CN111943603B - 一种低收缩、高强度混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低收缩、高强度混凝土及其制备方法，先将水泥、河砂和石油焦粉混合均匀，得到混合干料；然后将蛭石粉和矿粉加入水中，活化，球磨得到预混料；接着将混合干料倒入预混料中，搅拌混匀，再加入纤维凝胶复合材料、轻集料和外加剂，搅拌均匀得到浆料；最后将浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种低收缩、高强度混凝土，同时保证了产品的高强度和低收缩性。

Description

一种低收缩、高强度混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种低收缩、高强度混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土作为主要的建筑材料在建筑领域中被广泛使用。近年来随着现代建筑向着高层化、大跨度、轻量化以及环境恶劣地区(寒冷地区、盐碱地区)发展，人们对混凝土强度的要求也越来越高，因此开展研制高强高性能混凝土具有重要的现实意义。
高强高性能混凝土因具有高强度、高抗腐蚀耐久性，可减小结构尺寸、减轻结构自重、节约用地、降低能耗、降低结构维修费和重建费等优点，其技术发展成为了建筑行业重点研究并关注的混凝土技术之一。同时随着建筑设计的高层及超高层化、大跨度化、地下化以及环境严酷的发展趋势，高强及超高强高性能混凝土在超高层建筑、跨海大桥、海上采油平台等大型工程中具有突出的应用优势。
尽管超高强混凝土存在较多优势，但由于自身特性，也存在一些劣势；一方面，由于超强混凝土配制过程中采用了大量超细的活性矿物掺合料以及极低的水胶比，致使超高强混凝土的收缩大，可达到万分之十以上，且多发生在早龄期，导致其早期开裂几率较普通混凝土更高；另一方面，混凝土随着抗压强度的不断提高，其脆性逐渐增大，这在一定程度上制约了超高强混凝土在工程中的应用。
专利CN107721287B公开了一种硅藻土改性混凝土及其制备方法，是由水泥、硅藻土、水、河沙、碎石、减水剂等混合制成，尽管其解决了高强混凝土早期收缩大的问题(抗收缩性也不算优异)，但是混凝土的强度却偏低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低收缩、高强度混凝土及其制备方法，同时保证了高强度和低收缩性。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种低收缩、高强度混凝土的制备方法，以重量份计，具体步骤如下：
(1)先将1份水泥、1.5～2份河砂和0.2～0.3份石油焦粉混合均匀，得到混合干料；
(2)然后将0.3～0.5份蛭石粉和0.4～0.6份矿粉加入0.8～1份水中，活化，球磨得到预混料；
(3)接着将混合干料倒入预混料中，搅拌混匀，再加入0.1～0.2份纤维凝胶复合材料、1.8～2.2份轻集料和0.008～0.01份外加剂，搅拌均匀得到浆料；
(4)最后将浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种低收缩、高强度混凝土；
其中，所述纤维凝胶复合材料是以葡萄糖酸δ-内酯、烯丙基胺和丙烯酰胺为原料经聚合反应制备得到，并且，在聚合反应过程中加入聚醚砜-聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维，以形成凝胶负载纤维的结构；
所述外加剂是由木质素磺酸钙、三乙醇胺与月桂醇聚氧乙烯醚按照质量比1：2～3：0.2～0.4混合而得。
优选的，所述水泥为标号P.052.5的普通硅酸盐水泥，河砂的粒径为2～3mm，石油焦粉的粒径为0.5～1mm，蛭石粉的粒径为1～2mm。
优选的，所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由蛭石、碱渣、脱硫石膏、高岭土和铝渣按照质量比1：3～4：8～10：35～45：15～18复合后粉碎而成，前者粉碎至0.22～0.88mm，后者粉碎至5～8mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.5～1.8。
进一步优选的，复合的具体方法是：将碱渣、铝渣粉碎后与蛭石、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.1～0.2倍的水，造粒，100～110℃干燥2～3小时，然后升温至800～1000℃焙烧20～30分钟，冷却至室温，倒入多苯基多亚甲基多异氰酸酯中，浸渍10～15小时，过滤，60～80℃干燥10～12小时即可。
更进一步优选的，多苯基多亚甲基多异氰酸酯的用量为碱渣重量的50～60倍。
优选的，活化的具体方法是：浸泡20～30分钟，700～900W微波处理3～5分钟，趁热超声波振荡1～2分钟，然后接着300～500W微波处理1～2分钟即可。
优选的，养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护20～22天。
本发明的常温按照国内通常工程温度，定义为20℃；常压是指101.325kPa。
优选的，以重量份计，所述纤维凝胶复合材料的制备方法如下：
(A)先将1份葡萄糖酸δ-内酯溶于5～8份二甲基亚砜中，再加入0.4～0.5份烯丙基胺，45～55℃反应2～3小时，真空脱除二甲基亚砜，加入6～9份蒸馏水，超声波振荡均匀；
(B)然后加入5.5～6.5份丙烯酰胺、0.006～0.008份交联剂，搅拌分散均匀，氮气气氛下加热至60～70℃，接着加入0.12～0.15份引发剂，保温搅拌2～3小时，继续加入0.2～0.3份聚醚砜-聚酰胺纤维和0.05～0.08份聚丙烯腈纤维，保温搅拌2～3小时，得到水凝胶，后处理，即得。
进一步优选的，所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为过硫酸铵。
进一步优选的，步骤(B)中，所述聚醚砜-聚酰胺纤维是通过以下方法制备得到的：先将聚醚砜树脂与聚酰胺树脂按照质量比1：0.2～0.3加热熔融混合得到混合料，接着纺丝制成纤维，即得。
更进一步优选的，加热熔融混合的工艺条件为：将聚醚砜树脂和聚酰胺树脂混合加热至400～420℃，呈熔融态，超声波振荡50～80分钟即可。
更进一步优选的，纺丝的具体方法是：将混合料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有12000～20000个孔眼，孔径为0.03～0.06mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为5～10MPa，最后凝固浴得到纤维。
更进一步优选的，所述原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维；所述凝固浴为凝固剂质量含量5～10％的水浴，凝固剂选自CaCl2·2H2O、CaSO4·2H2O、MgCl2·H2O中的任一种。
进一步优选的，步骤(B)中，后处理的具体方法为：先将水凝胶利用3～5倍重量的无水乙醇浸泡3～4小时，然后50～60℃真空干燥6～8小时，粉碎至1mm以下即可。
本发明另一发明目的在于提供利用上述制备方法得到的一种低收缩、高强度混凝土。
本发明的有益效果在于：
本发明先将水泥、河砂和石油焦粉混合均匀，得到混合干料；然后将蛭石粉和矿粉加入水中，活化，球磨得到预混料；接着将混合干料倒入预混料中，搅拌混匀，再加入纤维凝胶复合材料、轻集料和外加剂，搅拌均匀得到浆料；最后将浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种低收缩、高强度混凝土，同时保证了产品的高强度和低收缩性。具体分析如下：
1、在制备浆料时，将原料分成三部分，第一部分是水泥、河砂和石油焦粉，它们直接混合即可制成混合干料；第二部分是蛭石粉和矿粉，它们先加入水中进行了活化处理，在活化处理过程中，蛭石粉、矿粉会大量吸水，形成富含水的预混料，使得预混料的流动性明显变好，有利于与其他物料的均匀混合，而且，吸收的这部分水分在后续养护过程中可以为水化作用提供支持，明显改善混凝土的收缩问题，保证混凝土的强度；第三部分为纤维凝胶复合材料、轻集料和外加剂，它们在混合干料、预混料混合搅拌后加入，降低了分散难度，有利于在体系中的均匀分散，有利于混凝土强度的提高和抗收缩性的改善。
2、纤维凝胶复合材料是以葡萄糖酸δ-内酯、烯丙基胺和丙烯酰胺为原料经聚合反应制备得到，并且，在聚合反应过程中加入聚醚砜-聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维，以形成凝胶负载纤维的结构。凝胶负载纤维的结构具有两方面的重要意义：
第一，整体凝胶状态具有一定的弹性，且具有多孔结构，可以吸收水分等，弥补混凝土自身收缩，从而提高混凝土的抗收缩性；
第二，凝胶中负载了纤维，包括聚醚砜-聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维，这些纤维本身就有较高的强度，聚醚砜中的砜基、聚酰胺中的氨基、聚丙烯腈中的氰基之间，还会通过氢键作用进一步网络化，伴随着复杂网状结构的形成，大大提高了产品强度；同时，纤维也起到了支撑作用，抑制收缩，从而改善混凝土的抗收缩性。
3、外加剂是由木质素磺酸钙、三乙醇胺与月桂醇聚氧乙烯醚按照特定质量比混合制成，特别是引入了少量月桂醇聚氧乙烯醚，其润湿、乳化作用对外加剂在体系中的均匀分散起到促进作用，故本发明的外加剂用量较低，大大改善了产品的抗收缩性。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1：
一种低收缩、高强度混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将1kg水泥、1.5kg河砂和0.3kg石油焦粉混合均匀，得到混合干料；
(2)然后将0.3kg蛭石粉和0.6kg矿粉加入0.8kg水中，活化，球磨得到预混料；
(3)接着将混合干料倒入预混料中，搅拌混匀，再加入0.2kg纤维凝胶复合材料、1.8kg轻集料和0.01kg外加剂，搅拌均匀得到浆料；
(4)最后将浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种低收缩、高强度混凝土；
其中，所述纤维凝胶复合材料是以葡萄糖酸δ-内酯、烯丙基胺和丙烯酰胺为原料经聚合反应制备得到，并且，在聚合反应过程中加入聚醚砜-聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维，以形成凝胶负载纤维的结构；
所述外加剂是由木质素磺酸钙、三乙醇胺与月桂醇聚氧乙烯醚按照质量比1：2：0.4混合而得。
所述水泥为标号P.052.5的普通硅酸盐水泥，河砂的粒径为2mm，石油焦粉的粒径为1mm，蛭石粉的粒径为1mm。
所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由蛭石、碱渣、脱硫石膏、高岭土和铝渣按照质量比1：4：8：45：15复合后粉碎而成，前者粉碎至0.88mm，后者粉碎至5mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.8。
复合的具体方法是：将碱渣、铝渣粉碎后与蛭石、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.1倍的水，造粒，110℃干燥2小时，然后升温至1000℃焙烧20分钟，冷却至室温，倒入多苯基多亚甲基多异氰酸酯中，浸渍15小时，过滤，60℃干燥12小时即可。
多苯基多亚甲基多异氰酸酯的用量为碱渣重量的50倍。
活化的具体方法是：浸泡30分钟，700W微波处理5分钟，趁热超声波振荡1分钟，然后接着500W微波处理1分钟即可。
养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护22天。
所述纤维凝胶复合材料的制备方法如下：
(A)先将1kg葡萄糖酸δ-内酯溶于5kg二甲基亚砜中，再加入0.5kg烯丙基胺，45℃反应3小时，真空脱除二甲基亚砜，加入6kg蒸馏水，超声波振荡均匀；
(B)然后加入6.5kg丙烯酰胺、0.006kg交联剂，搅拌分散均匀，氮气气氛下加热至70℃，接着加入0.12kg引发剂，保温搅拌3小时，继续加入0.2kg聚醚砜-聚酰胺纤维和0.08kg聚丙烯腈纤维，保温搅拌2小时，得到水凝胶，后处理，即得。
所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为过硫酸铵。
步骤(B)中，所述聚醚砜-聚酰胺纤维是通过以下方法制备得到的：先将聚醚砜树脂与聚酰胺树脂按照质量比1：0.3加热熔融混合得到混合料，接着纺丝制成纤维，即得。
加热熔融混合的工艺条件为：将聚醚砜树脂和聚酰胺树脂混合加热至400℃，呈熔融态，超声波振荡80分钟即可。
纺丝的具体方法是：将混合料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有12000个孔眼，孔径为0.06mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为5MPa，最后凝固浴得到纤维。
所述原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维；所述凝固浴为凝固剂质量含量10％的水浴，凝固剂为CaCl2·2H2O。
步骤(B)中，后处理的具体方法为：先将水凝胶利用3倍重量的无水乙醇浸泡4小时，然后50℃真空干燥8小时，粉碎至1mm以下即可。
实施例2：
一种低收缩、高强度混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将1kg水泥、2kg河砂和0.2kg石油焦粉混合均匀，得到混合干料；
(2)然后将0.5kg蛭石粉和0.4kg矿粉加入1kg水中，活化，球磨得到预混料；
(3)接着将混合干料倒入预混料中，搅拌混匀，再加入0.1kg纤维凝胶复合材料、2.2kg轻集料和0.008kg外加剂，搅拌均匀得到浆料；
(4)最后将浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种低收缩、高强度混凝土；
其中，所述纤维凝胶复合材料是以葡萄糖酸δ-内酯、烯丙基胺和丙烯酰胺为原料经聚合反应制备得到，并且，在聚合反应过程中加入聚醚砜-聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维，以形成凝胶负载纤维的结构；
所述外加剂是由木质素磺酸钙、三乙醇胺与月桂醇聚氧乙烯醚按照质量比1：3：0.2混合而得。
所述水泥为标号P.052.5的普通硅酸盐水泥，河砂的粒径为3mm，石油焦粉的粒径为0.5mm，蛭石粉的粒径为2mm。
所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由蛭石、碱渣、脱硫石膏、高岭土和铝渣按照质量比1：3：10：35：18复合后粉碎而成，前者粉碎至0.22mm，后者粉碎至8mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.5。
复合的具体方法是：将碱渣、铝渣粉碎后与蛭石、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.2倍的水，造粒，100℃干燥3小时，然后升温至800℃焙烧30分钟，冷却至室温，倒入多苯基多亚甲基多异氰酸酯中，浸渍10小时，过滤，80℃干燥10小时即可。
多苯基多亚甲基多异氰酸酯的用量为碱渣重量的60倍。
活化的具体方法是：浸泡20分钟，900W微波处理3分钟，趁热超声波振荡2分钟，然后接着300W微波处理2分钟即可。
养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护20天。
所述纤维凝胶复合材料的制备方法如下：
(A)先将1kg葡萄糖酸δ-内酯溶于8kg二甲基亚砜中，再加入0.4kg烯丙基胺，55℃反应2小时，真空脱除二甲基亚砜，加入9kg蒸馏水，超声波振荡均匀；
(B)然后加入5.5kg丙烯酰胺、0.008kg交联剂，搅拌分散均匀，氮气气氛下加热至60℃，接着加入0.15kg引发剂，保温搅拌2小时，继续加入0.3kg聚醚砜-聚酰胺纤维和0.05kg聚丙烯腈纤维，保温搅拌3小时，得到水凝胶，后处理，即得。
所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为过硫酸铵。
步骤(B)中，所述聚醚砜-聚酰胺纤维是通过以下方法制备得到的：先将聚醚砜树脂与聚酰胺树脂按照质量比1：0.2加热熔融混合得到混合料，接着纺丝制成纤维，即得。
加热熔融混合的工艺条件为：将聚醚砜树脂和聚酰胺树脂混合加热至420℃，呈熔融态，超声波振荡50分钟即可。
纺丝的具体方法是：将混合料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有20000个孔眼，孔径为0.03mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为10MPa，最后凝固浴得到纤维。
所述原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维；所述凝固浴为凝固剂质量含量5％的水浴，凝固剂为CaSO4·2H2O。
步骤(B)中，后处理的具体方法为：先将水凝胶利用5倍重量的无水乙醇浸泡3小时，然后60℃真空干燥6小时，粉碎至1mm以下即可。
实施例3：
一种低收缩、高强度混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将1kg水泥、1.8kg河砂和0.25kg石油焦粉混合均匀，得到混合干料；
(2)然后将0.4kg蛭石粉和0.5kg矿粉加入0.9kg水中，活化，球磨得到预混料；
(3)接着将混合干料倒入预混料中，搅拌混匀，再加入0.15kg纤维凝胶复合材料、2kg轻集料和0.009kg外加剂，搅拌均匀得到浆料；
(4)最后将浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种低收缩、高强度混凝土；
其中，所述纤维凝胶复合材料是以葡萄糖酸δ-内酯、烯丙基胺和丙烯酰胺为原料经聚合反应制备得到，并且，在聚合反应过程中加入聚醚砜-聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维，以形成凝胶负载纤维的结构；
所述外加剂是由木质素磺酸钙、三乙醇胺与月桂醇聚氧乙烯醚按照质量比1：2.5：0.3混合而得。
所述水泥为标号P.052.5的普通硅酸盐水泥，河砂的粒径为2.5mm，石油焦粉的粒径为0.8mm，蛭石粉的粒径为1.5mm。
所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由蛭石、碱渣、脱硫石膏、高岭土和铝渣按照质量比1：3.5：9：40：16复合后粉碎而成，前者粉碎至0.55mm，后者粉碎至6mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.7。
复合的具体方法是：将碱渣、铝渣粉碎后与蛭石、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.15倍的水，造粒，105℃干燥2.5小时，然后升温至900℃焙烧25分钟，冷却至室温，倒入多苯基多亚甲基多异氰酸酯中，浸渍12小时，过滤，70℃干燥11小时即可。
多苯基多亚甲基多异氰酸酯的用量为碱渣重量的55倍。
活化的具体方法是：浸泡25分钟，800W微波处理4分钟，趁热超声波振荡1.5分钟，然后接着450W微波处理1.5分钟即可。
养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护21天。
所述纤维凝胶复合材料的制备方法如下：
(A)先将1kg葡萄糖酸δ-内酯溶于6kg二甲基亚砜中，再加入0.45kg烯丙基胺，50℃反应2.5小时，真空脱除二甲基亚砜，加入7kg蒸馏水，超声波振荡均匀；
(B)然后加入6kg丙烯酰胺、0.007kg交联剂，搅拌分散均匀，氮气气氛下加热至65℃，接着加入0.13kg引发剂，保温搅拌2.5小时，继续加入0.25kg聚醚砜-聚酰胺纤维和0.06kg聚丙烯腈纤维，保温搅拌2.5小时，得到水凝胶，后处理，即得。
所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为过硫酸铵。
步骤(B)中，所述聚醚砜-聚酰胺纤维是通过以下方法制备得到的：先将聚醚砜树脂与聚酰胺树脂按照质量比1：0.25加热熔融混合得到混合料，接着纺丝制成纤维，即得。
加热熔融混合的工艺条件为：将聚醚砜树脂和聚酰胺树脂混合加热至410℃，呈熔融态，超声波振荡60分钟即可。
纺丝的具体方法是：将混合料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有15000个孔眼，孔径为0.05mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为8MPa，最后凝固浴得到纤维。
所述原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维；所述凝固浴为凝固剂质量含量8％的水浴，凝固剂为MgCl2·H2O。
步骤(B)中，后处理的具体方法为：先将水凝胶利用4倍重量的无水乙醇浸泡3.5小时，然后55℃真空干燥7小时，粉碎至1mm以下即可。
对比例1
一种混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将1kg水泥、1.5kg河砂、0.3kg石油焦粉、0.3kg蛭石粉和0.6kg矿粉混合均匀，得到混合干料；
(2)接着将混合干料倒入0.8kg水中，再加入0.2kg纤维凝胶复合材料、1.8kg轻集料和0.01kg外加剂，搅拌均匀得到浆料；
(3)最后将浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种混凝土；
其中，所述纤维凝胶复合材料是以葡萄糖酸δ-内酯、烯丙基胺和丙烯酰胺为原料经聚合反应制备得到，并且，在聚合反应过程中加入聚醚砜-聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维，以形成凝胶负载纤维的结构；
所述外加剂是由木质素磺酸钙、三乙醇胺与月桂醇聚氧乙烯醚按照质量比1：2：0.4混合而得。
所述水泥为标号P.052.5的普通硅酸盐水泥，河砂的粒径为2mm，石油焦粉的粒径为1mm，蛭石粉的粒径为1mm。
所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由蛭石、碱渣、脱硫石膏、高岭土和铝渣按照质量比1：4：8：45：15复合后粉碎而成，前者粉碎至0.88mm，后者粉碎至5mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.8。
复合的具体方法是：将碱渣、铝渣粉碎后与蛭石、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.1倍的水，造粒，110℃干燥2小时，然后升温至1000℃焙烧20分钟，冷却至室温，倒入多苯基多亚甲基多异氰酸酯中，浸渍15小时，过滤，60℃干燥12小时即可。
多苯基多亚甲基多异氰酸酯的用量为碱渣重量的50倍。
养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护22天。
所述纤维凝胶复合材料的制备方法如下：
(A)先将1kg葡萄糖酸δ-内酯溶于5kg二甲基亚砜中，再加入0.5kg烯丙基胺，45℃反应3小时，真空脱除二甲基亚砜，加入6kg蒸馏水，超声波振荡均匀；
(B)然后加入6.5kg丙烯酰胺、0.006kg交联剂，搅拌分散均匀，氮气气氛下加热至70℃，接着加入0.12kg引发剂，保温搅拌3小时，继续加入0.2kg聚醚砜-聚酰胺纤维和0.08kg聚丙烯腈纤维，保温搅拌2小时，得到水凝胶，后处理，即得。
所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为过硫酸铵。
步骤(B)中，所述聚醚砜-聚酰胺纤维是通过以下方法制备得到的：先将聚醚砜树脂与聚酰胺树脂按照质量比1：0.3加热熔融混合得到混合料，接着纺丝制成纤维，即得。
加热熔融混合的工艺条件为：将聚醚砜树脂和聚酰胺树脂混合加热至400℃，呈熔融态，超声波振荡80分钟即可。
纺丝的具体方法是：将混合料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有12000个孔眼，孔径为0.06mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为5MPa，最后凝固浴得到纤维。
所述原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维；所述凝固浴为凝固剂质量含量10％的水浴，凝固剂为CaCl2·2H2O。
步骤(B)中，后处理的具体方法为：先将水凝胶利用3倍重量的无水乙醇浸泡4小时，然后50℃真空干燥8小时，粉碎至1mm以下即可。
对比例2
一种混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将1kg水泥、1.5kg河砂和0.3kg石油焦粉混合均匀，得到混合干料；
(2)然后将0.3kg蛭石粉和0.6kg矿粉加入0.8kg水中，活化，球磨得到预混料；
(3)接着将混合干料倒入预混料中，搅拌混匀，再加入1.8kg轻集料和0.01kg外加剂，搅拌均匀得到浆料；
(4)最后将浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种混凝土；
其中，所述外加剂是由木质素磺酸钙、三乙醇胺与月桂醇聚氧乙烯醚按照质量比1：2：0.4混合而得。
所述水泥为标号P.052.5的普通硅酸盐水泥，河砂的粒径为2mm，石油焦粉的粒径为1mm，蛭石粉的粒径为1mm。
所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由蛭石、碱渣、脱硫石膏、高岭土和铝渣按照质量比1：4：8：45：15复合后粉碎而成，前者粉碎至0.88mm，后者粉碎至5mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.8。
复合的具体方法是：将碱渣、铝渣粉碎后与蛭石、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.1倍的水，造粒，110℃干燥2小时，然后升温至1000℃焙烧20分钟，冷却至室温，倒入多苯基多亚甲基多异氰酸酯中，浸渍15小时，过滤，60℃干燥12小时即可。
多苯基多亚甲基多异氰酸酯的用量为碱渣重量的50倍。
活化的具体方法是：浸泡30分钟，700W微波处理5分钟，趁热超声波振荡1分钟，然后接着500W微波处理1分钟即可。
养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护22天。
对比例3
一种混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将1kg水泥、1.5kg河砂和0.3kg石油焦粉混合均匀，得到混合干料；
(2)然后将0.3kg蛭石粉和0.6kg矿粉加入0.8kg水中，活化，球磨得到预混料；
(3)接着将混合干料倒入预混料中，搅拌混匀，再加入0.2kg凝胶、1.8kg轻集料和0.01kg外加剂，搅拌均匀得到浆料；
(4)最后将浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种混凝土；
其中，所述凝胶是以葡萄糖酸δ-内酯、烯丙基胺和丙烯酰胺为原料经聚合反应制备得到；
所述外加剂是由木质素磺酸钙、三乙醇胺与月桂醇聚氧乙烯醚按照质量比1：2：0.4混合而得。
所述水泥为标号P.052.5的普通硅酸盐水泥，河砂的粒径为2mm，石油焦粉的粒径为1mm，蛭石粉的粒径为1mm。
所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由蛭石、碱渣、脱硫石膏、高岭土和铝渣按照质量比1：4：8：45：15复合后粉碎而成，前者粉碎至0.88mm，后者粉碎至5mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.8。
复合的具体方法是：将碱渣、铝渣粉碎后与蛭石、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.1倍的水，造粒，110℃干燥2小时，然后升温至1000℃焙烧20分钟，冷却至室温，倒入多苯基多亚甲基多异氰酸酯中，浸渍15小时，过滤，60℃干燥12小时即可。
多苯基多亚甲基多异氰酸酯的用量为碱渣重量的50倍。
活化的具体方法是：浸泡30分钟，700W微波处理5分钟，趁热超声波振荡1分钟，然后接着500W微波处理1分钟即可。
养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护22天。
所述凝胶的制备方法如下：
(A)先将1kg葡萄糖酸δ-内酯溶于5kg二甲基亚砜中，再加入0.5kg烯丙基胺，45℃反应3小时，真空脱除二甲基亚砜，加入6kg蒸馏水，超声波振荡均匀；
(B)然后加入6.5kg丙烯酰胺、0.006kg交联剂，搅拌分散均匀，氮气气氛下加热至70℃，接着加入0.12kg引发剂，保温搅拌5小时，得到水凝胶，后处理，即得。
所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为过硫酸铵。
步骤(B)中，后处理的具体方法为：先将水凝胶利用3倍重量的无水乙醇浸泡4小时，然后50℃真空干燥8小时，粉碎至1mm以下即可。
对比例4
一种混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将1kg水泥、1.5kg河砂和0.3kg石油焦粉混合均匀，得到混合干料；
(2)然后将0.3kg蛭石粉和0.6kg矿粉加入0.8kg水中，活化，球磨得到预混料；
(3)接着将混合干料倒入预混料中，搅拌混匀，再加入0.2kg纤维凝胶复合材料、1.8kg轻集料和0.01kg外加剂，搅拌均匀得到浆料；
(4)最后将浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种混凝土；
其中，所述纤维凝胶复合材料是以葡萄糖酸δ-内酯、烯丙基胺和丙烯酰胺为原料经聚合反应制备得到，并且，在聚合反应过程中加入聚醚砜-聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维，以形成凝胶负载纤维的结构；
所述外加剂是由木质素磺酸钙、三乙醇胺按照质量比1：2混合而得。
所述水泥为标号P.052.5的普通硅酸盐水泥，河砂的粒径为2mm，石油焦粉的粒径为1mm，蛭石粉的粒径为1mm。
所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由蛭石、碱渣、脱硫石膏、高岭土和铝渣按照质量比1：4：8：45：15复合后粉碎而成，前者粉碎至0.88mm，后者粉碎至5mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.8。
复合的具体方法是：将碱渣、铝渣粉碎后与蛭石、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.1倍的水，造粒，110℃干燥2小时，然后升温至1000℃焙烧20分钟，冷却至室温，倒入多苯基多亚甲基多异氰酸酯中，浸渍15小时，过滤，60℃干燥12小时即可。
多苯基多亚甲基多异氰酸酯的用量为碱渣重量的50倍。
活化的具体方法是：浸泡30分钟，700W微波处理5分钟，趁热超声波振荡1分钟，然后接着500W微波处理1分钟即可。
养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护22天。
所述纤维凝胶复合材料的制备方法如下：
(A)先将1kg葡萄糖酸δ-内酯溶于5kg二甲基亚砜中，再加入0.5kg烯丙基胺，45℃反应3小时，真空脱除二甲基亚砜，加入6kg蒸馏水，超声波振荡均匀；
(B)然后加入6.5kg丙烯酰胺、0.006kg交联剂，搅拌分散均匀，氮气气氛下加热至70℃，接着加入0.12kg引发剂，保温搅拌3小时，继续加入0.2kg聚醚砜-聚酰胺纤维和0.08kg聚丙烯腈纤维，保温搅拌2小时，得到水凝胶，后处理，即得。
所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为过硫酸铵。
步骤(B)中，所述聚醚砜-聚酰胺纤维是通过以下方法制备得到的：先将聚醚砜树脂与聚酰胺树脂按照质量比1：0.3加热熔融混合得到混合料，接着纺丝制成纤维，即得。
加热熔融混合的工艺条件为：将聚醚砜树脂和聚酰胺树脂混合加热至400℃，呈熔融态，超声波振荡80分钟即可。
纺丝的具体方法是：将混合料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有12000个孔眼，孔径为0.06mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为5MPa，最后凝固浴得到纤维。
所述原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维；所述凝固浴为凝固剂质量含量10％的水浴，凝固剂为CaCl2·2H2O。
步骤(B)中，后处理的具体方法为：先将水凝胶利用3倍重量的无水乙醇浸泡4小时，然后50℃真空干燥8小时，粉碎至1mm以下即可。
试验例
对实施例1～3和对比例1～4所得混凝土进行性能检测，结果见表1。
其中，28d抗压强度、60d抗压强度、60d劈裂抗拉强度的检测参考GB/T 50081-2002；
28d自由收缩率的检测参考GB/T 50082-2009。
表1.混凝土性能检测
Figure BDA0002643044050000131
由表1可知，实施例1～3所得混凝土具有较高的抗压强度和劈裂抗拉强度，自由收缩率低，是一种高强度、低收缩的混凝土产品。
对比例1将水泥、河砂、石油焦粉、蛭石粉和矿粉直接混合制成混合干料，混合均匀性较差，影响了混凝土强度，抗收缩性也有所影响；对比例2略去纤维凝胶复合材料，混凝土的强度和抗收缩性均明显变差；对比例3用凝胶替换纤维凝胶复合材料，缺少纤维的加强和支撑作用，混凝土的强度和抗收缩性均明显变差；对比例4的外加剂中略去月桂醇聚氧乙烯醚，混凝土的强度明显变差。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种低收缩、高强度混凝土的制备方法，其特征在于，以重量份计，具体步骤如下：
（1）先将1份水泥、1.5～2份河砂和0.2～0.3份石油焦粉混合均匀，得到混合干料；
（2）然后将0.3～0.5份蛭石粉和0.4～0.6份矿粉加入0.8～1份水中，活化，球磨得到预混料；
（3）接着将混合干料倒入预混料中，搅拌混匀，再加入0.1～0.2份纤维凝胶复合材料、1.8～2.2份轻集料和0.008～0.01份外加剂，搅拌均匀得到浆料；
（4）最后将浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种低收缩、高强度混凝土；
其中，所述纤维凝胶复合材料是以葡萄糖酸δ-内酯、烯丙基胺和丙烯酰胺为原料经聚合反应制备得到，并且，在聚合反应过程中加入聚醚砜-聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维，以形成凝胶负载纤维的结构；
所述外加剂是由木质素磺酸钙、三乙醇胺与月桂醇聚氧乙烯醚按照质量比1：2～3：0.2～0.4混合而得；
所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由蛭石、碱渣、脱硫石膏、高岭土和铝渣按照质量比1：3～4：8～10：35～45：15～18复合后粉碎而成，前者粉碎至0.22～0.88mm，后者粉碎至5～8mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.5～1.8；
复合的具体方法是：将碱渣、铝渣粉碎后与蛭石、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.1～0.2倍的水，造粒，100～110℃干燥2～3小时，然后升温至800～1000℃焙烧20～30分钟，冷却至室温，倒入多苯基多亚甲基多异氰酸酯中，浸渍10～15小时，过滤，60～80℃干燥10～12小时即可；
以重量份计，所述纤维凝胶复合材料的制备方法如下：
（A）先将1份葡萄糖酸δ-内酯溶于5～8份二甲基亚砜中，再加入0.4～0.5份烯丙基胺，45～55℃反应2～3小时，真空脱除二甲基亚砜，加入6～9份蒸馏水，超声波振荡均匀；
（B）然后加入5.5～6.5份丙烯酰胺、0.006～0.008份交联剂，搅拌分散均匀，氮气气氛下加热至60～70℃，接着加入0.12～0.15份引发剂，保温搅拌2～3小时，继续加入0.2～0.3份聚醚砜-聚酰胺纤维和0.05～0.08份聚丙烯腈纤维，保温搅拌2～3小时，得到水凝胶，后处理，即得。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水泥为标号P.052.5的普通硅酸盐水泥，河砂的粒径为2～3mm，石油焦粉的粒径为0.5～1mm，蛭石粉的粒径为1～2mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，活化的具体方法是：浸泡20～30分钟，700～900W微波处理3～5分钟，趁热超声波振荡1～2分钟，然后接着300～500W微波处理1～2分钟即可。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，养护条件为：常温常压和相对湿度95%RH条件下养护20～22天。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（B）中，所述聚醚砜-聚酰胺纤维是通过以下方法制备得到的：先将聚醚砜树脂与聚酰胺树脂按照质量比1：0.2～0.3加热熔融混合得到混合料，接着纺丝制成纤维，即得。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（B）中，后处理的具体方法为：先将水凝胶利用3～5倍重量的无水乙醇浸泡3～4小时，然后50～60℃真空干燥6～8小时，粉碎至1mm以下即可。
7.权利要求1～6中任一项所述制备方法得到的一种低收缩、高强度混凝土。
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