CN110451878A - 一种低收缩抗冲磨超高韧性混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低收缩抗冲磨超高韧性混凝土，它以水泥、粉煤灰微珠、硅灰、机制砂、高钛重矿渣砂、混杂纤维、水性环氧树脂、复合膨胀剂、减缩降粘型减水剂和水为主要原料制备而成。本发明所述低收缩抗冲磨超高韧性混凝土在力学性能高，抗冲击韧性、耐磨蚀性能好，新老混凝土界面粘结强度高的同时，可兼具良好的工作性能和体积稳定性能，具有实际应用价值。

Description

一种低收缩抗冲磨超高韧性混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种低收缩抗冲磨超高韧性混凝土及其制备方法。

背景技术

我国西部山区地势复杂，多深沟峡谷，桥梁建设数量巨大，而山区多发泥石流、洪水等自然灾害，泥沙和石块等固体碎屑物流速快、流量大，破坏力强，桥墩等水工建筑物在山洪、泥石流冲磨和动荷载耦合作用下，服役一到两年，普遍出现钢筋保护层混凝土冲磨脱落和裂缝，造成巨大安全隐患和较高的维修成本。常规水工建筑物施工和修补加固材料强度低，抗冲击韧性和耐磨蚀性能差，不能满足西部山区复杂环境下工程实际的需要。超高性能混凝土具有优异的力学性能和抗冲击/冲磨性能，是理想的桥墩等水工建筑物施工和修补加固材料，但由于超高性能混凝土在制备过程中胶凝材料用量高，早期收缩大，严重影响混凝土结构的体积稳定性；水胶比低，超细颗粒用量较高，因而表现出粘性大和坍落度损失大的缺点，不利于浇筑施工；且新老混凝土之间界面粘结能力差，诸多不足限制了其在桥墩等水工建筑物施工和修补加固领域的应用。急需提供一种低收缩抗冲磨超高韧性混凝土及其制备方法，使混凝土在高强低收缩，抗冲击韧性、耐磨蚀性能好，新老混凝土界面粘结强度高的同时，可兼具良好的工作性能、体积稳定性能，更好的服役于西部山区复杂环境下桥墩等水工建筑物施工及修补加固领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种低收缩抗冲磨超高韧性混凝土及其制备方法，所述混凝土具有良好的工作性能，高强低收缩，抗冲击韧性、耐磨蚀性能好，新老混凝土界面粘结强度高。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种低收缩抗冲磨超高韧性混凝土，各组分及其含量包括：水泥700～800kg/m³，粉煤灰微珠150～200kg/m³，硅灰150～200kg/m³，机制砂645～845kg/m³，高钛重矿渣砂200～400kg/m³，混杂纤维160～200kg/m³，减缩降粘型减水剂34.5～37.95kg/m³，水性环氧树脂11.5～57.5kg/m³，复合膨胀剂46～69kg/m³，水207～218.5kg/m³。

根据上述方案，所述水泥优选为P·O42.5或P·O52.5等。

根据上述方案，所述粉煤灰微珠比表面积≥1300m²/kg，28d活性指数≥90％，烧失量≤5.0％，需水量比≤90％。

根据上述方案，所述硅灰中SiO₂质量含量≥90％，比表面积≥19500m²/kg，28d活性指数≥105％。

根据上述方案，所述机制砂的母岩强度≥100MPa，1～4.75mm连续级配，表观密度2650～2980kg/m³，石粉含量5％～8％，含泥量＜0.5％，压碎值20％～25％，MB值＜1.40。

根据上述方案，所述高钛重矿渣砂为1～4.75mm连续级配，石粉含量5％～10％，表观密度2800～2980kg/m³，饱和面干吸水率8％～10％。

根据上述方案，所述混杂纤维由镀铜平直钢纤维、多锚点钢纤维、PVA纤维混合而成，多锚点钢纤维、PVA纤维均占混杂纤维总质量的10～20％，余量为镀铜平直钢纤维。其中，镀铜平直钢纤维的公称长度为10～16mm，当量直径为0.18～0.35mm，断裂强度≥2000MPa，弹性模量为200～220GPa；所述多锚点钢纤维公称长度为23～29mm，当量直径为0.45～0.55mm，断裂强度≥1000MPa，弹性模量210～230GPa；所述PVA纤维公称长度为10～12mm，当量直径0.18～0.20mm，断裂强度≥950MPa，弹性模量为≥15GPa，断裂伸长率10％～15％，无吸水性。

根据上述方案，所述水性环氧树脂是阴离子型水性环氧树脂。

根据上述方案，所述减缩降粘型减水剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将马来酸酐加入到反应容器中，加热升温至45～60℃使其完全熔化，再加入二甘醇单丁醚和对甲苯磺酸，加热至125～135℃，恒温酯化4～5.5h，冷却后抽滤提纯，得具有减缩功能的二甘醇单丁醚马来酸酐单酯单体；其中，马来酸酐、二甘醇单丁醚和对甲苯磺酸的质量比为1:(0.25～0.65):(0.03～0.06)；

2)将步骤1)制得的二甘醇单丁醚马来酸酐单酯单体、甲基丙烯酸和甲基丙烯磺酸钠加入盛有蒸馏水的反应容器中，加热升温至70～95℃，滴加烯丙基聚乙二醇和过硫酸铵水溶液，在70～95℃下恒温反应3～4h，冷却至室温后加入NaOH溶液调节pH值至中性，得到减缩型聚羧酸减水剂A，固含量为30％左右；其中，二甘醇单丁醚马来酸酐单酯单体、甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、烯丙基聚乙二醇和过硫酸铵的质量比为1:(1.2～2.0):(0.1～1.1):(0.7～1.3):(0.03～0.07)；

3)将甲基丙烯酸、聚乙二醇单甲醚、反应催化剂、副反应抑制剂、分散减水剂加入到反应容器中，加热升温至78～80℃后，恒温50～70min，再加热升温至反应体系共沸，恒温5～7h，冷却后除去杂质，得到具有降粘功能的甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚单体；其中，甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚质量比为1:(4.2～4.6)，反应催化剂、副反应抑制剂和分散减水剂的添加量分别为甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚总质量的6～11％、0.03～0.4％和80～85％；所述反应催化剂由甲苯磺酸和活性炭按质量比1:(0.9～1.1)配制而成，副反应抑制剂由苯二酚和对羟基苯甲醚按质量比1:(0.9～1.1)配制而成，分散减水剂由甲苯和环己烷按质量比1:(0.24～0.27)配制而成；

4)将步骤3)制得的甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚单体和甲基烯丙基磺酸钠加入双氧水中，水浴加热至95～100℃后恒温15～20min，同时滴加甲基丙烯酸和维生素C的混合水溶液，在95～100℃下恒温反应4～5h，冷却至室温后加入NaOH溶液调节pH值至中性，得到降粘型聚羧酸减水剂B，固含量为30％左右；

其中，甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚单体、甲基烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸和维生素C的质量比为1:(2.2～2.4):(3.5～3.8):(0.02～0.04)，所用双氧水质量浓度2.7％～3.3％(W/V)；

5)将步骤2)制得的减缩型聚羧酸减水剂A和步骤4)制得的降粘型聚羧酸减水剂B按质量比1:(0.7～1.2)进行复配，得所述减缩降粘型减水剂。

根据上述方案，所述复合膨胀剂的制备方法包括以下步骤：

1)将石灰石、铝矾土按质量比(1～1.5):1比例复合，置于高温炉中，控制煅烧温度为1350℃，保温时间为30～50min；然后煅烧所得混合物与硬石膏按质量比(2.5～3):1比例混合研磨至比表面积≥300m²/kg，制得HCSA型膨胀剂；

2)将菱镁矿置于高温炉中，控制煅烧温度为1000℃，保温时间为25～30min，将煅烧后的产物研磨，过200目方孔筛，控制其粒度在45μm～75μm，制得MgO型膨胀剂；

3)将步骤1)制得的HCSA型膨胀剂与步骤2)制得的MgO型膨胀剂和硬石膏按质量比(6～7):(2～3):(1～2)进行复配，制得复合膨胀剂。

根据上述方案，所述水为普通自来水，符合《混凝土用水标准》(JGJ63-2006)的要求。

本发明所述低收缩抗冲磨超高韧性混凝土的制备方法，包括如下步骤：

1)按配比称取各原料，各组分及其含量包括：水泥700～800kg/m³，粉煤灰微珠150～200kg/m³，硅灰150～200kg/m³，机制砂645～845kg/m³，高钛重矿渣砂200～400kg/m³，混杂纤维160～200kg/m³，减缩降粘型减水剂34.5～37.95kg/m³，水性环氧树脂11.5～57.5kg/m³，复合膨胀剂46～69kg/m³，水207～218.5kg/m³；

2)将高钛重矿渣砂放入水中浸泡至饱水状态后，沥水至饱和面干状态，得预湿高钛重矿渣砂；将机制砂、预湿高钛重矿渣砂、水泥、硅灰和粉煤灰微珠加入混凝土搅拌机预拌均匀；倒入水和减缩降粘型减水剂搅拌均匀，加入复合膨胀剂搅拌均匀，得到混合料；当混合料变成粘流状态后均匀加入混杂纤维搅拌均匀，再加入水性环氧树脂搅拌均匀；最后进行装模、振捣、成型后，表面覆盖不透水的薄膜进行薄膜养护，然后拆模进行标准养护或蒸汽养护，即得所述低收缩抗冲磨超高韧性混凝土。

上述制备方法中，高钛重矿渣砂饱和面干吸水率约8％～10％，高钛重矿渣砂掺量在200～400kg/m³时，先将其预湿至饱和面干状态，配制混凝土时再加入207～218.5kg/m³的水。

本发明所得低收缩抗冲磨超高韧性混凝土，标准养护下28d抗压强度≥140MPa，28d抗折强度≥25MPa，与C40混凝土界面粘结强度≥3MPa，56d收缩≤320×10^-6，28d抗冲磨强度≥150h/(kg/m²)(DLT 5150-2001《水工混凝土试验规程》水下钢球法)。可有效提高混凝土的抗冲击韧性、耐磨蚀性能、新老混凝土界面粘结强度，具有良好的工作性能、力学性能以及体积稳定性，且实现工业废渣高钛重矿渣砂的有效利用，具有实际应用价值。

本发明采用的原理为：

1)本发明采用工业废渣高钛重矿渣砂作为集料制备超高性能混凝土。其表面多孔、粗糙，吸水率高，内部含有大量毛细孔，该结构不仅提高了高钛重矿渣砂与水泥砂浆之间的粘结强度，且高钛重矿渣砂具有“微泵”效应，经过清水浸泡后的预湿高钛重矿渣砂在混凝土成型后会随着时间的延长缓慢释放出内部水分，使混凝土得到充分的内养护，大幅降低混凝土的自收缩和干燥收缩，同时提高混凝土的密实性和强度；此外，在混凝土制备过程中，提前在预湿高钛重矿渣砂表面预裹覆一层胶凝材料，可在高钛重矿渣砂与胶凝浆体结合处形成高强、致密的“拱壳”界面区，均匀分散高钛重矿渣砂所受压应力，从而有效阻止有害离子在硬化浆体毛细孔中迁移，提高了混凝土的力学性能和抗渗性能。

2)本发明采用的复合膨胀剂主要组分HCSA型膨胀剂(无水硫铝酸钙、氧化钙、硬石膏)、氧化镁型膨胀剂、硬石膏，HCSA型膨胀剂和硬石膏的膨胀效能主要发挥在早期(7d以前)，可补偿混凝土的早期收缩；氧化镁型膨胀剂具有延迟膨胀的特点，其膨胀效能主要发挥在7d以后，可补偿混凝土的后期收缩。

3)本发明在超高性能混凝土中掺加混杂纤维(镀铜平直钢纤维、多锚点钢纤维、PVA纤维)。高断裂强度和高弹性模量的钢纤维可有效提高混凝土的抗冲击韧性和耐磨蚀性能；多锚点钢纤维具有多个锚固点，当混凝土受外力影响时，纤维不易从混凝土中拉直松动或拔出；PVA纤维引入混凝土中能大大增强混凝土的韧性，PVA纤维对基体的作用主要体现在受压破坏时对试件表层胀裂的约束，基体界面在受拉状态下主要靠化学黏结力与机械锚固力来结合；PVA纤维与钢纤维的混掺，是基于它们在微观力学上的不同作用机制，可以互为补充，提高混凝土的强度和韧性。当混凝土内部结构中出现微裂缝后，裂缝相对的两面基体退出承受荷载，改由横贯裂缝的钢纤维和PVA纤维共同承担荷载。当钢纤维与PVA纤维混杂掺入基体时，纤维在成型过程中彼此缠绕在一起，形成三维网络支撑结构体系，从而减少基体的收缩和受到荷载作用前的初始内部缺陷以及内部存在的附加拉应力。由于与基体间的黏结力大，钢纤维滑移可以对裂缝扩展起到一定的缓冲作用，因此掺入混杂纤维的混凝土力学性能、抗冲磨/冲击性能明显高于普通混凝土。

4)本发明在混凝土中掺加水性环氧树脂，水性环氧树脂分子结构中含有羟基和醚键两种极性基团，使得水性环氧树脂分子易与相邻表面之间产生电磁或化学引力，而水性环氧树脂的环氧基与水泥混凝土的钙离子等发生作用形成交联紧密的网状络合聚合物，增强集料与胶凝材料浆体间的界面粘结强度，使得混凝土孔隙减少，结构更加致密，同时增强了新老混凝土之间的界面粘结强度。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明采用攀钢工业废渣高钛重矿渣砂作为集料制备混凝土，利用预湿高钛重矿渣砂的内养护和复合膨胀剂补偿收缩协同作用改善目前超高性能混凝土收缩大的问题，同时结合预拌工艺在预湿高钛重矿渣砂周围预裹附一层胶凝材料，形成高强、致密的“拱壳”界面区，提升混凝土的致密性，显著提高混凝土的力学性能、抗冲磨/冲击性能。

2)本发明在混凝土中掺加混杂纤维，基于不同纤维在微观力学上的不同作用机制，混杂纤维在混凝土基体中乱向分布形成三维网络结构，改善混凝土微结构，控制裂纹、缺陷发展，可大幅提高混凝土的力学性能、抗冲击韧性和耐磨蚀性能。

3)本发明在混凝土中掺加水性环氧树脂聚合物，增强集料与胶凝材料浆体间的界面粘结强度，使得混凝土孔隙减少，结构更加致密，显著提升了新老混凝土之间的界面粘结强度。

本发明所得低收缩抗冲磨超高韧性混凝土标准养护下28d抗压强度≥140MPa，28d抗折强度≥25MPa，与C40混凝土界面粘结强度≥3MPa，56d收缩≤320×10^-6，28d抗冲磨强度≥150h/(kg/m²)(DLT 5150-2001《水工混凝土试验规程》水下钢球法)。可有效提高混凝土的抗冲击韧性、耐磨蚀性能、新老混凝土界面粘结强度，具有良好的工作性能、力学性能以及体积稳定性，且实现工业废渣高钛重矿渣砂的有效利用，具有实际应用价值。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下实施例中，水泥采用华新P·O52.5；硅灰由上海天恺硅粉材料有限公司提供，SiO₂质量含量95％，比表面积19500m²/kg，28d活性指数105％；粉煤灰微珠由京诚嘉德(北京)商贸有限公司提供，粉煤灰微珠比表面积1300m²/kg，28d活性指数101％，需水量比88％，球体密度2.32g/cm³，触变指数7.5；机制砂为卵石破碎机制砂，1～4.75mm连续级配，表观密度2650kg/m³，细度模数3.0，石粉含量5％，MB值1.0；高钛重矿渣砂为攀钢高炉冶炼熔渣，1～4.75mm连续级配，石粉含量5％，表观密度2830kg/m³，饱和面干吸水率9.1％；镀铜平直钢纤维和多锚点钢纤维由武汉新途工程新材料科技有限公司生产，镀铜平直钢纤维公称长度13mm，当量直径0.25mm，断裂强度3500MPa，弹性模量210GPa，多锚点钢纤维公称长度26mm，当量直径0.5mm，断裂强度1000MPa，弹性模量220GPa；PVA纤维为江苏苏博特新材料股份有限公司生产，公称长度12mm，当量直径200μm，弹性模量15GPa，断裂伸长率10％-15％，断裂强度＞950MPa，无吸水性；水性环氧树脂为深圳市吉田化工有限公司生产；水为普通自来水。

实施例1～5中所述减缩降粘型减水剂的制备方法包括以下步骤：

1)将马来酸酐加入到反应容器中，加热升温至55℃使其完全熔化，再加入二甘醇单丁醚和对甲苯磺酸，加热升温至135℃后，恒温酯化4.5h，冷却后抽滤提纯，得到具有减缩功能的二甘醇单丁醚马来酸酐单酯单体，其中马来酸酐、二甘醇单丁醚和对甲苯磺酸的质量比为1:0.55:0.06；

2)将步骤1)制得的二甘醇单丁醚马来酸酐单酯单体、甲基丙烯酸和甲基丙烯磺酸钠加入到盛有蒸馏水的反应容器中，加热升温至95℃，滴加烯丙基聚乙二醇和过硫酸铵水溶液，在95℃下恒温反应4h，冷却至室温后加入NaOH溶液(浓度40％)调节pH值至中性，得到减缩型聚羧酸减水剂A，固含量30％；其中二甘醇单丁醚马来酸酐单酯单体、甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、烯丙基聚乙二醇和过硫酸铵的质量比为1:1.2:0.3:0.7:0.04；

3)将甲基丙烯酸、聚乙二醇单甲醚、反应催化剂、副反应抑制剂、分散减水剂加入到反应容器中，加热升温至80℃后，恒温70min，再加热升温至反应体系共沸，恒温7h，冷却后除去杂质，得到具有降粘功能的甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚单体，其中甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚质量比为1:4.2，反应催化剂、副反应抑制剂和分散减水剂的添加量分别为甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚总质量的7％、0.2％和80％，所述反应催化剂由甲苯磺酸和活性炭按质量比1:1配制而成，副反应抑制剂由苯二酚和对羟基苯甲醚按质量比1:1配制而成，分散减水剂由甲苯和环己烷按质量比1:0.25配制而成；

4)将步骤3)制得的甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚单体和甲基烯丙基磺酸钠加入盛有双氧水的容器中，水浴加热至95℃后恒温20min，同时滴加甲基丙烯酸和维生素C水溶液，在95℃下恒温反应5h，冷却至室温后加入NaOH溶液(浓度40％)调节pH值至中性，得到降粘型聚羧酸减水剂B，固含量30％；其中，甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚单体、甲基烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸和维生素C的质量比为1:2.2:3.5:0.04；

5)将步骤2)制得的减缩型聚羧酸减水剂A和步骤4)制得的降粘型聚羧酸减水剂B按质量比1:1.1进行复配，得到所述减缩降粘型减水剂。

实施例1～6中所述复合膨胀剂的制备方法包括以下步骤：

1)将石灰石、铝矾土按质量比1:1比例复合，置于高温炉中，控制煅烧温度为1350℃，保温时间为40min，然后与硬石膏按质量比2.5:1比例混合研磨至比表面积为300m²/kg，制得HCSA型膨胀剂；

2)将菱镁矿置于高温炉中，控制煅烧温度为1000℃，保温时间为30min，将煅烧后的产物研磨，过200目方孔筛，控制其粒度在45μm～75μm，制得MgO型膨胀剂；

3)将步骤1)与步骤2)制得的HCSA型膨胀剂和MgO型膨胀剂和硬石膏按质量比6.8:2.2:1比例进行复配，制得复合膨胀剂。

实施例1～3

一种低收缩抗冲磨超高韧性混凝土，其制备方法包括如下步骤：

1)按表1所述配比称取各原料；

2)先将称取的高钛重矿渣砂放入水中浸泡1d至饱水状态，沥水至饱和面干状态得预湿高钛重矿渣砂；将机制砂、预湿高钛重矿渣砂、水泥、硅灰和粉煤灰微珠加入混凝土搅拌机预拌3min，倒入水和减缩降粘型减水剂搅拌4min，随后加入复合膨胀剂搅拌2min，再均匀加入混杂纤维继续搅拌3min；加入水性环氧树脂搅拌3min，最后进行装模、振捣、成型后，表面覆盖不透水的薄膜，1d后拆模进行标准养护，即得所述低收缩抗冲磨超高韧性混凝土。各实施例所得低收缩抗冲磨超高韧性混凝土的性能测试结果见表2。

表1实施例1～5所述低收缩抗冲磨超高韧性混凝土的配合比(kg/m³)

表2实施例1～5所得低收缩抗冲磨超高韧性混凝土的性能测试结果

上述结果表明，本发明所得低收缩抗冲磨超高韧性混凝土抗压强度等级可达C140以上，具有良好的工作性能(坍落度/扩展度)、体积稳定性能(56d收缩率低)、抗冲磨/冲击性能好、新老混凝土界面粘结强度高等优点。本发明制备的低收缩抗冲磨超高韧性混凝土可广泛地应用于桥梁桥墩等水工建筑物施工和修补加固领域，提高桥墩等水工建筑物承载能力和服役寿命，降低维修维护成本，同时实现工业废渣有效利用，解决我国石英砂、河砂资源匮乏问题，解除了超高性能混凝土发展受地域资源的限制，具有重要经济和环境效益。

上述实施例仅是为了清楚地说明所做的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或者变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低收缩抗冲磨超高韧性混凝土，各组分及其含量包括：水泥700~800kg/m³，粉煤灰微珠150~200kg/m³，硅灰150~200kg/m³，机制砂645~845kg/m³，高钛重矿渣砂200~400kg/m³，混杂纤维160~200kg/m³，减缩降粘型减水剂30~40kg/m³，水性环氧树脂10~60kg/m³，复合膨胀剂45~70kg/m³，水200~220kg/m³；所述混杂纤维由镀铜平直钢纤维、多锚点钢纤维、PVA纤维按质量比(6~8):(1~2):(1~2)混合而成。

2.根据权利要求1所述的低收缩抗冲磨超高韧性混凝土，其特征在于，所述水泥为P·O42.5或P·O52.5。

3.根据权利要求1所述的低收缩抗冲磨超高韧性混凝土，其特征在于，所述粉煤灰微珠比表面积≥1300m²/kg，28d活性指数≥90%，烧失量≤5.0%，需水量比≤90%。

4.根据权利要求1所述的低收缩抗冲磨超高韧性混凝土，其特征在于，所述硅灰的SiO₂质量含量≥90%，比表面积≥19500m²/kg，28d活性指数≥105%。

5.根据权利要求1所述的低收缩抗冲磨超高韧性混凝土，其特征在于，所述机制砂的母岩强度≥100MPa，1~4.75mm连续级配，表观密度2650~2980kg/m³，石粉含量5%~8%，含泥量＜0.5%，压碎值20%~25%，MB值＜1.40。

6.根据权利要求1所述的低收缩抗冲磨超高韧性混凝土，其特征在于，所述高钛重矿渣砂为1~4.75mm连续级配，石粉含量5%~10%，表观密度2800~2980kg/m³，饱和面干吸水率8%~10%。

7.根据权利要求1所述的低收缩抗冲磨超高韧性混凝土，其特征在于，所述镀铜平直钢纤维的公称长度为10~16mm，当量直径为0.18~0.35mm，断裂强度≥2000MPa，弹性模量为200~220GPa；所述多锚点钢纤维公称长度为23~29mm，当量直径为0.45~0.55mm，断裂强度≥1000MPa，弹性模量210~230GPa；所述PVA纤维公称长度为10~12mm，当量直径为0.18~0.20mm，断裂强度≥950MPa，弹性模量≥15GPa，断裂伸长率10%~15%，无吸水性。

8.根据权利要求1所述的低收缩抗冲磨超高韧性混凝土，其特征在于，所述减缩降粘型减水剂的制备方法包括以下步骤：

1）将马来酸酐加入到反应容器中，加热升温至45~60℃使其完全熔化，再加入二甘醇单丁醚和对甲苯磺酸，加热至125~135℃，恒温酯化4~5.5h，冷却后抽滤提纯，得具有减缩功能的二甘醇单丁醚马来酸酐单酯单体，其中马来酸酐、二甘醇单丁醚和对甲苯磺酸的质量比为1:(0.25~0.65):(0.03~0.06)；

2）将步骤1）制得的二甘醇单丁醚马来酸酐单酯单体、甲基丙烯酸和甲基丙烯磺酸钠加入盛有蒸馏水的反应容器中，加热升温至70~95℃，滴加烯丙基聚乙二醇和过硫酸铵水溶液，在70~95℃下恒温反应3~4h，冷却至室温后加入NaOH溶液调节pH值至中性，得到减缩型聚羧酸减水剂A，其中，二甘醇单丁醚马来酸酐单酯单体、甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、烯丙基聚乙二醇和过硫酸铵的质量比为1:(1.2~2.0):(0.1~1.1):(0.7~1.3):(0.03~0.07），减缩型聚羧酸减水剂A固含量为25~35%；

3）将甲基丙烯酸、聚乙二醇单甲醚、反应催化剂、副反应抑制剂、分散减水剂加入到反应容器中，加热升温至78~80℃后，恒温50~70min，再加热升温至反应体系共沸，恒温5~7h，冷却后除去杂质，得到具有降粘功能的甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚单体；其中，甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚质量比为1:(4.2~4.6)，反应催化剂、副反应抑制剂和分散减水剂的添加量分别为甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚总质量的6~11%、0.03~0.4%和80~85%；所述反应催化剂由甲苯磺酸和活性炭按质量比1:(0.9~1.1)配制而成，副反应抑制剂由苯二酚和对羟基苯甲醚按质量比1:(0.9~1.1)配制而成，分散减水剂由甲苯和环己烷按质量比1:(0.24~0.27)配制而成；

4）将步骤3）制得的甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚单体和甲基烯丙基磺酸钠加入双氧水中，水浴加热至95~100℃后恒温15~20min，同时滴加甲基丙烯酸和维生素C的混合水溶液，在95~100℃下恒温反应4~5h，冷却至室温后加入NaOH溶液调节pH值至中性，得到降粘型聚羧酸减水剂B；其中，甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚单体、甲基烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸和维生素C的质量比为1:(2.2~2.4):(3.5~3.8):(0.02~0.04)，降粘型聚羧酸减水剂B固含量25~35%；

5）将步骤2）制得的减缩型聚羧酸减水剂A和步骤4）制得的降粘型聚羧酸减水剂B按质量比1:(0.7~1.2)进行复配，得所述减缩降粘型减水剂。

9.根据权利要求1所述的低收缩抗冲磨超高韧性混凝土，其特征在于，所述复合膨胀剂的制备方法包括以下步骤：

1）将石灰石、铝矾土按质量比(1~1.5):1复合，置于高温炉中，控制煅烧温度为1300~1400℃，保温时间为30~50min，得到煅烧后的混合物；然后，煅烧后所得混合物与硬石膏按质量比(2.5~3):1混合研磨至比表面积≥300m²/kg，制得HCSA型膨胀剂；

2）将菱镁矿置于高温炉中，控制煅烧温度为950~1050℃，保温时间为25~30min；将煅烧后的产物研磨，控制其粒度在45μm~75μm，制得MgO型膨胀剂；

3）将步骤1）与步骤2）制得的HCSA型膨胀剂和MgO型膨胀剂和硬石膏按质量比(6~7):(2~3):(1~2)进行混合，制得复合膨胀剂。

10.权利要求1~9任一项所述低收缩抗冲磨超高韧性混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）按配比称取各原料，各组分及其含量包括：水泥700~800kg/m³，粉煤灰微珠150~200kg/m³，硅灰150~200kg/m³，机制砂645~845kg/m³，高钛重矿渣砂200~400kg/m³，混杂纤维160~200kg/m³，减缩降粘型减水剂30~40kg/m³，水性环氧树脂10~60kg/m³，复合膨胀剂45~70kg/m³，水200~220kg/m³；

2）将高钛重矿渣砂放入水中浸泡至饱水状态后，沥水至饱和面干状态，得预湿高钛重矿渣砂；将机制砂、预湿高钛重矿渣砂、水泥、硅灰和粉煤灰微珠加入混凝土搅拌机预拌均匀；倒入水和减缩降粘型减水剂搅拌均匀，加入复合膨胀剂搅拌均匀，得到混合料；当混合料变成粘流状态后均匀加入混杂纤维搅拌均匀，再加入水性环氧树脂搅拌均匀；最后进行装模、振捣、成型后，表面覆盖不透水的薄膜进行薄膜养护，然后拆模进行标准养护或蒸汽养护，即得所述低收缩抗冲磨超高韧性混凝土。