份将2份瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵均匀分散在水中，搅拌均匀，制得溶液a，溶液a的含水量为80％；
b、按重量份将2份胶态二氧化硅均匀分散在乙醇中，搅拌均匀，制得溶液b；
c、将溶液a加入到溶液b中，其中溶液a和溶液b的重量份之比为2:1，搅拌均匀后，减压蒸除乙醇，并喷雾干燥至含水量为30％，制得混合浆料a；
d、按重量份将8份硅藻土、5份碳化硅粉、3份粉煤灰和10份酚醛树脂分散于水中，制得含水量为30％的混合浆料b；
e、将混合浆料b置于球磨机进行研磨，边研磨边滴加混合浆料a，滴毕后，继续研磨24h，喷雾干燥，过筛，制得分散剂。
二、改性纤维复合物
改性纤维复合物的制备方法包括如下步骤：
a、选取40kg的聚丙烯纤维和20kg的纤维素纤维置于反应釜中混合均匀后，加入35kg的体积分数为75％的异丙醇水溶液，然后加入35kg的质量分数为35％的naoh水溶液和15kg的聚乙二醇400，边升温边搅拌，将温度控制在75-80℃，搅拌速率为2000r·min-1，反应40min；
b、保持75-80℃的温度条件下，继续加入35kg体积分数为95％的异丙醇水溶液，然后加入35kg的质量分数为50％的naoh水溶液和25kg的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，最后加入1kg质量分数为50％的ki水溶液，搅拌速率为3000r·min-1，反应40min；
c、纯化并干燥后得到改性纤维复合物。
三、微生物复合物
微生物复合物的制备方法包括如下步骤：
a、选取羟乙基甲基纤维素1kg、聚丙烯酰胺1kg、亚磷酸酯类抗氧剂0.1kg、厌氧菌2kg、培养基3kg和去离子水7kg，置于高剪切乳化机内进行乳化，制得乳化液；
b、选取羟乙基-β-环糊精8kg和去离子水25kg，置于研磨机进行研磨，充分研磨制得糊状物；
c、将步骤a制得的乳化液加入步骤b制得到糊状物中，边加入边搅拌直至混合均匀，冷冻干燥，制得微生物复合物。
四、改性间戊二烯石油树脂
改性间戊二烯石油树脂的制备方法包括如下步骤：
选取间戊二烯石油树脂98kg置于熔融釜中，加热并搅拌直至熔融状态，然后添加亚磷酸酯类抗氧剂0.5kg和聚异丁烯丁二酸酐1.5kg，边加入边搅拌直至混合均匀，通过造粒机冷却造粒制得改性间戊二烯石油树脂。
上述高强度自愈混凝土的制备方法包括如下步骤：
a、按重量份选取硅酸盐水泥、分散剂、骨料、改性间戊二烯石油树脂和0.5倍重量份的水混合均匀，然后升温至300℃，并在100mpa的压力下，通入重量份的二氧化碳发泡剂，制得浆料a；
b、按重量份选取微生物复合物、改性纤维复合物、酚类抗氧剂、十八烷酸和0.5倍重量份的水在180℃的温度下，50mpa的压力下混合均匀，制得浆料b；
c、将浆料a与浆料b冷却至室温后混合均匀，搅拌，养护，制得混凝土。
实施例2
本实施例提供了一种高强度自愈混凝土，该混凝土的原料的重量份组成为：硅酸盐水泥110kg、水40kg、二氧化碳发泡剂15kg、分散剂25kg、骨料60kg、微生物复合物25kg、改性纤维复合物25kg、酚类抗氧剂2kg、十八烷酸2kg、改性间戊二烯石油树脂6kg。
实施例2中各原料以及混凝土的制备方法与实施例1完全相同。
实施例3
本实施例提供了一种高强度自愈混凝土，该混凝土的原料的重量份组成为：硅酸盐水泥120kg、水50kg、二氧化碳发泡剂20kg、分散剂30kg、骨料65kg、微生物复合物30kg、改性纤维复合物30kg、酚类抗氧剂3kg、十八烷酸3kg、改性间戊二烯石油树脂8kg。
实施例2中各原料以及混凝土的制备方法与实施例1完全相同。
对比例1
对比例1提供了一种高强度自愈混凝土，该混凝土的原料的重量份组成为：
硅酸盐水泥110kg、水40kg、二氧化碳发泡剂15kg、分散剂25kg、骨料60kg、微生物复合物25kg、改性纤维复合物25kg、酚类抗氧剂2kg、聚丙烯酰胺2kg、改性间戊二烯石油树脂6kg。
对比例1中各原料以及混凝土的制备方法与实施例1完全相同。
对比例2
对比例2提供了一种高强度自愈混凝土，该混凝土的原料的重量份组成为：
硅酸盐水泥110kg、水40kg、二氧化碳发泡剂15kg、分散剂25kg、骨料60kg、微生物复合物25kg、改性纤维复合物25kg、酚类抗氧剂2kg、十八烷酸2kg、酚醛树脂6kg。
对比例2中各原料以及混凝土的制备方法与实施例1完全相同。
对比例3
对比例3提供了一种高强度自愈混凝土，该混凝土的原料的重量份组成为：
硅酸盐水泥110kg、水40kg、二氧化碳发泡剂15kg、分散剂25kg、骨料60kg、微生物复合物25kg、改性纤维复合物25kg、十八烷酸2kg、改性间戊二烯石油树脂6kg。
对比例3中各原料以及混凝土的制备方法与实施例1完全相同。
对比例4
对比例3提供了一种高强度自愈混凝土，该混凝土的原料的重量份组成为：
硅酸盐水泥110kg、水40kg、分散剂25kg、骨料60kg、微生物复合物25kg、改性纤维复合物25kg、酚类抗氧剂2kg、十八烷酸2kg、改性间戊二烯石油树脂6kg。
对比例4中各原料以及混凝土的制备方法与实施例1完全相同。
对比例5
对比例提5供了一种高强度自愈混凝土，该混凝土的原料的重量份组成为：硅酸盐水泥110kg、水40kg、二氧化碳发泡剂15kg、分散剂25kg、骨料60kg、微生物复合物25kg、改性纤维复合物25kg、酚类抗氧剂2kg、十八烷酸2kg、间戊二烯石油树脂6kg。
对比例5中除间戊二烯石油树脂未改性外其余各原料以及混凝土的制备方法与实施例1完全相同。
对比例6
对比例6提供了一种高强度自愈混凝土，该混凝土的原料的重量份组成为：硅酸盐水泥110kg、水40kg、二氧化碳发泡剂15kg、分散剂25kg、骨料60kg、微生物复合物25kg、改性聚丙烯纤维25kg、酚类抗氧剂2kg、十八烷酸2kg、改性间戊二烯石油树脂6kg。
其中，改性聚丙烯纤维的制备方法包括如下步骤：
a、选取60kg的聚丙烯纤维置于反应釜中混合均匀后，加入35kg的体积分数为75％的异丙醇水溶液，然后加入35kg的质量分数为35％的naoh水溶液和15kg的聚乙二醇400，边升温边搅拌，将温度控制在75-80℃，搅拌速率为2000r·min-1，反应40min；
b、保持75-80℃的温度条件下，继续加入35kg体积分数为95％的异丙醇水溶液，然后加入35kg的质量分数为50％的naoh水溶液和25kg的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，最后加入1kg质量分数为50％的ki水溶液，搅拌速率为3000r·min-1，反应40min；
c、纯化并干燥后得到改性聚丙烯纤维。
对比例6中除改性纤维以外的其余各原料以及混凝土的制备方法与实施例1完全相同。
对比例7
对比例6提供了一种高强度自愈混凝土，该混凝土的原料的重量份组成为：硅酸盐水泥110kg、水40kg、二氧化碳发泡剂15kg、分散剂25kg、骨料60kg、微生物复合物25kg、改性纤维复合物25kg、酚类抗氧剂2kg、十八烷酸2kg、改性间戊二烯石油树脂6kg。
其中所述微生物复合物的制备方法包括如下步骤：
a、选取羧甲基纤维素1kg、聚丙烯酰胺1kg、亚磷酸酯类抗氧剂0.1kg、厌氧菌2kg、培养基3kg和去离子水7kg，置于高剪切乳化机内进行乳化，制得乳化液；
b、选取羟乙基-β-环糊精8kg和去离子水25kg，置于研磨机进行研磨，充分研磨制得糊状物；
c、将步骤a制得的乳化液加入步骤b制得到糊状物中，边加入边搅拌直至混合均匀，冷冻干燥，制得微生物复合物。
对比例7中除微生物复合物的其余各原料以及混凝土的制备方法与实施例1完全相同。
对比例8
本实施例提供了一种高强度自愈混凝土，该混凝土的原料的重量份组成为：硅酸盐水泥110kg、水40kg、二氧化碳发泡剂15kg、分散剂25kg、骨料60kg、微生物复合物25kg、改性纤维复合物25kg、酚类抗氧剂2kg、十八烷酸2kg、改性间戊二烯石油树脂6kg。
其中，分散剂由重量比为8:5:3:10的膨润土、碳化硅粉、粉煤灰和酚醛树脂组成。
对比例8中除分散剂以外的其余各原料以及混凝土的制备方法与实施例1完全相同。
表1中的测试数据是基于gbj107-87《混凝土强度检测评定标准》和gb50081《普通混凝土力学性能试验标准方法》测得的，具体请参考表1。
表1.混凝土性能测试结果
本发明提供的高强度自愈混凝土，通过特定的配比和制备方法在一定程度上增加了抗折和抗压强度，同时也提升了混凝土的自修复能力，延长了混凝土的修复时间，具有更强的耐久性和密实性，修复后混凝土强度回复率较高，通过以上实施例和对比例可以看出本发明的高强度自愈混凝土各组份之间具有协同作用，当有组份被替换时，混凝土的抗折和抗压强度明显下降，回复率也明显降低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。