本发明涉及混凝土，尤其涉及一种抗裂混凝土及其制备方法。
背景技术：
1、混凝土作为现代建筑的主要材料，其抗裂性能直接影响建筑物的使用寿命和安全性。传统混凝土在硬化过程中因塑性收缩、自收缩和温降收缩等会产生体积收缩，当收缩应力超过抗拉强度时即形成裂缝，导致耐久性下降，严重影响结构耐久性和安全性，尤其是在高温、干燥环境下更为明显。为了解决传统混凝土易开裂的问题，纤维和膨胀剂被广泛应用于混凝土中，以提高其抗裂性能。目前常用的解决方案包括：（1）在混凝土中掺加纤维，如单掺钢纤维或合成纤维，复合添加钢纤维和合成纤维以发挥其协同作用，但是存在钢纤维易锈蚀、分散性差，且与水泥基体界面粘结薄弱的问题；此外，合成纤维分散较为困难，当传统pva纤维掺量超过1.0%时团聚严重，会导致混凝土强度损失超过15%。（2）通过调整配合比，适当降低混凝土中水泥的用量，适当增加粉煤灰等矿物掺合料的比例以降低混凝土的早期水化热，减少温度应力产生的裂缝，但是掺合料占比较高后，混凝土的早期强度相对较低，拆模时间变长，养护不当时，反而使混凝土更易开裂。（3）在混凝土中掺加膨胀剂，通过发生微膨胀降低因体积收缩产生裂缝的概率。但是膨胀剂（如硫铝酸钙类）依赖养护条件，膨胀效能不稳定，过量使用会导致强度损失，同时单一膨胀剂主要通过化学反应补偿收缩，难以完全抑制塑性阶段裂缝。此外，cao类膨胀剂早期膨胀剧烈但后期收缩反弹，其28d收缩率高达120%。（4）在混凝土中添加纤维与膨胀剂以发挥协同作用，但是纤维与膨胀剂简单复配时，因膨胀应力与纤维约束作用不匹配，易引发局部应力集中，反而诱发裂缝。
技术实现思路
1、本发明的目的在于解决背景技术中的至少一个技术问题，提供一种抗裂混凝土及其制备方法。
2、为实现上述目的，本发明提供一种抗裂混凝土，包括以下重量份组分原料：
3、水泥280~350份，矿物掺合料50~80份，碎石1000~1200份，砂650~850份，减水剂6.0~10.0份，膨胀剂16~20份，纤维10~25份，水140~160份；
4、所述纤维为纳米改性pva纤维，通过在pva纤维表面枝接粒径为20nm的sio2纳米颗粒形成，其枝接量为3%~5%。
5、根据本发明的一个方面，所述水泥为42.5强度等级普通硅酸盐水泥。
6、根据本发明的一个方面，所述矿物掺合料为由粉煤灰微珠和硅灰按1:1质量比复配形成。
7、根据本发明的一个方面，所述碎石为5~25mm碎石，空隙率≤42%。
8、根据本发明的一个方面，所述砂为ⅱ区中砂。
9、根据本发明的一个方面，所述减水剂为减水率为超过28%的聚羧酸高性能减水剂。
10、根据本发明的一个方面，所述膨胀剂为由50%~70%氧化钙和30%~50%硫铝酸钙双源复合的膨胀剂。
11、为实现上述目的，本发明还提供一种上述抗裂混凝土的制备方法，包括：
12、制备纳米改性pva纤维，通过在pva纤维表面枝接粒径为20nm的sio2纳米颗粒形成；
13、按比例称取水泥、矿物掺合料、碎石、砂、减水剂、膨胀剂、纳米改性pva纤维和水；
14、将水泥、矿物掺合料、碎石、砂、膨胀剂导入搅拌机内搅拌2~3min；
15、在干混料搅拌过程中，通过振动筛分法将纳米改性pva纤维加入以避免结团；
16、将减水剂预溶于拌合用水，然后加入搅拌机内，继续搅拌1~2min，直至形成搅拌均匀的混凝土。
17、根据本发明的一个方面，所述制备纳米改性pva纤维，通过在pva纤维表面枝接粒径为20nm的sio2纳米颗粒形成，包括：
18、（1）预处理pva纤维：采用碱刻蚀法在纤维表面引入羟基和羧基，活化纤维，纤维活化后用去离子水超声清洗10min，在60℃条件下真空干燥至恒重；
19、（2）功能化sio2纳米颗粒：将20nm的sio2分散于乙醇溶液中，配制成悬浮液，之后向悬浮液中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀，在60℃条件下反应2h，使sio2表面生成氨基或双键活性基团；
20、（3）枝接：将预处理后的pva纤维浸入功能化的sio2分散液，加入光引发剂二苯甲酮，紫外光辐照30min引发接枝反应；
21、（4）清洗与固化：用去离子水超声去除未接枝的sio2颗粒，80℃烘干后，500℃煅烧1h以强化界面结合，形成纳米改性pva纤维。
22、根据本发明的方案，硅灰填充混凝土界面过渡区，降低界面过渡区的孔隙率，提升水泥石与骨料之间的粘结强度，增强混凝土抵抗收缩应力的能力，同时粉煤灰玻化微珠具有润滑作用，能够为棱角性显著的膨胀剂颗粒之间提供润滑作用，减少膨胀剂的局部富集，实现膨胀剂在混凝土内微膨胀作用的均匀作用。
23、pvc纤维易产生团聚，通过对pvc纤维进行纳米改性，在其表面枝接粒径为20nm的sio2纳米颗粒（3%~5%），在pva纤维表面形成低表面能的分散层，提升pva纤维的抗团聚能力，利于减少pvc纤维在制备抗裂混凝土时产生的团聚，进而提升混凝土的抗裂性能；此外，纤维表面的纳米sio2与混凝土中的c-s-h凝胶反应生成si-o-ca键，显著提升pva纤维与混凝土中水泥石的界面粘结强度。
24、单组份膨胀剂存在阶段性微膨胀效果，难以发挥全龄期膨胀效果。通过调整氧化钙和硫铝酸钙的比例，实现膨胀剂的全龄期可控膨胀，氧化钙在3d-7d快速膨胀补偿塑性收缩，硫铝酸钙在14d~28d持续发挥膨胀作用，抵消干燥收缩。
25、根据本发明的方案，本发明采用纳米sio2对pva纤维进行改性，提升pva纤维的抗团聚性，显著提升pva纤维与混凝土中水泥石的界面粘结强度，利于提高混凝土的抗裂性；
26、本发明通过调控氧化钙和硫铝酸钙的比例，实现可控膨胀，氧化钙在3d-7d快速膨胀补偿塑性收缩，硫铝酸钙在14d~28d持续发挥膨胀作用，抵消干燥收缩。
27、本发明采用硅灰填充界面过渡区，粉煤灰微珠降低膨胀剂的局部富集，降低混凝土界面过渡区孔隙，提升混凝土中水泥石与骨料之间的粘结强度，改善混凝土的抗裂性能。
28、本发明通过改性pva纤维的物理阻裂与复合膨胀剂的化学补偿收缩协同作用，显著改善混凝土的抗裂性能。
1.抗裂混凝土，其特征在于，包括以下重量份组分原料：
2.根据权利要求1所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述水泥为42.5强度等级普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述矿物掺合料为由粉煤灰微珠和硅灰按1:1质量比复配形成。
4.根据权利要求1所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述碎石为5~25mm碎石，空隙率≤42%。
5.根据权利要求1所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述砂为ⅱ区中砂。
6.根据权利要求1所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述减水剂为减水率为超过28%的聚羧酸高性能减水剂。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述膨胀剂为由50%~70%氧化钙和30%~50%硫铝酸钙双源复合的膨胀剂。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备纳米改性pva纤维，通过在pva纤维表面枝接粒径为20nm的sio2纳米颗粒形成，包括：