本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种抗开裂抗冻混凝土。
背景技术
混凝土是当今最大宗的建筑工程材料，高性能混凝土代表了混凝土技术的发展方向。近年来，随着国内建筑业蓬勃发展，对建造过程中所消耗混凝土的强度和抗开裂性能的要求不断提高，但是混凝土的固有弱点是随着强度的不断提高，其韧性变差，脆性提高易产生裂缝，裂缝的出现、扩展会造成性能的降低，以致缩短寿命，在低温的条件下，混凝土其中的水分就会冻结，冻结之后的体积增大会使建筑物结构的表面剥落，限制了其应用。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗开裂抗冻混凝土，其强度高，韧性好，抗开裂性能和抗冻性能优异，使用寿命长。
本发明提出的一种抗开裂抗冻混凝土，其原料按重量份包括：普通硅酸盐水泥220-380份、浮石400-550份、煤矸石380-580份、中砂380-550份、聚丙烯纤维5-7份、植物纤维1-3份、玄武岩纤维2-5份、石灰石粉9-20份、金尾矿粉8-20份、铁尾矿粉8-18份、石膏1-3份、赤泥1-5份、玻化微珠2-8份、煅烧硅藻土1-3份、水150-170份、减水剂1-2.8份、橡胶粉2-8份、改性剂0.2-1.4份、乙二醇0.2-1份、多糖0.2-0.33份、早强剂2-3份。
优选地，所述中砂的平均粒径为0.3-0.5mm，堆积密度为1300-1400kg/m3，表观密度为2000-2500kg/m3。
优选地，所述植物纤维为黄麻纤维、椰壳纤维、棕纤维中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述石灰石粉的比表面积为650-680m2/kg。
优选地，所述减水剂按照以下工艺进行制备：将马来酸、柠檬酸与水混合，在45-65℃搅拌100-180min，加入三乙醇胺，升温至80-95℃，在密闭条件下反应300-400min，冷却后得到物料a；将单-(6-乙二胺-6-去氧)-β-环糊精与1-羟基苯并三唑加入二甲基甲酰胺中混合均匀，在冰水浴中加入物料a、n,n-二异丙基乙胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，搅拌反应5-7h，反应结束后加入丙酮中，过滤，洗涤、干燥得到物料b；将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、物料b与水混合均匀，在氮气的保护下升温至55-65℃，加入双氧水，加入丙烯酸、n-羟甲基丙烯酰胺、丙烯腈、抗坏血酸和巯基乙酸，搅拌反应30-50min，调节ph值为中性得到所述减水剂。
优选地，马来酸、柠檬酸、三乙醇胺的摩尔比为1：1：1；单-(6-乙二胺-6-去氧)-β-环糊精、物料a的摩尔比为4-8：1；甲基烯丙基聚氧乙烯醚、物料b、丙烯酸、n-羟甲基丙烯酰胺、丙烯腈的重量比为5-10：0.3-2：3-9：0.1-0.6：2-5。
优选地，所述橡胶粉的平均粒径为20-35目。
优选地，所述改性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或者多种与磷酸三丁酯的混合物。
优选地，所述多糖为普鲁兰多糖。
优选地，所述早强剂为硅酸钠、氧化钙、氧化铝、硫酸钡、二氧化硅、尿素的混合物，且硅酸钠、氧化钙、氧化铝、硫酸钡、二氧化硅、尿素的重量比为2-10：1-4：3-9：1-4：1-4：3-11。
本发明所述抗开裂抗冻混凝土，其原料中，加入了聚丙烯纤维、植物纤维和玄武岩纤维，三者配合后发挥正混杂效应，可以在受力上互相协调，发挥刚度增强作用和柔性增韧作用，提高了混凝土的强度和韧性；石灰石粉、石膏、赤泥、玻化微珠、煅烧硅藻土加入体系中，减少了水泥的用量，同时可与水泥中的物质发生化学反应，并可消耗水泥浆体中的氢氧化钙，提高混凝土抗硫酸盐侵蚀性能，同时填充于水泥颗粒之间，起到了减水增塑的作用，增加混凝土拌合物的流动性，从而改善混凝土的工作性能，并使混凝土的空隙减少，提高了混凝土的强度；金尾矿粉、铁尾矿粉配合加入体系中，延长了混凝土的初裂时间，提高了混凝土的抗裂性；在减水剂的制备过程中，首先以马来酸、柠檬酸与三乙醇胺为原料，控制反应的条件，使三乙醇胺中的羟基与马来酸和柠檬酸中的羧基发生了反应，得到了含双键和羧基的物料a；之后使单-(6-乙二胺基-6-去氧)-β-环糊精中的氨基与物料a中的羧基发生了反应，得到了物料b，以甲基烯丙基聚氧乙烯醚、物料b、丙烯酸、n-羟甲基丙烯酰胺和丙烯腈为原料发生了聚合反应，得到了所述减水剂，其分子中含有保塑性的酯基和羧基，酯基在碱性条件下发生水解产生羧基，从而与钙离子发生反应，形成可溶性钙盐，降低了水泥浆体中钙离子的浓度，延缓了氢氧化钙的生成，促进了水化硅酸钙凝胶产物的生成，提高了混凝土的强度，同时羧基对水泥颗粒的吸附作用强，分散保持性能也较强，赋予混凝土优异的保坍性，同时在分子中引入了β-环糊精结构，增大了其空间位阻，减弱了减水剂与掺合料的作用力，降低了拌合物的粘度，使所得减水剂在基体中的分散性和适用性更好，赋予混凝土优异的减水保坍性，另外，在分子中引入了酰胺基团，其氮原子的孤对电子可以与水泥浆体中的钙离子发生络合反应，形成可溶性钙盐络合物，使反应诱导期提前结束，促进钙矾石的生成，加快了水泥的水化进程，赋予水泥一定的早强作用；早强剂为硅酸钠、氧化钙、氧化铝、硫酸钡、二氧化硅、尿素的混合物，六者发挥协同作用，加速了水化，促使水化早期钙矾石大量生成，使水化产物间的紧密连接以及水泥石结构的致密程度增大，显著提高了混凝土的早期强度，同时与乙二醇配合，能使液相物的冰点下降，起到抗冻效果；改性剂具体选择十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或者多种与磷酸三丁酯的混合物，提高了混凝土的冲击强度和抗弯强度，同时防止了气泡的生成，保持了水泥的微观结构。
对本发明所述抗开裂抗冻混凝土进行性能检测，其28d抗压强度为66-72mpa，抗折强度为8.9-10.7mpa，依据国家标准进行抗裂实验，48h内未出现裂缝，抗裂性能好，抗冻等级为f250，30min坍落度为95-100mm。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种抗开裂抗冻混凝土，其原料按重量份包括：普通硅酸盐水泥380份、浮石400份、煤矸石580份、中砂380份、聚丙烯纤维7份、植物纤维1份、玄武岩纤维5份、石灰石粉9份、金尾矿粉20份、铁尾矿粉8份、石膏3份、赤泥1份、玻化微珠8份、煅烧硅藻土1份、水170份、减水剂1份、橡胶粉8份、改性剂0.2份、乙二醇1份、多糖0.2份、早强剂3份。
实施例2
本发明提出的一种抗开裂抗冻混凝土，其原料按重量份包括：普通硅酸盐水泥220份、浮石550份、煤矸石380份、中砂550份、聚丙烯纤维5份、植物纤维3份、玄武岩纤维2份、石灰石粉20份、金尾矿粉8份、铁尾矿粉18份、石膏1份、赤泥5份、玻化微珠2份、煅烧硅藻土3份、水150份、减水剂2.8份、橡胶粉2份、改性剂1.4份、乙二醇0.2份、多糖0.33份、早强剂2份。
实施例3
本发明提出的一种抗开裂抗冻混凝土，其原料按重量份包括：普通硅酸盐水泥350份、浮石420份、煤矸石550份、中砂400份、聚丙烯纤维6.5份、植物纤维1.4份、玄武岩纤维4份、石灰石粉11份、金尾矿粉17份、铁尾矿粉9份、石膏2.6份、赤泥2份、玻化微珠7份、煅烧硅藻土1.3份、水165份、减水剂1.3份、橡胶粉7份、改性剂0.7份、乙二醇0.8份、多糖0.24份、早强剂2.2份；
其中，所述中砂的平均粒径为0.3mm，堆积密度为1400kg/m3，表观密度为2000kg/m3；
所述植物纤维为黄麻纤维；
所述石灰石粉的比表面积为650m2/kg；
所述减水剂按照以下工艺进行制备：将马来酸、柠檬酸与水混合，在45℃搅拌180min，加入三乙醇胺，升温至80℃，在密闭条件下反应400min，冷却后得到物料a；将单-(6-乙二胺-6-去氧)-β-环糊精与1-羟基苯并三唑加入二甲基甲酰胺中混合均匀，在冰水浴中加入物料a、n,n-二异丙基乙胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，搅拌反应5h，反应结束后加入丙酮中，过滤，洗涤、干燥得到物料b；将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、物料b与水混合均匀，在氮气的保护下升温至65℃，加入双氧水，加入丙烯酸、n-羟甲基丙烯酰胺、丙烯腈、抗坏血酸和巯基乙酸，搅拌反应30min，调节ph值为中性得到所述减水剂；其中，马来酸、柠檬酸、三乙醇胺的摩尔比为1：1：1；单-(6-乙二胺-6-去氧)-β-环糊精、物料a的摩尔比为8：1；甲基烯丙基聚氧乙烯醚、物料b、丙烯酸、n-羟甲基丙烯酰胺、丙烯腈的重量比为5：2：3：0.6：2；
所述橡胶粉的平均粒径为35目；
所述改性剂为十二烷基磺酸钠与磷酸三丁酯的混合物；
所述多糖为普鲁兰多糖；
所述早强剂为硅酸钠、氧化钙、氧化铝、硫酸钡、二氧化硅、尿素的混合物，且硅酸钠、氧化钙、氧化铝、硫酸钡、二氧化硅、尿素的重量比为2：4：3：4：1：11。
实施例4
本发明提出的一种抗开裂抗冻混凝土，其原料按重量份包括：普通硅酸盐水泥235份、浮石530份、煤矸石400份、中砂520份、聚丙烯纤维6份、植物纤维2.7份、玄武岩纤维3.2份、石灰石粉18份、金尾矿粉10份、铁尾矿粉17份、石膏1.7份、赤泥4.3份、玻化微珠4份、煅烧硅藻土2.6份、水158份、减水剂2.5份、橡胶粉3.2份、改性剂1份、乙二醇0.3份、多糖0.32份、早强剂2.8份；
其中，所述中砂的平均粒径为0.5mm，堆积密度为1300kg/m3，表观密度为2500kg/m3；
所述植物纤维为椰壳纤维；
所述石灰石粉的比表面积为680m2/kg；
所述减水剂按照以下工艺进行制备：将马来酸、柠檬酸与水混合，在65℃搅拌100min，加入三乙醇胺，升温至95℃，在密闭条件下反应300min，冷却后得到物料a；将单-(6-乙二胺-6-去氧)-β-环糊精与1-羟基苯并三唑加入二甲基甲酰胺中混合均匀，在冰水浴中加入物料a、n,n-二异丙基乙胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，搅拌反应7h，反应结束后加入丙酮中，过滤，洗涤、干燥得到物料b；将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、物料b与水混合均匀，在氮气的保护下升温至55℃，加入双氧水，加入丙烯酸、n-羟甲基丙烯酰胺、丙烯腈、抗坏血酸和巯基乙酸，搅拌反应50min，调节ph值为中性得到所述减水剂；其中，马来酸、柠檬酸、三乙醇胺的摩尔比为1：1：1；单-(6-乙二胺-6-去氧)-β-环糊精、物料a的摩尔比为4：1；甲基烯丙基聚氧乙烯醚、物料b、丙烯酸、n-羟甲基丙烯酰胺、丙烯腈的重量比为10：0.3：9：0.1：5；
所述橡胶粉的平均粒径为20目；
所述改性剂为十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚与磷酸三丁酯的混合物；
所述多糖为普鲁兰多糖；
所述早强剂为硅酸钠、氧化钙、氧化铝、硫酸钡、二氧化硅、尿素的混合物，且硅酸钠、氧化钙、氧化铝、硫酸钡、二氧化硅、尿素的重量比为10：1：9：1：4：3。
实施例5
本发明提出的一种抗开裂抗冻混凝土，其原料按重量份包括：普通硅酸盐水泥320份、浮石490份、煤矸石520份、中砂480份、聚丙烯纤维6份、植物纤维2份、玄武岩纤维3.7份、石灰石粉16份、金尾矿粉13份、铁尾矿粉12份、石膏2份、赤泥3.2份、玻化微珠6.3份、煅烧硅藻土2份、水160份、减水剂1.9份、橡胶粉5.2份、改性剂0.9份、乙二醇0.6份、多糖0.28份、早强剂2.6份；
其中，所述中砂的平均粒径为0.4mm，堆积密度为1350kg/m3，表观密度为2200kg/m3；
所述植物纤维为黄麻纤维、椰壳纤维、棕纤维的混合物；
所述石灰石粉的比表面积为670m2/kg；
所述减水剂按照以下工艺进行制备：将马来酸、柠檬酸与水混合，在58℃搅拌150min，加入三乙醇胺，升温至88℃，在密闭条件下反应350min，冷却后得到物料a；将单-(6-乙二胺-6-去氧)-β-环糊精与1-羟基苯并三唑加入二甲基甲酰胺中混合均匀，在冰水浴中加入物料a、n,n-二异丙基乙胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，搅拌反应6h，反应结束后加入丙酮中，过滤，洗涤、干燥得到物料b；将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、物料b与水混合均匀，在氮气的保护下升温至60℃，加入双氧水，加入丙烯酸、n-羟甲基丙烯酰胺、丙烯腈、抗坏血酸和巯基乙酸，搅拌反应40min，调节ph值为中性得到所述减水剂；其中，马来酸、柠檬酸、三乙醇胺的摩尔比为1：1：1；单-(6-乙二胺-6-去氧)-β-环糊精、物料a的摩尔比为6：1；甲基烯丙基聚氧乙烯醚、物料b、丙烯酸、n-羟甲基丙烯酰胺、丙烯腈的重量比为7：1：6：0.4：3.7；
所述橡胶粉的平均粒径为28目；
所述改性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚与磷酸三丁酯的混合物；
所述多糖为普鲁兰多糖；
所述早强剂为硅酸钠、氧化钙、氧化铝、硫酸钡、二氧化硅、尿素的混合物，且硅酸钠、氧化钙、氧化铝、硫酸钡、二氧化硅、尿素的重量比为7：3：7：2：3：8。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。