1.本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种抗裂混凝土及其制备方法。
背景技术：
2.随着我国对基础设施投入的增加，混凝土的应用越来越广泛。混凝土是一种非均质的多孔脆性材料，其内部存在大量的孔隙和微裂纹，抗拉强度低并且缺乏韧性，在外界因素，如荷载、温度应力、碱集料反应或者地基沉降等的作用下，孔隙和微裂纹会不断的扩展、并集、聚合，就会形成宏观的裂缝，造成渗漏，影响其正常使用功能和耐久性，当裂缝宽度超过一定的限度后不仅会影响到混凝土构件的承载力、刚度和正常使用功能，还为氯离子等离子的渗透提供路径，从而引发钢筋锈蚀等一系列耐久性问题。因此，开发一种综合性能优异的抗裂混凝土至关重要。
3.现有的抗裂混凝土材料或多或少存在强度低，抗冲击性能差，防火抗爆性能比较弱，抗裂抗渗效果不明显，使用寿命较短的缺陷。例如，申请号为201610500012.x的中国发明专利公开了一种抗裂混凝土，以质量份数计，其原料包括：凝胶材料400～450份、砂子700～800份、石子1000～1100份、水150～190份、外加剂5～15份；其中，所述凝胶材料包括水泥、矿粉和粉煤灰，所述水泥的质量与所述矿粉和粉煤灰质量和之比为1.2～1.6，所述矿粉的质量与所述粉煤灰的质量之比为0.3～0.6。该发明具有较好的抗裂性能，然而，该混凝土抗拉强度、抗折强度、抗冲击性能、耐久性有待进一步提高，使用寿命有待进一步延长。
4.可见，本领域仍然需要一种抗拉强度、抗折强度高，抗冲击性能好，抗裂抗渗效果显著，使用寿命较长的抗裂混凝土。
技术实现要素：
5.为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种强度高，抗冲击性能好，抗裂抗渗效果显著，使用寿命较长的抗裂混凝土。同时，本发明还提供了一种所述抗裂混凝土的制备方法。
6.为了达到以上目的，本发明涉及一种抗裂混凝土，其特征在于，包括如下按重量份配比的组分：水泥25-35份、聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石2-4份、煤矸石粉5-8份、碎石15-25份、富硼渣粉3-5份、河砂30-40份、壳聚糖纳米纤维1-3份、二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物0.5-0.8份、水10-15份。
7.优选的，所述二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸、催化剂、高沸点溶剂加入到高压反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，然后在温度230-240℃、绝压压力50kpa-80kpa的条件下进行酯化反应3-5小时，后泄压到常压；接着在真空条件下，控制温度在250-270℃之间，搅拌反应8-13h，反应结束后冷却至室温，在乙醇中沉出，最后置于真空干燥箱80-90℃
下干燥至恒重，得到二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物。
8.优选的，所述二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸、催化剂、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:(0.8-1.2):(10-15)。
9.优选的，所述催化剂为钛酸四丁酯、甲基苯磺酸、氯化钛中的至少一种；所述高沸点溶剂为n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
10.优选的，所述壳聚糖纳米纤维的直径为15-40nm，长度为200-1000nm。
11.优选的，所述河砂的规格为2～5mm。
12.优选的，所述富硼渣粉的粒径为300-600目。
13.优选的，所述碎石的粒径5-10mm。
14.优选的，所述煤矸石粉的粒径为50-100目。
15.优选的，所述聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石为按申请号201610637987.7的中国发明专利实施例1中的方法制成的聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石。
16.优选的，所述水泥是标号为52.5、52.5r、62.5或62.5r中的一种或几种的普通硅酸盐水泥。
17.本发明的另一个目的，在于提供一种所述抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份配比混合，加入到搅拌机内搅拌10-15分钟，得到抗裂混凝土。
18.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
19.(1)本发明提供的抗裂混凝土的制备方法，该制备方法简单易控，制备效率高，易于实现大批量生产，具有良好的经济价值。
20.(2)本发明提供的抗裂混凝土，克服了现有的抗裂混凝土材料或多或少存在强度低，抗冲击性能差，防火抗爆性能比较弱，抗裂抗渗效果不明显，使用寿命较短的缺陷，通过各组分协同作用，使得制成的抗裂混凝土材料强度高，抗冲击性能好，抗裂抗渗效果显著，使用寿命较长。
21.(3)本发明提供的抗裂混凝土，煤矸石粉、富硼渣粉这些废弃物的合理利用，起到变废为宝的作用，不仅有利于环境保护，还能节省资源；添加到混凝土中后能减少水泥的用量，增强作用明显，还能有效改善混凝土的密实性和耐磨性，大大提升混凝土的耐磨性能力，增加混凝土的韧性，提高抗渗开裂能力。
22.(4)本发明提供的抗裂混凝土，聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的添加能提高混凝土的抗压抗折强度，减少混凝土的干缩变形，改善与其它组分是相容性，提高抗渗抗裂效果，增强混凝土的密实性，进而提高混凝土的体积稳定性，延长其寿命，提高其产品品位。
23.(5)本发明提供的抗裂混凝土，壳聚糖纳米纤维的添加，能有效改善混凝土的抗渗性能和抗裂性能，提高其综合性能和抗压强度，其分子结构上含有亲水性基团结构，能改善界面亲润性，提高各组分之间的相容性，防止混凝土中组分出现分散不均匀，存在大量不规则的应力集中点，有效提高混凝土的和易性，改善其综合性能和性能稳定性。二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物能有效减水、引气、缓凝，进而改善混凝土的综合性能和性能稳定性。
具体实施方式
24.为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围；实施例中所述聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石为按申请号201610637987.7的中国发明专利实施例1中的方法制成的聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石。
25.实施例1
26.一种抗裂混凝土，其特征在于，包括如下按重量份配比的组分：水泥25份、聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石2份、煤矸石粉5份、碎石15份、富硼渣粉3份、河砂30份、壳聚糖纳米纤维1份、二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物0.5份、水10份。
27.所述二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸、催化剂、高沸点溶剂加入到高压反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，然后在温度230℃、绝压压力50kpa的条件下进行酯化反应3小时，后泄压到常压；接着在真空条件下，控制温度在250℃之间，搅拌反应8h，反应结束后冷却至室温，在乙醇中沉出，最后置于真空干燥箱80℃下干燥至恒重，得到二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物；所述二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸、催化剂、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:0.8:10；所述催化剂为钛酸四丁酯；所述高沸点溶剂为n-甲基吡咯烷酮。
28.所述壳聚糖纳米纤维的直径为15nm，长度为200nm；所述河砂的规格为2mm；所述富硼渣粉的粒径为300目；所述碎石的粒径5mm；所述煤矸石粉的粒径为50目；所述水泥是标号为52.5的普通硅酸盐水泥。
29.一种所述抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份配比混合，加入到搅拌机内搅拌10分钟，得到抗裂混凝土。
30.实施例2
31.一种抗裂混凝土，其特征在于，包括如下按重量份配比的组分：水泥27份、聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石2.5份、煤矸石粉6份、碎石17份、富硼渣粉3.5份、河砂33份、壳聚糖纳米纤维1.5份、二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物0.6份、水11份。
32.所述二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸、催化剂、高沸点溶剂加入到高压反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，然后在温度233℃、绝压压力60kpa的条件下进行酯化反应3.5小时，后泄压到常压；接着在真空条件下，控制温度在255℃之间，搅拌反应9h，反应结束后冷却至室温，在乙醇中沉出，最后置于真空干燥箱83℃下干燥至恒重，得到二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物；所述二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸、
催化剂、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:0.9:12；所述催化剂为甲基苯磺酸；所述高沸点溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。
33.所述壳聚糖纳米纤维的直径为20nm，长度为400nm；所述河砂的规格为3mm；所述富硼渣粉的粒径为400目；所述碎石的粒径6mm；所述煤矸石粉的粒径为60目；所述水泥是标号为52.5r的普通硅酸盐水泥。
34.一种所述抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份配比混合，加入到搅拌机内搅拌12分钟，得到抗裂混凝土。
35.实施例3
36.一种抗裂混凝土，其特征在于，包括如下按重量份配比的组分：水泥30份、聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石3份、煤矸石粉6.5份、碎石20份、富硼渣粉4份、河砂35份、壳聚糖纳米纤维2份、二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物0.65份、水13份。
37.所述二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸、催化剂、高沸点溶剂加入到高压反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，然后在温度235℃、绝压压力65kpa的条件下进行酯化反应4小时，后泄压到常压；接着在真空条件下，控制温度在260℃之间，搅拌反应10h，反应结束后冷却至室温，在乙醇中沉出，最后置于真空干燥箱85℃下干燥至恒重，得到二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物；所述二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸、催化剂、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:1:13；所述催化剂为氯化钛；所述高沸点溶剂为n-甲基吡咯烷酮。
38.所述壳聚糖纳米纤维的直径为30nm，长度为600nm；所述河砂的规格为3.5mm；所述富硼渣粉的粒径为450目；所述碎石的粒径7mm；所述煤矸石粉的粒径为80目；所述水泥是标号为62.5的普通硅酸盐水泥。
39.一种所述抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份配比混合，加入到搅拌机内搅拌13分钟，得到抗裂混凝土。
40.实施例4
41.一种抗裂混凝土，其特征在于，包括如下按重量份配比的组分：水泥33份、聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石3.5份、煤矸石粉7.5份、碎石23份、富硼渣粉4.5份、河砂38份、壳聚糖纳米纤维2.5份、二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物0.75份、水14份。
42.所述二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸、催化剂、高沸点溶剂加入到高压反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，然后在温度238℃、绝压压力75kpa的条件下进行酯化反应4.5小时，后泄压到常压；接着在真空条件下，控制温度在268℃之间，搅拌反应12h，反应结束后冷却至室温，在乙醇中沉出，最后置于真空干燥箱88℃下干燥至恒重，得到二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物；所
述二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸、催化剂、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:1.1:14；所述催化剂为钛酸四丁酯、甲基苯磺酸、氯化钛按质量比1:3:5混合而成；所述高沸点溶剂为n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮按质量比1:2:3混合而成。
43.所述壳聚糖纳米纤维的直径为35nm，长度为900nm；所述河砂的规格为4.5mm；所述富硼渣粉的粒径为550目；所述碎石的粒径9mm；所述煤矸石粉的粒径为90目；所述水泥是标号为52.5、52.5r、62.5、62.5r的普通硅酸盐水泥按质量比1:2:4:5混合而成。
44.一种所述抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份配比混合，加入到搅拌机内搅拌14分钟，得到抗裂混凝土。
45.实施例5
46.一种抗裂混凝土，其特征在于，包括如下按重量份配比的组分：水泥35份、聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石4份、煤矸石粉8份、碎石25份、富硼渣粉5份、河砂40份、壳聚糖纳米纤维3份、二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物0.8份、水15份。
47.所述二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸、催化剂、高沸点溶剂加入到高压反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，然后在温度240℃、绝压压力80kpa的条件下进行酯化反应5小时，后泄压到常压；接着在真空条件下，控制温度在270℃之间，搅拌反应13h，反应结束后冷却至室温，在乙醇中沉出，最后置于真空干燥箱90℃下干燥至恒重，得到二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物；所述二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸、催化剂、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:1.2:15；所述催化剂为钛酸四丁酯；所述高沸点溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。
48.所述壳聚糖纳米纤维的直径为40nm，长度为1000nm；所述河砂的规格为5mm；所述富硼渣粉的粒径为600目；所述碎石的粒径10mm；所述煤矸石粉的粒径为100目；所述水泥是标号为62.5r的普通硅酸盐水泥。
49.一种所述抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份配比混合，加入到搅拌机内搅拌15分钟，得到抗裂混凝土。
50.对比例1
51.一种抗裂混凝土，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，没有添加聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石。
52.对比例2
53.一种抗裂混凝土，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，没有添加二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸/n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸缩聚物。
54.对比例3
55.一种抗裂混凝土，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，没有添加壳聚糖纳米纤维。
56.对比例4
57.一种抗裂混凝土，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，没有添加富硼渣粉。
58.为了说明本发明实施例的技术效果，参照gb/t50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》、gb/t50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，分别对实施例1-5、对比例1-4的抗裂混凝土进行取样测试抗压强度(28d)、抗渗性和早期抗开裂性能进行测试，测试结果见表1所示。
59.表1
60.项目抗渗等级抗压强度(28d)抗压强度(7d)单位面积上开裂面积单位级mpampamm2/m2实施例1＞p1258.350.1328.2实施例2＞p1259.151.8325.6实施例3＞p1261.652.2323.4实施例4＞p1262.353.2320.0实施例5＞p1263.254.4318.7对比例1p852.840.7735.3对比例2p1053.541.3556.1对比例3p849.738.3790.6对比例4p1053.241.5562.5
61.从表1可见，本发明实施例公开的抗裂混凝土，与对比例产品相比，具有更加优异的抗压强度、抗渗性和抗开裂性能，这是各组分协同作用的结果。
62.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。