本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种抗压混凝土及其制备方法。
背景技术：
混凝土是由胶凝材料、骨料、掺合料、外加剂和水配制而成的混合材料，是当前主要的建筑材料。随着建筑工程技术的不断发展，对混凝土的性能要求逐步提高。其中，抗压强度是衡量混凝土力学性能最基本的指标，对混凝土的承载能力以及使用寿命起到至关重要的作用，因此，提高混凝土的抗压强度具有重要的实际意义。
玄武岩纤维具有高性价比、高抗拉强度、耐腐蚀、耐高温以及高稳定性的特点，是一种新型的混凝土增强材料。多项研究表明，在混凝土中掺入适量的玄武岩纤维有利于提高混凝土的强度和韧性。但是，玄武岩纤维的表面较为光滑，其与混凝土基体之间的界面联结性较差，纤维-水泥胶浆的界面存在一定间隙，对混凝土强度的提升效果产生负面影响，不利于混凝土力学性能的改善。
技术实现要素：
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种抗压混凝土及其制备方法。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种抗压混凝土，包括下述重量份的原料：
硅酸盐水泥90-120、粉煤灰10-15、矿粉15-25、砂子140-180、碎石300-350、改性玄武岩纤维0.9-1.5、外加剂1.5-2.5、水45-60；
所述改性玄武岩纤维的组成成分包括玄武岩纤维、碳纳米管和碳酸钙。
优选地，所述改性玄武岩纤维的制备方法为：
(1)将碳纳米管包覆在玄武岩纤维表面，得到碳纳米管包覆玄武岩纤维；
(2)将碳酸钙包覆在所述碳纳米管包覆玄武岩纤维表面，得到改性玄武岩纤维。
优选地，所述步骤(1)中，先将玄武岩纤维在碳纳米管悬液中浸渍处理，然后取出，干燥，得到碳纳米管包覆玄武岩纤维。
优选地，所述玄武岩纤维与碳纳米管悬液的重量比为(1-2)：10；所述碳纳米管悬液是由碳纳米管分散于无水乙醇中制成，所述碳纳米管悬液的固含量为0.05-0.1％。
优选地，所述步骤(2)中，先将碳纳米管包覆玄武岩纤维加入氢氧化钙悬液中充分分散，然后加入晶型控制剂混合均匀，通入含co2的气体进行反应，反应结束后过滤、干燥，得到改性玄武岩纤维。
优选地，所述碳纳米管包覆玄武岩纤维与氢氧化钙悬液的重量比为(1-2)：5；所述氢氧化钙悬液是将氢氧化钙分散于水中制成，所述氢氧化钙悬液的固含量为0.5-1％；所述晶型控制剂与氢氧化钙悬液的重量比为(0.1-0.5):100，所述晶型控制剂为为柠檬酸、蔗糖、乙二胺四乙酸二钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或者几种的混合物。
优选地，所述反应温度为80-95℃，反应结束时ph为6.8-7.2；所述含co2的气体中，co2的体积分数为25-30％。
优选地，所述碳纳米管为羧基化碳纳米管，所述羧基化碳纳米管的制备方法为：将碳纳米管先用摩尔浓度为0.8mol/l的硫酸溶液处理48h，然后用质量浓度为25％的过氧化氢溶液处理48h，洗涤、干燥后即得。
优选地，所述羧基化碳纳米管的制备方法为：
将碳纳米管先用0.6-1mol/l的硫酸溶液处理40-60h，然后用20-30％的过氧化氢溶液处理40-60h，洗涤、干燥后即得。
优选地，所述碳纳米管的长度为15-20μm，外径为10-15nm。
优选地，所述玄武岩纤维的长度为5-8mm。
优选地，所述硅酸盐水泥为42.5级硅酸盐水泥，所述外加剂为聚羧酸减水剂。
一种抗压混凝土的制备方法，包括下述步骤：
(a)将硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、砂子、碎石、改性玄武岩纤维混合均匀，得到混合料；
(b)将所述混合料与外加剂、水混合搅拌均匀，得到抗压混凝土。
本发明的优点是：
本发明通过采用合适的原料配比，以及掺入改性玄武岩纤维的方法，大幅度提高了混凝土的抗压强度，其中，改性玄武岩纤维的制备方法为:先在玄武岩纤维表面通过物理沉积法均匀地包覆适量碳纳米管，然后再通过原位合成法在玄武岩纤维未包覆碳纳米管的表面以及负载在玄武岩纤维表面的碳纳米管上生成微纳米级的碳酸钙颗粒，形成具有复杂表面结构的改性玄武岩纤维，既能够有效提高玄武岩纤维表面的亲水性以及粗糙度，使玄武岩纤维能均匀地分散在混凝土中，并且由于界面处存在大量纤维、颗粒状的微观凸起物，与水泥胶浆的界面形成啮合作用，提高界面强度，从而更好地改善混凝土的抗压强度；又有利于减少碳纳米管在混凝土中的聚集，使碳纳米管能更均匀地分布在混凝土中，与玄武岩纤维、以及微纳米级的碳酸钙颗粒形成复合填充体系，对混凝土中的孔隙起到更好的填充效果，使混凝土的致密度增加，进一步提高混凝土的抗压强度；进一步地，采用羧基化碳纳米管有利于提高碳纳米管与玄武岩纤维以及碳酸钙的亲和力，从而能进一步改善改性玄武岩纤维对混凝土的界面联结性能，进一步提高混凝土的抗压强度。
综上所述，本发明能大幅度提高混凝土的力学性能，使制备得到的混凝土具有优良的强度以及韧性，广泛适用于建筑材料领域。
具体实施方式
下述实施例以及对比例中，所用碳纳米管的长度为16μm，外径为12nm；玄武岩纤维的长度为6mm。
实施例1
一种抗压混凝土，包括下述重量份的原料：
42.5级硅酸盐水泥90、粉煤灰10、矿粉15、砂子140、碎石300、改性玄武岩纤维0.9、聚羧酸减水剂1.5、水45；
改性玄武岩纤维的制备方法为：
(1)先将羧基化碳纳米管分散于无水乙醇中制成固含量为0.05％的碳纳米管悬液，然后将玄武岩纤维在碳纳米管悬液中浸渍处理，然后取出，干燥，得到碳纳米管包覆玄武岩纤维，其中玄武岩纤维与碳纳米管悬液的重量比为1：10；
(2)先将氢氧化钙分散于水中制成固含量为0.5％的氢氧化钙悬液，然后将碳纳米管包覆玄武岩纤维加入氢氧化钙悬液中充分分散，然后加入乙二胺四乙酸二钠混合均匀，通入含co2的气体在80℃进行反应直至ph为6.8，反应结束后过滤、干燥，得到改性玄武岩纤维，其中碳纳米管包覆玄武岩纤维与氢氧化钙悬液的重量比为1：5，乙二胺四乙酸二钠与氢氧化钙悬液的重量比为0.1:100，含co2的气体中co2的体积分数为25％。
羧基化碳纳米管的制备方法为：将碳纳米管先用摩尔浓度为0.8mol/l的硫酸溶液处理48h，然后用质量浓度为25％的过氧化氢溶液处理48h，洗涤、干燥后即得。
抗压混凝土的制备方法包括下述步骤：
(a)将42.5级硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、砂子、碎石、改性玄武岩纤维混合均匀，得到混合料；
(b)将所述混合料与聚羧酸减水剂、水混合搅拌均匀，得到抗压混凝土。
实施例2
一种抗压混凝土，包括下述重量份的原料：
42.5级硅酸盐水泥120、粉煤灰15、矿粉25、砂子180、碎石350、改性玄武岩纤维1.5、聚羧酸减水剂2.5、水60；
改性玄武岩纤维的制备方法为：
(1)先将羧基化碳纳米管分散于无水乙醇中制成固含量为0.1％的碳纳米管悬液，然后将玄武岩纤维在碳纳米管悬液中浸渍处理，然后取出，干燥，得到碳纳米管包覆玄武岩纤维，其中玄武岩纤维与碳纳米管悬液的重量比为2：10；
(2)先将氢氧化钙分散于水中制成固含量为1％的氢氧化钙悬液，然后将碳纳米管包覆玄武岩纤维加入氢氧化钙悬液中充分分散，然后加入十二烷基硫酸钠混合均匀，通入含co2的气体在95℃进行反应直至ph为7.2，反应结束后过滤、干燥，得到改性玄武岩纤维，其中碳纳米管包覆玄武岩纤维与氢氧化钙悬液的重量比为2：5，十二烷基硫酸钠与氢氧化钙悬液的重量比为0.5:100，含co2的气体中co2的体积分数为30％。
羧基化碳纳米管的制备方法为：将碳纳米管先用摩尔浓度为0.8mol/l的硫酸溶液处理48h，然后用质量浓度为25％的过氧化氢溶液处理48h，洗涤、干燥后即得。
抗压混凝土的制备方法包括下述步骤：
(a)将42.5级硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、砂子、碎石、改性玄武岩纤维混合均匀，得到混合料；
(b)将所述混合料与聚羧酸减水剂、水混合搅拌均匀，得到抗压混凝土。
实施例3
一种抗压混凝土，包括下述重量份的原料：
42.5级硅酸盐水泥100、粉煤灰12.5、矿粉20、砂子150、碎石325、改性玄武岩纤维1.2、聚羧酸减水剂2、水50；
改性玄武岩纤维的制备方法为：
(1)先将羧基化碳纳米管分散于无水乙醇中制成固含量为0.08％的碳纳米管悬液，然后将玄武岩纤维在碳纳米管悬液中浸渍处理，然后取出，干燥，得到碳纳米管包覆玄武岩纤维，其中玄武岩纤维与碳纳米管悬液的重量比为1.5：10；
(2)先将氢氧化钙分散于水中制成固含量为0.6％的氢氧化钙悬液，然后将碳纳米管包覆玄武岩纤维加入氢氧化钙悬液中充分分散，然后加入聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，通入含co2的气体在85℃进行反应直至ph为7，反应结束后过滤、干燥，得到改性玄武岩纤维，其中碳纳米管包覆玄武岩纤维与氢氧化钙悬液的重量比为1.5：5，聚乙烯吡咯烷酮与氢氧化钙悬液的重量比为0.4:100，含co2的气体中co2的体积分数为28％。
羧基化碳纳米管的制备方法为：将碳纳米管先用摩尔浓度为0.8mol/l的硫酸溶液处理48h，然后用质量浓度为25％的过氧化氢溶液处理48h，洗涤、干燥后即得。
抗压混凝土的制备方法包括下述步骤：
(a)将42.5级硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、砂子、碎石、改性玄武岩纤维混合均匀，得到混合料；
(b)将所述混合料与聚羧酸减水剂、水混合搅拌均匀，得到抗压混凝土。
对比例1
一种混凝土，包括下述重量份的原料：
42.5级硅酸盐水泥100、粉煤灰12.5、矿粉20、砂子150、碎石325、改性玄武岩纤维1.2、聚羧酸减水剂2、水50；
改性玄武岩纤维的制备方法为：
将氢氧化钙分散于水中制成固含量为0.6％的氢氧化钙悬液，先将玄武岩纤维加入氢氧化钙悬液中充分分散，然后加入聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，通入含co2的气体在85℃进行反应直至ph为7，反应结束后过滤、干燥，得到改性玄武岩纤维，其中玄武岩纤维与氢氧化钙悬液的重量比为1.5：5，聚乙烯吡咯烷酮与氢氧化钙悬液的重量比为0.4:100，含co2的气体中co2的体积分数为28％。
混凝土的制备方法包括下述步骤：
(a)将42.5级硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、砂子、碎石、改性玄武岩纤维混合均匀，得到混合料；
(b)将所述混合料与聚羧酸减水剂、水混合搅拌均匀，得到抗压混凝土。
对比例2
一种混凝土，包括下述重量份的原料：
42.5级硅酸盐水泥100、粉煤灰12.5、矿粉20、砂子150、碎石325、羧基化碳纳米管包覆玄武岩纤维1.2、聚羧酸减水剂2、水50；
羧基化碳纳米管包覆玄武岩纤维的制备方法为：
先将羧基化碳纳米管分散于无水乙醇中制成固含量为0.08％的羧基化碳纳米管悬液，然后将玄武岩纤维在羧基化碳纳米管悬液中浸渍处理，然后取出，干燥，得到羧基化碳纳米管包覆玄武岩纤维，其中玄武岩纤维与羧基化碳纳米管悬液的重量比为1.5：10。
羧基化碳纳米管的制备方法为：将碳纳米管先用摩尔浓度为0.8mol/l的硫酸溶液处理48h，然后用质量浓度为25％的过氧化氢溶液处理48h，洗涤、干燥后即得。
混凝土的制备方法包括下述步骤：
(a)将42.5级硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、砂子、碎石、羧基化碳纳米管包覆玄武岩纤维混合均匀，得到混合料；
(b)将所述混合料与聚羧酸减水剂、水混合搅拌均匀，得到抗压混凝土。
对比例3
一种混凝土，包括下述重量份的原料：
42.5级硅酸盐水泥100、粉煤灰12.5、矿粉20、砂子150、碎石325、玄武岩纤维1.2、聚羧酸减水剂2、水50；
混凝土的制备方法包括下述步骤：
(a)将42.5级硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、砂子、碎石、玄武岩纤维混合均匀，得到混合料；
(b)将所述混合料与聚羧酸减水剂、水混合搅拌均匀，得到抗压混凝土。
将实施例1-3以及对比例1-3制得的混凝土按照gb/t14902-2012进行性能测试，测试结果如下表所示：
由此可见，本发明的混凝土具有较高的抗压强度以及良好的施工性能。