一种机制砂超高性能混凝土及制备工艺的制作方法

本发明涉及混凝土的领域，特别涉及一种机制砂超高性能混凝土及制备工艺。

背景技术：

1、混凝土是现代社会建筑行业常用的一种材料，用于建造桥梁、道路、港口等，因此混凝土的质量对建筑设施的质量有着重要的影响；机制砂作为混凝土制备中一种常见的原料，因为其来源资源丰富，生产成本较低，且环保的特点而被广泛使用，机制砂制备的混凝土目前被广泛应用于建筑施工领域。

2、现有的混凝土制备的建筑物在多年的使用后，易因为混凝土内部产生的开裂而产生渗漏的问题，因此造成建筑物的发霉老化，需要耗费大量人力物力资源进行维修；因此提高建筑物的耐久性的其中一个方向，就是提高混凝土的抗渗透性能。

3、上述相关技术中，发明人认为：现有的含有机制砂的混凝土，由于机制砂颗粒尖锐，多棱角，因此添加至混凝土内后级配稍差，造成制备的混凝土的抗渗透性能较差。

技术实现思路

1、为了提高机制砂混凝土的抗渗透性能，本技术提供一种机制砂超高性能混凝土及制备工艺。

2、第一方面，本技术提供的一种机制砂超高性能混凝土，采用如下的技术方案：

3、一种机制砂超高性能混凝土，主要包括如下重量份数的原料：水60-90份，水泥70-110份，粗骨料30-50份，改性机制砂25-40份，粉煤灰15-25份，增强纤维8-12份，生石灰3-5份，铁粉1-3份，所述改性机制砂的制备方法包括如下步骤：

4、s11：将改性液与机制砂混合，制备成混合物；所述改性液由壳聚糖、明胶和乙酸溶液混合而成；

5、s12：将步骤s11中制得的混合物进行加热、干燥，粉碎即得。

6、通过采用上述技术方案，将水、水泥、粗骨料、改性机制砂、粉煤灰、增强纤维、生石灰和铁粉共同混合制备成混凝土，由于机制砂是采用硬质岩石经过机械破碎制得，加工后具有比较尖锐的棱角，外形一般呈三角或者是多角体，这使得机制砂添加至混凝土内后，在混凝土内部形成的孔隙较多，级配不均匀，使得混凝土的密实度不足，混凝土的抗渗透性能较差；本技术通过对机制砂进行改性处理，利用壳聚糖、明胶和乙酸溶液进行混合制备成改性液，明胶可与壳聚糖上的氨基发生交联反应，并通过交联作用与壳聚糖产生氢键并连接，使得制备的改性液包裹在机制砂表面后，干燥后生成具有交联网络结构且致密的包覆膜，降低机制砂表面棱角的尖锐度，使得制备的改性机制砂添加至混凝土内后，级配效果更好的同时也提高混凝土的抗渗透性；同时改性液也具有良好的亲水作用，当改性机制砂添加至混凝土内后，表面干燥后的改性液可吸收水分并对水分进行留存，当混凝土内由于干燥速率过快发生收缩时，通过改性机制砂缓慢释放水分，延缓内部干燥裂缝的产生，进而提高混凝土的密实度和抗渗透性能。

7、可选的，步骤s11中所述改性液中壳聚糖与明胶的质量比为(5-8):(2-4)。

8、通过采用上述技术方案，调节改性液中壳聚糖与明胶的质量比，当明胶的添加量较少时，明胶与壳聚糖之间交联作用较少，交联程度不足，从而使得制备的改性液包覆在机制砂表面后，干燥形成的包覆膜的强度不足，在混合过程易发生破裂，影响机制砂之间的级配效果，进而使得制备的混凝土的抗渗透性能下降；但是当明胶的添加量较多时，明胶质脆，强力低，使得改性液干燥形成的包覆膜的力学性能下降，包覆膜易在改性机制砂的混合过程中发生破裂，进而降低混凝土的密实度，使得混凝土的抗渗透性能下降。

9、可选的，步骤s11中将所述改性液与机制砂进行混合前，还在改性液中添加了多聚磷酸钠，混合后加热搅拌；所述多聚磷酸钠与壳聚糖的质量比为(1-2):(8-10)。

10、通过采用上述技术方案，多聚磷酸钠与改性液混合时，可以提供聚阴离子，壳聚糖中包含游离氨基质子化以后带有的正电荷，可以与聚阴离子通过分子间或者分子内的静电引力作用进行交联，使得改性液干燥后形成的包覆膜的交联密度增加，包覆膜的力学性能提高；同时多聚磷酸钠可与壳聚糖之间形成少量的纳米微粒，纳米微粒可以起到对改性液形成的包覆膜起到增强增韧的效果，进一步提高形成的包覆膜的力学性能，进而提高制备的混凝土的抗渗透性能。

11、可选的，所述增强纤维由钢纤维和聚乙烯醇纤维按照质量比(3-5):(2-3)组成。

12、通过采用上述技术方案，将钢纤维和聚乙烯醇纤维进行复配，钢纤维互相交错并分布的混凝土内，形成网络骨架结构，聚乙烯醇纤维可以穿设在钢纤维形成的网络骨架结构中，对网络骨架结构进行加密；当混凝土内刚开始出现裂缝时，钢纤维通过与混凝土之间的粘结力，对混凝土发挥增强作用，阻止裂缝的产生；当混凝土内裂缝继续增大时，此时钢纤维与混凝土之间的粘结力下降，而聚乙烯醇纤维可通过自身的形变发挥其增韧和阻止裂缝的作用，进一步阻止混凝土的开裂；通过钢纤维与聚乙烯醇纤维的复配作用，共同减少混凝土裂缝的产生，提高混凝土的抗渗透性能。

13、可选的，所述聚乙烯醇纤维在使用前经过预处理，所述预处理包括如下步骤：

14、1)将石蜡熔融制备成石蜡液，在聚乙烯醇纤维外部涂抹石蜡液，制备得到中间物；

15、2)将步骤1)中制得的中间物冷却，破碎。

16、通过采用上述技术方案，由于聚乙醇纤维较为柔软，将其添加至混凝土内后，易互相发生缠绕，在混凝土内团聚，使得混凝土内部密度不均匀，影响混凝土的抗渗透性能；通过将聚乙烯醇纤维外部涂抹石蜡液，冷却后通过石蜡的成型固定作用，使得预处理后的聚乙烯醇纤维具有一定的刚性，添加至混凝土内后不易发生缠结、团聚，提高聚乙烯醇纤维在混凝土内的分散性；同时由于混凝土的制备原料中含有铁粉和生石灰，这使得混凝土在混合干燥过程中内部可以释放热量，使得预处理后的聚乙烯醇纤维外部的石蜡融化，石蜡融化后聚乙烯醇纤维恢复韧性，可对混凝土起到良好增强增韧的效果；同时熔融后的石蜡可以流动至混凝土的缝隙内，对混凝土干燥过程中产生的裂缝进行封堵，提高混凝土的密实度，进而提高混凝土的抗渗透性能。

17、可选的，所述铁粉在使用前先放置在丝素蛋白液中浸渍，取出干燥，粉碎。

18、通过采用上述技术方案，由于铁粉暴露在空气中易发生氧化反应，在铁粉在使用前，将其浸渍在丝素蛋白液中，由于丝素蛋白液干燥后具有良好的成膜性，可生成丝素蛋白膜对铁粉进行包裹，减缓铁粉暴露在空气中的氧化速度，当被丝素蛋白膜包裹的铁粉添加至混凝土内部后，丝素蛋白膜通过吸水溶胀作用，可以起到缓释作用，使得铁粉缓慢与水和空气接触，发生氧化反应，缓慢释放热量，避免热量释放过快，导致混凝土内部干燥收缩过快产生裂缝，提高混凝土的抗渗透性能。

19、可选的，所述铁粉放置在丝素蛋白液中浸渍、干燥，粉碎后，在使用前，放置在紫外光下照射。

20、通过采用上述技术方案，利用紫外光照射铁粉表面的丝素蛋白液，紫外光使得丝素蛋白表面的氧元素提高，碳元素减少，同时也使得丝素蛋白液形成的丝素蛋白膜表面的羰基和羧基增加，由于羰基和羧基均为亲水基团，可使得丝素蛋白膜的亲水性提高，加入混凝土内后可以吸水水分，使得铁粉与水接触并发生氧化反应释放热量，促进石蜡的熔融，进而减少混凝土内的裂缝，提高混凝土的抗渗透性能。

21、可选的，所述紫外光照射的时间为10-40min。

22、通过采用上述技术方案，当紫外光照射的时间较短时，使得丝素蛋白膜表面分子链断裂程度不足，丝素蛋白膜表面产生的自由基较少，自由基与氧气结合生成的亲水性的羰基基团较少，丝素蛋白膜的亲水性不足，影响后期铁粉的氧化放热；但是当紫外光照射时间过长时，由于紫外光具有的能量大于丝素蛋白大分子化学键断裂所需的能量，长时间照射使得丝素蛋白表面化学键断裂过多，丝素蛋白液干燥后形成的丝素蛋白膜的力学强度下降，从而使得铁粉易在混凝土内过早释放热量，失去对铁粉的缓释效果，进而影响制备的混凝土的抗渗透性能。

23、第二方面，本技术提供一种机制砂超高性能混凝土的制备工艺：

24、一种机制砂超高性能混凝土的制备工艺，主要包括如下步骤：

25、s1：将水泥、粗骨料、改性机制砂、粉煤灰、增强纤维共同混合制备成干混料；

26、s2：将水、生石灰和铁粉加入步骤s1中制得的干混料中，混合均匀后制备成混凝土浆；

27、s3：将步骤s2中制得的混凝土浆固化、养护即得。

28、通过采用上述技术方案，先将水泥、粗骨料、改性机制砂、粉煤灰、增强纤维进行混合，制备干混料，这使得增强纤维可以均匀分散在其他原料中，减少因水泥水化造成的增强纤维的团聚；然后通过将水与干混料进行混合，使得水泥在水化作用下，使得浆体黏度增加，将混凝土内的原料进行粘结，同时通过将机制砂进行改性处理，降低机制砂表面棱角的尖锐度，提高改性后的机制砂在混凝土内的级配程度，提高混凝土的密实度，进而使得混凝土的抗渗透性能提高。

29、综上所述，本技术具有以下有益效果：

30、本技术通过在混凝土的制备原料中添加机制砂，通过对机制砂进行改性处理，将壳聚糖和明胶在乙酸溶液中进行混合交联，形成改性膜包覆在机制砂的表面，降低机制砂表面的尖锐度，使得改性后的机制砂互相级配程度更高，制备的混凝土内的孔隙变少，混凝土的密实度提高，进而使得混凝土的抗渗透性能提高。