本發(fā)明涉及混凝土，具體涉及一種輕質(zhì)高韌性混凝土及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著可用土地面積的不斷減小，建筑物的高度被不斷增加，傳統(tǒng)混凝土材料暴露出越來越多的缺陷，例如傳統(tǒng)混凝土的脆性較大，在受到拉伸或沖擊荷載時(shí)容易開裂，且一旦出現(xiàn)裂縫，裂縫擴(kuò)展迅速，影響結(jié)構(gòu)的安全性和使用,壽命嚴(yán)重影響了建筑行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。
2、輕質(zhì)高韌性混凝土是一種新型建筑材料，它結(jié)合了輕質(zhì)混凝土和高韌性材料的優(yōu)點(diǎn)。這種混凝土不僅密度較低，從而減輕了結(jié)構(gòu)自重，而且具有較高的韌性和耐久性，能夠在保持強(qiáng)度的同時(shí)有效吸收能量，減少裂縫的擴(kuò)展。
3、目前，市場上已有一些嘗試結(jié)合輕質(zhì)和高韌性的混凝土產(chǎn)品，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在諸多問題。例如，部分輕質(zhì)高韌性混凝土的力學(xué)性能無法達(dá)到預(yù)期，尤其是在高強(qiáng)度和高韌性之間的平衡難以實(shí)現(xiàn)。因此，如何在保證混凝土輕質(zhì)化的同時(shí)，進(jìn)一步提升其強(qiáng)度、韌性和耐久性，仍然是亟待解決的技術(shù)難題。
4、在混凝土制作過程中發(fā)現(xiàn)，輕骨料混凝土發(fā)生嚴(yán)重的骨料上浮現(xiàn)象，其自身勻質(zhì)性難以保證，嚴(yán)重影響了工程質(zhì)量。究其原因主要是，輕質(zhì)混凝土使用的輕骨料容重小，在混凝土中易上浮。如何有效控制輕質(zhì)混凝土中輕骨料的上浮是保證其工程使用性能的重要前提，基于此，本發(fā)明提供一種輕質(zhì)高韌性混凝土及其制備方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種輕質(zhì)高韌性混凝土及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
2、本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
3、本發(fā)明提供了一種輕質(zhì)高韌性混凝土，包括以下重量份原料：
4、水泥43-45份、粉煤灰13-15份、硅灰11-12份、水11-13份、頁巖陶砂5-7份、頁巖陶粒7-21份、減水劑1-1.5份、消泡劑0.05-0.07份、鋼纖維4.5-5.5份、聚丙烯纖維0.12-0.16份；
5、所述聚丙烯纖維還經(jīng)過改性處理，具體的改性方法為：
6、將聚丙烯纖維先于60-65℃下預(yù)熱1h，將預(yù)熱的聚丙烯纖維于足量的硫酸溶液中攪拌充分，然后水洗、抽濾、干燥；
7、將干燥的聚丙烯纖維于聚丙烯纖維總量3-5倍的改性液中超聲改性處理，超聲結(jié)束，抽濾、干燥，即可；
8、其中改性液包括以下重量份原料：2-5份質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的硅酸鈉溶液、3-5份質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的鹽酸多巴胺溶液、5-8份氮化硼和2-3份鈦酸鈣。
9、優(yōu)選地，所述水泥為52.5的普通硅酸鹽水泥；
10、所述粉煤灰為一級粉煤灰；
11、所述硅灰的比表面積≥19000m2/kg，其中sio2含量≥90％。
12、優(yōu)選地，所述所述頁巖陶砂為900級,容重為900kg/m3～1400kg/m3，由0-5mm尺寸構(gòu)成，其中0-3mm、3-5mm的頁巖陶砂質(zhì)量占比分別為80%、20%，筒壓強(qiáng)度大于4mpa，化學(xué)成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣。
13、所屬頁巖陶粒容重為1000kg/m3～1400kg/m3，由5-10mm尺寸構(gòu)成，形狀為不規(guī)則多面體，筒壓強(qiáng)度大于3mpa，24h吸水率為9%，堆積孔隙率大于26%。
14、優(yōu)選地，所述減水劑為聚羧酸減水劑；
15、所述消泡劑主要成分為改性有機(jī)硅；
16、改性有機(jī)硅采用201710482754.9一種氧化石墨烯改性有機(jī)硅消泡劑及其制備方法中實(shí)施例1的現(xiàn)有技術(shù)方法制成。
17、所述鋼纖維為鍍銅型細(xì)直鋼纖維，長度為12mm，直徑為0.12mm。
18、聚丙烯纖維經(jīng)過預(yù)熱，再酸處理，優(yōu)化其活性效能，同時(shí)經(jīng)過改性液改進(jìn)優(yōu)化，改性液中的硅酸鈉溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的鹽酸多巴胺溶液、氮化硼和鈦酸鈣混合調(diào)和，通過原料之間的調(diào)和協(xié)效，對聚丙烯纖維改進(jìn)，從而優(yōu)化纖維在體系中的性能改進(jìn)效果。
19、優(yōu)選地，所述硫酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-8%。
20、優(yōu)選地，所述超聲改性處理的超聲功率為450-500w，超聲1h。
21、優(yōu)選地，所述聚丙烯纖維為長度12mm，直徑27μm，抗拉強(qiáng)度625mpa。
22、本發(fā)明還提供了一種輕質(zhì)高韌性混凝土的制備方法，包括以下步驟：
23、s1.對頁巖陶粒進(jìn)行預(yù)濕處理,獲得預(yù)濕過的頁巖陶粒；
24、s2.將所述水泥、粉煤灰和硅灰加入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中內(nèi)部干攪1min，原料得到充分混合,得到第一混合體；
25、s3.將水與減水劑、消泡劑進(jìn)行混合并攪拌均勻得到第二混合體，再將第二混合體加入到第一混合體中繼續(xù)混合均勻，得到砂漿；
26、再向s3的砂漿中加入頁巖陶砂、預(yù)濕過的頁巖陶粒，攪拌1-2min，使頁巖陶砂和預(yù)濕過的頁巖陶粒能被砂漿包裹;
27、s4.最后向攪拌設(shè)備加入鋼纖維與聚丙烯纖維并充分?jǐn)嚢?-2min，即可使混凝土成型；
28、s5.將所述混凝土于模具中成型，并進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)即可。
29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
30、本發(fā)明通過加入輕質(zhì)頁巖陶粒成功降低混凝土容重（達(dá)到1900kg/m3），并且沒有造成混凝土的性能發(fā)生大的變化；同時(shí)加入適量鋼纖維解決傳統(tǒng)混凝土脆性大的問題，提高其韌性；并且在混凝土中加入聚丙烯纖維，成功解決了輕骨料上浮的問題，保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
31、輕質(zhì)高性能混凝土，一方面，通過陶粒和陶砂等輕質(zhì)組分的摻加，大幅降低了混凝土的表觀密度，達(dá)到了輕質(zhì)高性能混凝土目的；同時(shí)使用合理配比，使得輕質(zhì)骨料在混凝土中均勻分布，從而應(yīng)力分布均勻；另一方面，在基體混凝土加入鋼纖維，可以有效抑制混凝土宏觀裂縫的產(chǎn)生，而且能夠提高混凝土的抗裂、抗拉、抗彎、抗沖擊性能，顯著提升輕質(zhì)混凝土的韌性。
32、本發(fā)明中所述消泡劑的主要成分為改性有機(jī)硅，能夠破壞泡沫膜，使泡沫迅速消失，從而使混凝土表面更加緊密、能有效地抑制混凝土產(chǎn)生的氣泡，大大改善混凝土的防裂性能、抗沖磨性能。
33、本發(fā)明所述聚丙烯纖維能夠成功抑制頁巖陶粒的上浮，聚丙烯纖維作為一種微細(xì)的增強(qiáng)材料添加到含有輕骨料的混凝土或砂漿中，通過其在混合物內(nèi)部形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效增加了拌合物的黏聚性。這種增強(qiáng)的黏聚性能阻止輕骨料顆粒向上遷移或漂浮至表面，從而確保了輕骨料在混凝土或砂漿中的均勻分布，提高了最終產(chǎn)品的質(zhì)量和耐久性。
1.一種輕質(zhì)高韌性混凝土，其特征在于，包括以下重量份原料：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)高韌性混凝土，其特征在于，所述水泥為52.5的普通硅酸鹽水泥；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)高韌性混凝土，其特征在于，所述所述頁巖陶砂為900級,容重為900kg/m3～1400kg/m3，由0-5mm尺寸構(gòu)成，其中0-3mm、3-5mm的頁巖陶砂質(zhì)量占比分別為80%、20%，筒壓強(qiáng)度大于4mpa，化學(xué)成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣；所屬頁巖陶粒容重為1000kg/m3～1400kg/m3，由5-10mm尺寸構(gòu)成，形狀為不規(guī)則多面體，筒壓強(qiáng)度大于3mpa，24h吸水率為9%，堆積孔隙率大于26%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)高韌性混凝土，其特征在于，所述減水劑為聚羧酸減水劑；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)高韌性混凝土，其特征在于，所述硫酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-8%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)高韌性混凝土，其特征在于，所述超聲改性處理的超聲功率為450-500w，超聲1h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)高韌性混凝土，其特征在于，所述聚丙烯纖維為長度12mm，直徑27μm，抗拉強(qiáng)度625mpa。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述一種輕質(zhì)高韌性混凝土的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：