CN115477516A - 一种基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土，其组成按重量份数计如下：PO52.5水泥600～1000份，硅灰150～250份，超细矿粉70～150份，粉煤灰100～300份，石英砂900～1400份，减水剂13～24份，水180～300份，表面刻蚀及无机颗粒涂层的钢纤维100～230份；本发明通过对钢纤维的改性增加与基体间的摩擦系数，在钢纤维表面为水泥颗粒提供水化成核位点，改善纤维与基体间的界面过渡区，提高粘结性能和耐久性，有效提高超高性能混凝土材料的力学性能及韧性。

Description

一种基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土及制备方法
技术领域
本发明属于混凝土材料技术领域，具体涉及一种超高性能混凝土及制备方法。
背景技术
超高性能混凝土是指一种具有超强力学性能和良好浇筑及工作性能的水泥基混凝土材料，其一方面选用高活性超细材料填充孔隙，另一方面使用钢纤维增强技术提高材料韧性，克服了普通混凝土耐久性差、强度低等缺点，被广泛应用于桥梁、建筑构件、水利工程等多个领域。
超高性能混凝土的高强度源于在胶凝材料中加入了硅灰等高活性超细粉末，实现了超高性能混凝土中颗粒的最紧密堆积，降低了内部孔隙率，增强了基体材料本身强度。此外，体系中钢纤维的掺入在超高性能混凝土内部搭建了三维网络结构，有效改善超高性能混凝土本身的脆性，实现增强增韧的作用。然而，钢纤维在混凝土服役过程中易发生氧化锈蚀，且超高性能混凝土中钢纤维与基体间界面过渡区的结合能力较弱，导致纤维在超高性能混凝土中容易出现滑移破坏，远远未达到钢纤维本身的屈服状态，这严重影响了钢纤维在混凝土体系中的使用效率。
因此，对钢纤维表面基本特性进行改善，从而优化钢纤维与基体间的界面过渡区，增加其结合强度，有利于提高超高性能混凝土各方面性能。CN107721327B公开了一种增强钢纤维耐久性的方法，抑制了钢纤维在酸碱环境下的锈蚀速率。CN101638757A公开了一种钢纤维表面接枝的方法，加强了钢纤维与混凝土基体间的结合强度，改善了界面过渡区。然而，通过表面接枝增强界面过渡区的钢纤维改性方法并未结合水泥基材料的水化过程，因此无法确定该有机物界面在混凝土服役过程中是否存在破坏的风险，无法保证其耐久性。另外，改性原料繁多、价格昂贵，表面处理过程繁琐等问题也影响了现有钢纤维改性方法的工业化应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土及其制备方法，通过对钢纤维的改性增加与基体间的摩擦系数，在钢纤维表面为水泥颗粒提供水化成核位点，改善纤维与基体间的界面过渡区，提高粘结性能和耐久性，有效提高超高性能混凝土材料的力学性能及韧性。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土，其组成按重量份数计如下：
PO52.5水泥600～1000份，硅灰150～250份，超细矿粉70～150份，粉煤灰100～300份，石英砂900～1400份，减水剂13～24份，水180～300份，表面刻蚀及无机颗粒涂层的钢纤维100～230份。
按上述方案，所述表面刻蚀及无机颗粒涂层的钢纤维按以下方法制备而来：
将钢纤维在氢氧化钠水溶液中浸泡后洗涤干燥；置于氯化钙、聚丙烯酰胺的混合水溶液中，加入碳酸钠、乙二胺四乙酸二钠和硫酸钠的混合水溶液，反应1～300min，冲洗后干燥即获得改性后钢纤维。
按上述方案，所述表面刻蚀及无机颗粒涂层的钢纤维按以下方法制备而来：
将钢纤维在氢氧化钠水溶液中浸泡后洗涤干燥；均匀喷洒碳酸钠水溶液，然后立即喷洒氯化钙、乙二胺四乙酸二钠、聚丙烯酰胺、硫酸钠的混合水溶液，反应1～20min，冲洗后干燥即获得改性后钢纤维。
按上述方案，所述钢纤维形状涉及平直、端勾及波浪状，长度为8～30mm，直径为0.1～0.4mm，长径比50～120，抗拉强度≥2800MPa。
按上述方案，水溶液中氯化钙和碳酸钠的浓度为0.005～0.1mol/L；乙二胺四乙酸二钠的浓度为0.005～0.1mol/L；聚丙烯酰胺和硫酸钠的浓度为0.001～0.01mol/L；氢氧化钠的浓度为1～4mol/L。
按上述方案，所述硅灰比表面积为10～15m2/g，硅灰中SiO2含量≥95％。
按上述方案，所述粉煤灰比表面积为2.3～2.6m2/g，其中SiO2含量≥50％。
按上述方案，所述石英砂粒径范围为200μm～400μm。
上述基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料中的PO52.5水泥、硅灰、超细矿粉、粉煤灰、石英砂、减水剂加入搅拌锅中，干混2～3min，将其混合均匀；
(2)将水加入搅拌锅中，慢速搅拌3～5min至初步出现浆体状态，再调整至快速搅拌模式搅拌1～2min，加速浆体状态出现过程，然后调整至慢速搅拌模式搅拌3～5min消除气泡；
(3)将表面刻蚀及无机颗粒涂层的钢纤维加入搅拌锅中，搅拌3～5min得到均匀的浆体拌合物；
(4)将上述浆体拌合物浇筑至模具中，适当振捣消泡，成型后将其置于温度为15～25℃、相对湿度≥95％的条件下进行养护，20～30h后脱模，并在温度为15～25℃、相对湿度≥95％的条件下养护至28d即得到超高性能混凝土。
相对于现有技术，本发明有益效果如下：
乙二胺四乙酸二钠对钢纤维表面的轻度腐蚀既能增加表面粗糙度，又能改善Fe2+氧化导致的锈蚀。另外，生成的碳酸钙颗粒附着在钢纤维表面不仅能增加其表面粗糙度，在水泥基材料中，纳米碳酸钙还可以为水泥水化提供成核位点，促进C-S-H凝胶的快速形成，这显著缩短水泥水化诱导期，提高早期强度。另一方面，纳米碳酸钙促进水泥水化产物形成，改善了氢氧化钙在水泥基体界面的富集和定向排列，从而优化了水泥基材料内部的界面过渡区，提高了水泥基材料的强度和韧性。上述两种效应均能增强钢纤维与基体间的结合能力，改善界面过渡区，发挥钢纤维优异的本征力学性能，从而提高超高性能混凝土的抗压、抗折能力及耐久性。改性过程所需的原料易得、价格低廉、无毒无害，改性过程简单、易于推广，能有效的进行工业化应用。
附图说明
图1：原始钢纤维的微观形貌。
图2：表面改性后的钢纤维微观形貌。
图3：28天凝期时原始钢纤维与基体界面的微观形貌图。
图4：28天凝期时表面改性后钢纤维与基体界面的微观形貌图。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
具体实施方式提供了一种基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土，按重量份数计：
PO52.5水泥600～1000份，硅灰150～250份，超细矿粉70～150份，粉煤灰100～300份，石英砂900～1400份，减水剂13～24份，水180～300份，表面刻蚀及无机颗粒涂层的钢纤维100～230份。
具体地，所述表面刻蚀及无机颗粒涂层的钢纤维按以下方法制备而来：
将钢纤维在氢氧化钠水溶液中浸泡后洗涤干燥；置于氯化钙、聚丙烯酰胺的混合水溶液中，加入碳酸钠、乙二胺四乙酸二钠和硫酸钠的混合水溶液，反应1～300min，冲洗后干燥即获得改性后钢纤维。
具体实施方式还提供了另一种表面改性处理方式：
将钢纤维在氢氧化钠水溶液中浸泡后洗涤干燥；均匀喷洒碳酸钠水溶液，然后立即喷洒氯化钙、乙二胺四乙酸二钠、聚丙烯酰胺、硫酸钠的混合水溶液，反应1～20min，冲洗后干燥即获得改性后钢纤维。
具体地，上述两种表面处理过程中，水溶液中氯化钙和碳酸钠的浓度为0.005～0.1mol/L；乙二胺四乙酸二钠的浓度为0.005～0.1mol/L；聚丙烯酰胺和硫酸钠的浓度为0.001～0.01mol/L；氢氧化钠的浓度为1～4mol/L。
具体地，所述钢纤维形状涉及平直、端勾及波浪状，长度为8～30mm，直径为0.1～0.4mm，长径比50～120，抗拉强度≥2800MPa。
具体地，所述硅灰比表面积为10～15m2/g，硅灰中SiO2含量≥95％。
具体地，所述粉煤灰比表面积为2.3～2.6m2/g，其中SiO2含量≥50％。
具体地，所述石英砂粒径范围为200μm～400μm。
具体实施方式还提供了上述超高性能混凝土制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料中的PO52.5水泥、硅灰、超细矿粉、粉煤灰、石英砂、减水剂加入搅拌锅中，干混2～3min，将其混合均匀；
(2)将水加入搅拌锅中，慢速搅拌3～5min至初步出现浆体状态，再调整至快速搅拌模式搅拌1～2min，加速浆体状态出现过程，然后调整至慢速搅拌模式搅拌3～5min消除气泡；
(3)将表面刻蚀及无机颗粒涂层的钢纤维加入搅拌锅中，搅拌3～5min得到均匀的浆体拌合物；
(4)将上述浆体拌合物浇筑至模具中，适当振捣消泡，成型后将其置于温度为15～25℃、相对湿度≥95％的条件下进行养护，20～30h后脱模，并在温度为15～25℃、相对湿度≥95％的条件下养护至28d即得到超高性能混凝土。
实施例1
本发明的实施包括钢纤维的表面改性和超高性能混凝土的成型两个部分。钢纤维为平直型，直径0.2mm，长度13mm，长径比65，抗拉强度2850MPa。
钢纤维的表面改性包括如下步骤：
(1)表面改性溶液的配置：将2.775g氯化钙溶于500ml的去离子水中，制得氯化钙溶液，在其中加入2.5g乙二胺四乙酸二钠粉末搅拌至完全溶解制得混合溶液C；另取2.65g碳酸钠粉末溶于500ml的去离子水中，常温下充分搅拌制得碳酸钠溶液；
(2)钢纤维的前处理：取1kg钢纤维，将其浸泡在2.5mol/L的氢氧化钠溶液中增强其反应活性，然后将其用清水和无水乙醇冲洗，100℃干燥后得到经过前处理的钢纤维。
(3)表面改性溶液处理钢纤维：取250g经过前处理的钢纤维，将其平铺于托盘上，在其表面均匀喷洒20ml碳酸钠溶液，然后立即喷洒20ml的混合溶液C，静置5min，反应完成后，将钢纤维置于60℃环境中恒温干燥6h，即获得改性后钢纤维。
本实施例原始钢纤维的微观形貌见图1所示；表面改性后钢纤维的微观形貌见图2所示。原始钢纤维表面光滑，改性后钢纤维表面粗糙度提高，纵向沟槽为乙二胺四乙酸二钠的表面腐蚀结果，另外，大量纳米碳酸钙晶体附着在钢纤维表面，在提高钢纤维表面与基体结合能力中发挥重要作用。
一种基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土增强方法，原料包括PO52.5水泥、硅灰、超细矿粉、粉煤灰、石英砂、高效聚羧酸固态减水剂、原始钢纤维和改性后钢纤维。
各组分所用质量如表1所示。单位(份)
编号 PO52.5水泥 硅灰 超细矿粉 粉煤灰 石英砂 水 减水剂 钢纤维
1～1 900 180 120 200 1273 252 16 191
1～2 900 180 120 200 1273 252 16 191
其中，试样1～1使用原始钢纤维，试样1～2使用表面改性后钢纤维。减水剂为高效聚羧酸固态减水剂。具体成型过程如下：
(1)将表1中的PO52.5水泥、硅灰、超细矿粉、粉煤灰、石英砂、高效聚羧酸固态减水剂加入搅拌机中，干混3min，将其混合均匀。
(2)将所有水加入搅拌机中，慢速搅拌约5min至初步出现浆体状态，再调整至快速搅拌模式搅拌2min加速浆体状态出现过程，然后调整至慢速搅拌模式搅拌3min消除气泡。
(3)将钢纤维加入搅拌锅中，搅拌3min得到均匀的浆体拌合物。
(4)将上述搅拌均匀的超高性能混凝土拌合物浇筑至模具中，适当振捣消泡，成型后将其置于温度为20±2℃、相对湿度≥95％的条件下进行养护，24h后脱模，并在温度为20±2℃、相对湿度≥95％的条件下养护至28d即得到产品。
试样编号1～2的制品抗折强度和抗压强度相比于试样编号1～1的制品分别提高了21.8％和5.6％。实施例1中的各试件实施结果如表2所示。
试样编号 抗折强度/MPa 抗压强度/MPa
1～1 29.3 168.3
1～2 35.7 177.7
本实施例28天凝期时原始钢纤维与基体界面的微观形貌图见图3所示。28天凝期时表面改性后钢纤维与基体界面的微观形貌图见图4所示。原始钢纤维与基体的结合界面有明显裂纹，该裂纹的存在导致钢纤维极易从基体中拔出，影响了钢纤维与基体的结合能力。改性钢纤维与基体间的界面极其致密，这意味着将钢纤维从基体中拔出需要更多的能量，宏观上表面为UHPC力学性能的提高。
实施例2
本发明的实施包括钢纤维的表面改性和超高性能混凝土的成型两个部分。钢纤维为平直型，直径0.2mm，长度22mm，长径比110，抗拉强度2850MPa。
钢纤维的表面改性包括如下步骤：
(1)表面改性溶液的配置：将5.3g碳酸钠溶于500ml的去离子水中，制得碳酸钠溶液，加入2.5g乙二胺四乙酸二钠粉末，常温下充分搅拌溶解并混合均匀，制得混合溶液A；另取5.55g氯化钙粉末溶于500ml的去离子水中，常温下充分搅拌制得氯化钙溶液；
(2)钢纤维的前处理：取1kg钢纤维，将其浸泡在2.5mol/L的氢氧化钠溶液中增强其反应活性，然后将其用清水和无水乙醇冲洗，100℃干燥后得到经过前处理的钢纤维。
(3)表面改性溶液处理钢纤维：取500g经过前处理的钢纤维，将其浸泡在氯化钙溶液中，加入混合溶液A，反应20min，反应完成后，将钢纤维用清水多次冲洗去除表面杂质，然后将钢纤维置于80℃环境中烘干，即获得改性后钢纤维。
一种基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土增强方法，原料包括PO52.5水泥、硅灰、超细矿粉、粉煤灰、石英砂、高效聚羧酸固态减水剂、原始钢纤维和改性后钢纤维。各组分所用质量如表3所示。单位(份)
编号 PO52.5水泥 硅灰 超细矿粉 粉煤灰 石英砂 水 减水剂 钢纤维
2～1 950 230 100 230 1374 272 18 206
2～2 950 230 100 230 1374 272 18 206
其中，试样2～1使用原始钢纤维，试样2～2使用表面改性后钢纤维。减水剂为高效聚羧酸固态减水剂。具体成型过程如下：
(1)将表3中的PO52.5水泥、硅灰、超细矿粉、粉煤灰、石英砂、高效聚羧酸固态减水剂加入搅拌机中，干混3min，将其混合均匀；
(2)将所有水加入搅拌机中，慢速搅拌约5min至初步出现浆体状态，再调整至快速搅拌模式搅拌2min加速浆体状态出现过程，然后调整至慢速搅拌模式搅拌3min消除气泡。
(3)将钢纤维加入搅拌锅中，搅拌3min得到均匀的浆体拌合物；
(4)将上述搅拌均匀的超高性能混凝土拌合物浇筑至模具中，适当振捣消泡，成型后将其置于温度为20±2℃、相对湿度≥95％的条件下进行养护，24h后脱模，并在温度为20±2℃、相对湿度≥95％的条件下养护至28d即得到产品。
试样编号2～2的制品抗折强度相比于试样编号2～1的制品分别提高了33％，抗压强度基本保持相同。实施例2中的各试件实施结果如表4所示：
试样编号 抗折强度/MPa 抗压强度/MPa
2～1 31.5 181.5
2～2 41.9 181.3
实施例3
本发明的实施包括钢纤维的表面改性和超高性能混凝土的成型两个部分。钢纤维为平直型，直径0.2mm，长度13mm，长径比65，抗拉强度2850MPa。
钢纤维的表面改性包括如下步骤：
(1)表面改性溶液的配置：称取三份5.3g碳酸钠分别溶于500ml的去离子水中，制得三份碳酸钠溶液，分别加入5.1g、2.5g、1.25g乙二胺四乙酸二钠粉末，常温下充分搅拌溶解并混合均匀，制得混合溶液A1、A2、A3；另取5.55g氯化钙粉末溶于500ml的去离子水中，加入0.3g聚丙烯酰胺，常温下充分搅拌制得混合溶液B，同样配制三份；
(2)钢纤维的前处理：取1kg钢纤维，将其浸泡在2.5mol/L的氢氧化钠溶液中增强其反应活性，然后将其用清水和无水乙醇冲洗，100℃干燥后得到经过前处理的钢纤维。
(3)表面改性溶液处理钢纤维：取500g经过前处理的钢纤维，将其分别浸泡在三份混合溶液B中，分别加入混合溶液A1、A2、A3，分别反应60min、20min、30min，反应完成后，将钢纤维用清水多次冲洗去除表面杂质，然后将钢纤维置于80℃环境中烘干，即获得改性后钢纤维SF1、SF2、SF3。
一种基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土增强方法，原料包括PO52.5水泥、硅灰、超细矿粉、粉煤灰、石英砂、高效聚羧酸固态减水剂、原始钢纤维和改性后钢纤维。各组分所用质量如表5所示。单位(份)
编号 PO52.5水泥 硅灰 超细矿粉 粉煤灰 石英砂 水 减水剂 钢纤维
3～1 800 165 120 280 1242 246 16 186(SF0)
3～2 800 165 120 280 1242 246 16 186(SF1)
3～3 800 165 120 280 1242 246 16 186(SF2)
3～4 800 165 120 280 1242 246 16 186(SF3)
其中，试样3～1使用原始钢纤维(SF0)，试样3～2、3～3、3～4分别使用表面改性后钢纤维SF1、SF2、SF3。减水剂为高效聚羧酸固态减水剂。具体成型过程如下：
(1)将表5中的PO52.5水泥、硅灰、超细矿粉、粉煤灰、石英砂、高效聚羧酸固态减水剂加入搅拌机中，干混3min，将其混合均匀；
(2)将所有水加入搅拌机中，慢速搅拌约5min至初步出现浆体状态，再调整至快速搅拌模式搅拌2min加速浆体状态出现过程，然后调整至慢速搅拌模式搅拌3min消除气泡。
(3)将钢纤维加入搅拌锅中，搅拌3min得到均匀的浆体拌合物；
(4)将上述搅拌均匀的超高性能混凝土拌合物浇筑至模具中，适当振捣消泡，成型后将其置于温度为20±2℃、相对湿度≥95％的条件下进行养护，24h后脱模，并在温度为20±2℃、相对湿度≥95％的条件下养护至28d即得到产品。
试样编号3～2、3～3、3～4的制品抗折强度相比于试样编号3～1的制品分别提高了9.1％、12.9％和14.2％，抗压强度分别提高了4.5％、7.8％和4.3％。实施例3中的各试件实施结果如表6所示：
试样编号 抗折强度/MPa 抗压强度/MPa
3～1 23.2 155.8
3～2 25.3 162.8
3～3 26.2 167.9
3～4 26.5 162.5
实施例4
本发明的实施包括钢纤维的表面改性和超高性能混凝土的成型两个部分。钢纤维为平直型，直径0.2mm，长度13mm，长径比65，抗拉强度2850MPa。
钢纤维的表面改性包括如下步骤：
(1)表面改性溶液的配置：将5.3g碳酸钠溶于500ml的去离子水中，制得碳酸钠溶液，加入7.5g乙二胺四乙酸二钠粉末，常温下充分搅拌溶解并混合均匀，制得混合溶液A；另取5.55g氯化钙粉末溶于500ml的去离子水中，常温下充分搅拌制得氯化钙溶液；
(2)钢纤维的前处理：取1kg钢纤维，将其浸泡在2.5mol/L的氢氧化钠溶液中增强其反应活性，然后将其用清水和无水乙醇冲洗，100℃干燥后得到经过前处理的钢纤维。
(3)表面改性溶液处理钢纤维：取两份500g经过前处理的钢纤维，将其浸泡在氯化钙溶液中，加入混合溶液A，分别反应120min和240min，反应完成后，将钢纤维用清水多次冲洗去除表面杂质，然后将钢纤维置于80℃环境中烘干，即获得改性后钢纤维SF4和SF5。
一种基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土增强方法，原料包括PO52.5水泥、硅灰、超细矿粉、粉煤灰、石英砂、高效聚羧酸固态减水剂、原始钢纤维和改性后钢纤维。各组分所用质量如表7所示。单位(份)
编号 PO52.5水泥 硅灰 超细矿粉 粉煤灰 石英砂 水 减水剂 钢纤维
4～1 890 215 130 240 1342 266 17 201(SF0)
4～2 890 215 130 240 1342 266 17 201(SF4)
4～3 890 215 130 240 1342 266 17 201(SF5)
其中，试样4～1使用原始钢纤维(SF0)，试样4～2和4～3分别使用表面改性后钢纤维SF4和SF5。减水剂为高效聚羧酸固态减水剂。具体成型过程如下：
(1)将表7中的PO52.5水泥、硅灰、超细矿粉、粉煤灰、石英砂、高效聚羧酸固态减水剂加入搅拌机中，干混3min，将其混合均匀；
(2)将所有水加入搅拌机中，慢速搅拌约5min至初步出现浆体状态，再调整至快速搅拌模式搅拌2min加速浆体状态出现过程，然后调整至慢速搅拌模式搅拌3min消除气泡。
(3)将钢纤维加入搅拌锅中，搅拌3min得到均匀的浆体拌合物；
(4)将上述搅拌均匀的超高性能混凝土拌合物浇筑至模具中，适当振捣消泡，成型后将其置于温度为20±2℃、相对湿度≥95％的条件下进行养护，24h后脱模，并在温度为20±2℃、相对湿度≥95％的条件下养护至28d即得到产品。
试样编号4～2和4～3的制品抗折强度相比于试样编号4～1的制品分别提高了17.4％和31％，抗压强度分别提高了3.5％和1.9％。实施例4中的各试件实施结果如表8所示：
试样编号 抗折强度/MPa 抗压强度/MPa
4～1 28.1 183.7
4～2 33.0 190.2
4～3 36.8 187.1
。

Claims (9)

1.一种基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土，其特征在于组成按重量份数计如下：
PO52.5水泥600～1000份，硅灰150～250份，超细矿粉70～150份，粉煤灰100～300份，石英砂900～1400份，减水剂13～24份，水180～300份，表面刻蚀及无机颗粒涂层的钢纤维100～230份。
2.如权利要求1所述基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土，其特征在于所述表面刻蚀及无机颗粒涂层的钢纤维按以下方法制备而来：
将钢纤维在氢氧化钠水溶液中浸泡后洗涤干燥；置于氯化钙、聚丙烯酰胺的混合水溶液中，加入碳酸钠、乙二胺四乙酸二钠和硫酸钠的混合水溶液，反应1～300min，冲洗后干燥即获得改性后钢纤维。
3.如权利要求1所述基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土，其特征在于所述表面刻蚀及无机颗粒涂层的钢纤维按以下方法制备而来：
将钢纤维在氢氧化钠水溶液中浸泡后洗涤干燥；均匀喷洒碳酸钠水溶液，然后立即喷洒氯化钙、乙二胺四乙酸二钠、聚丙烯酰胺、硫酸钠的混合水溶液，反应1～20min，冲洗后干燥即获得改性后钢纤维。
4.如权利要求2或3所述基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土，其特征在于所述钢纤维形状涉及平直、端勾及波浪状，长度为8～30mm，直径为0.1～0.4mm，长径比50～120，抗拉强度≥2800MPa。
5.如权利要求2或3所述基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土，其特征在于水溶液中氯化钙和碳酸钠的浓度为0.005～0.1mol/L；乙二胺四乙酸二钠的浓度为0.005～0.1mol/L；聚丙烯酰胺和硫酸钠的浓度为0.001～0.01mol/L；氢氧化钠的浓度为1～4mol/L。
6.如权利要求1所述基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土，其特征在于所述硅灰比表面积为10～15m2/g，硅灰中SiO2含量≥95％。
7.如权利要求1所述基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土，其特征在于所述粉煤灰比表面积为2.3～2.6m2/g，其中SiO2含量≥50％。
8.如权利要求1所述基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土，其特征在于所述石英砂粒径范围为200μm～400μm。
9.权利要求1所述基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将原料中的PO52.5水泥、硅灰、超细矿粉、粉煤灰、石英砂、减水剂加入搅拌锅中，干混2～3min，将其混合均匀；
(2)将水加入搅拌锅中，慢速搅拌3～5min至初步出现浆体状态，再调整至快速搅拌模式搅拌1～2min，加速浆体状态出现过程，然后调整至慢速搅拌模式搅拌3～5min消除气泡；
(3)将表面刻蚀及无机颗粒涂层的钢纤维加入搅拌锅中，搅拌3～5min得到均匀的浆体拌合物；
(4)将上述浆体拌合物浇筑至模具中，适当振捣消泡，成型后将其置于温度为15～25℃、相对湿度≥95％的条件下进行养护，20～30h后脱模，并在温度为15～25℃、相对湿度≥95％的条件下养护至28d即得到超高性能混凝土。
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