CN116514478A - 一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土及其制备方法，碳酸钙、碳纤维增强型混凝土包括以下重量份的原料：水泥100份、河砂170‑200份、粗骨料230‑255份、改性纳米碳酸钙1.8‑2.5份、氧化铝掺杂碳纤维1‑1.6份、粉煤灰37‑50份、减水剂0.25‑0.4份、三乙醇胺0.05‑0.1份、水42‑50份；本发明通过在混凝土中掺入改性纳米碳酸钙、氧化铝掺杂碳纤维，并合理配置其它原料，使制备得到的混凝土具有优异的强度和韧性，同时耐腐蚀性能优异，施工性能好。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶凝材料，颗粒状集料、水以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业、机械工业、海洋的开发、地热工程等，混凝土也是重要的材料。
在混凝土中，纳米碳酸钙目前应用的很多。纳米碳酸钙在水泥基材料中的主要作用为：与水泥铝酸盐矿物反应生成水化碳铝酸钙，使水泥石中的钙矾石含量增加，增加混凝土的强度性能；增加粉料含量，提高新拌混凝土流动性能；发挥稀释作用，降低混凝土胶凝材料用量等。但是纳米碳酸钙存在容易团聚的劣势，将其加入至混凝土中时，可能会因为容易团聚而使其效果不能充分发挥。
申请号为CN202210617958.X的国内专利公开了一种超高延性混凝土及其制备方法，该混凝土包括以下重量份的组分：水泥700-800份、粉煤灰350-450份、改性聚乙烯醇纤维25-35份、减水剂12-16份、纳米碳酸钙15-30份。该混凝土可有效解决现有的混凝土存在的由于纤维断裂而导致混凝土性能下降的问题。但是其使用的凝胶材料较多，且制备得到的混凝土强度偏低，因此还需要对混凝土原料进行研究，以获得一种性能更加优异的混凝土。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土及其制备方法，通过在混凝土中掺入改性纳米碳酸钙、氧化铝掺杂碳纤维，并合理配置其它原料，使制备得到的混凝土具有优异的强度和韧性，同时耐腐蚀性能优异，施工性能好。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，包括以下重量份的原料：水泥100份、河砂170-200份、粗骨料230-255份、改性纳米碳酸钙1.8-2.5份、氧化铝掺杂碳纤维1-1.6份、粉煤灰37-50份、减水剂0.25-0.4份、三乙醇胺0.05-0.1份、水42-50份。
优选的，所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括以下步骤：
向反应釜中加入水、乙醇和纳米碳酸钙，搅拌分散后，再加入硅烷偶联剂，搅拌后，封闭反应釜，并在50-55℃下搅拌60-90min；再向反应釜中加入聚乙二醇/壳聚糖混合液，继续在50-55℃下搅拌150-200min；然后冷却至室温，打开反应釜，并将反应釜中的混合料进行离心，得到固体物料，然后将固体物料置于50-60℃下进行真空干燥，经研磨后得改性纳米碳酸钙。
优选的，所述纳米碳酸钙的粒径D50为70-100nm；所述硅烷偶联剂为KH550或KH560；
所述水、乙醇、纳米碳酸钙、硅烷偶联剂、聚乙二醇/壳聚糖混合液的质量比为100:(30-60):(5-8)：(1.5-3)(20-30)；
所述聚乙二醇/壳聚糖混合液中，聚乙二醇的质量分数为1.3-1.8％，壳聚糖的质量分数为3-4％；所述聚乙二醇为聚乙二醇1500、聚乙二醇2000中的一种或多种，，所述壳聚糖的脱乙酰度≥90％。
优选的，所述聚乙二醇/壳聚糖混合液的制备方法包括以下步骤：向乙酸水溶液中加入聚乙二醇和壳聚糖，再加热至95-98℃，搅拌2-3h，然后冷却至室温，制备得到聚乙二醇/壳聚糖混合液；所述乙酸溶液的质量分数为5.5-6.5％。
优选的，所述氧化铝掺杂碳纤维的制备方法包括以下步骤：
(1)向N,N-二甲基甲酰胺中加入聚丙烯腈、氢氧化铝、表面活性剂，搅拌分散后得混合液，通过静电纺丝法，将混合液制备成前驱体纤维，并进行干燥，得干燥前驱体纤维；
(2)将所述干燥前驱体纤维在氩气气氛下，先升温至350-420℃，保温1.5-2h后，然后再升温至1120-1160℃，保温2.5-3.5h，之后在氩气气氛下冷却至室温，研磨过筛，即得氧化铝掺杂碳纤维。
优选的，步骤(1)中，所述聚丙烯腈的数均分子量为80-150万，所述表面活性剂为十二烷基二甲基氧化胺。
优选的，步骤(1)中，所述N,N-二甲基甲酰胺、聚丙烯腈、氢氧化铝、表面活性剂的质量比为1000:(80-110):(10-22):(2-5)。
优选的，步骤(2)中，以3-6.5℃/min的升温速率升温至350-420℃；以10-15℃/min的升温速率升温至1120-1160℃；所述过筛目数为100-150目。
优选的，所述水泥为P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥；
所述河砂为Ⅱ区河砂，细度模数为2.5-2.7，含泥量＜0.5％；所述粗骨料为粒径为5-20mm的碎石，含泥量＜0.5％；
所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；所述减水剂为聚羧酸减水剂。
作为一个总的发明构思，本发明提供了一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土的制备方法，包括以下步骤：
按配比称取各原料；先将河砂与粉煤灰混合均匀，然后加入改性纳米碳酸钙、氧化铝掺杂碳纤维，混合均匀后，得混合料；然后将所述混合料加入至水泥中，搅拌均匀后，加入水后搅拌80-100s，再加入减水剂、三乙醇胺，搅拌80-100s后，加入粗骨料搅拌100-130s，即得。
本发明的有益效果是：
1、本发明在制备混凝土时，掺入硅烷偶联剂、聚乙二醇、壳聚糖复合改性后得到的改性纳米碳酸钙，该改性纳米碳酸钙表面基团丰富，并接枝有壳聚糖，其具有很好的分散性能，可较好的分散在混凝土中。本发明改性纳米碳酸钙在混凝土中，有效促进C-S-H成核，可加快水泥C3S矿物水化，使混凝土中C-S-H的分布更加均匀。且由于改性纳米碳酸钙在混凝土中分散度高，可填充微孔，并产生更多的纳米级水化产物，有效增强混凝土的密实度。该改性纳米碳酸钙不仅可提高混凝土的早期强度，还能有效增强后期强度，并能切断毛细孔，降低孔隙连通性，从而提高混凝土的抗冻、抗渗、抗碳化及抗有害离子侵蚀性能。进一步的，该改性纳米碳酸接枝的壳聚糖还能在一定程度上增强混凝土的抗压强度和抗弯强度。
本发明在制备改性纳米碳酸钙，选取适宜的硅烷偶联剂以及聚乙二醇、壳聚糖，并优化各原料的加入量，同时结合特定的制备工艺，使纳米碳酸钙表面改性效果好，使改性纳米碳酸钙的分散性能更优，对混凝土的增强效果优异。
2、本发明在混凝土中掺入经过特定方法制备得到的氧化铝掺杂碳纤维，该氧化铝掺杂碳纤维中，纳米氧化铝负载于碳纤维中和表面，其可使碳纤维表面粗糙度较高，而纳米氧化铝又与水泥具有较高的相容性，从而使碳纤维与混凝土基体结合紧密，提升碳纤维的补强性能，并可有效减少混凝土结构被破坏时碳纤维在混凝土内部的相对滑动。而纳米氧化铝本身具有高强度和高韧性，因此可提升增强混凝土的抗压强度和抗弯强度，并能提升混凝土的耐腐蚀性能。同时本发明氧化铝掺杂碳纤维分散性能好，不易团聚，可很好的发挥增强效果。
本发明制备氧化铝掺杂碳纤维的方法较简单，原料易得，通过合理设置各原料以及各原料加入量，使氧化铝在碳纤维中及表面分布更加均匀，使氧化铝掺杂碳纤维的综合增强效果优异。
3、本发明混凝土在掺入改性纳米碳酸钙、氧化铝掺杂碳纤维的上，加入适量的粉煤灰，可减少生产成本，并加入适量的减水剂以及三乙醇胺等，使混凝土的综合性能进一步提升。本发明中各原料配合合理，使最终制备得到的混凝土具有优异的强度和韧性，同时耐腐蚀性能优异，施工性能好，在各个领域具有很好的应用前景。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种改性纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
向反应釜中加入100份水、50份乙醇和8份纳米碳酸钙(粒径D50为90nm)，搅拌分散后，再加入2.5份硅烷偶联剂KH550，搅拌后，封闭反应釜，并在55℃下搅拌60min；再向反应釜中加入30份聚乙二醇/壳聚糖混合液，继续在55℃下搅拌180min；然后冷却至室温，打开反应釜，并将反应釜中的混合料进行离心，得到固体物料，然后将固体物料置于55℃下进行真空干燥，经研磨后得改性纳米碳酸钙。
上述聚乙二醇/壳聚糖混合液的制备方法包括以下步骤：向乙酸水溶液中加入聚乙二醇2000和壳聚糖(脱乙酰度为90％)，再加热至98℃，搅拌3h，然后冷却至室温，制备得到聚乙二醇/壳聚糖混合液。
上述乙酸溶液的质量分数为6.5％。所得聚乙二醇/壳聚糖混合液中，聚乙二醇的质量分数为1.5％，壳聚糖的质量分数为4％。
实施例2：
一种改性纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
向反应釜中加入100份水、30份乙醇和6份纳米碳酸钙(粒径D50为70nm)，搅拌分散后，再加入1.5份硅烷偶联剂KH560，搅拌后，封闭反应釜，并在50℃下搅拌90min；再向反应釜中加入30份聚乙二醇/壳聚糖混合液，继续在50℃下搅拌200min；然后冷却至室温，打开反应釜，并将反应釜中的混合料进行离心，得到固体物料，然后将固体物料置于50℃下进行真空干燥，经研磨后得改性纳米碳酸钙。
上述聚乙二醇/壳聚糖混合液的制备方法包括以下步骤：向乙酸水溶液中加入聚乙二醇2000和壳聚糖(脱乙酰度为90％)，再加热至98℃，搅拌3h，然后冷却至室温，制备得到聚乙二醇/壳聚糖混合液。
上述乙酸溶液的质量分数为6.5％。所得聚乙二醇/壳聚糖混合液中，聚乙二醇的质量分数为1.3％，壳聚糖的质量分数为3.5％。
实施例3：
一种改性纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
向反应釜中加入100份水、60份乙醇和5份纳米碳酸钙(粒径D50为100nm)，搅拌分散后，再加入3份硅烷偶联剂KH550，搅拌后，封闭反应釜，并在55℃下搅拌70min；再向反应釜中加入20份聚乙二醇/壳聚糖混合液，继续在55℃下搅拌150min；然后冷却至室温，打开反应釜，并将反应釜中的混合料进行离心，得到固体物料，然后将固体物料置于60℃下进行真空干燥，经研磨后得改性纳米碳酸钙。
上述聚乙二醇/壳聚糖混合液的制备方法包括以下步骤：向乙酸水溶液中加入聚乙二醇1500和壳聚糖(脱乙酰度为90％)，再加热至95℃，搅拌2h，然后冷却至室温，制备得到聚乙二醇/壳聚糖混合液。
上述乙酸溶液的质量分数为5.5％。所得聚乙二醇/壳聚糖混合液中，聚乙二醇的质量分数为1.8％，壳聚糖的质量分数为3％。
实施例4：
一种氧化铝掺杂碳纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)向1000份N,N-二甲基甲酰胺中加入90份聚丙烯腈(数均分子量为150万)、16份氢氧化铝、5份十二烷基二甲基氧化胺，搅拌分散后得混合液，通过静电纺丝法，将混合液制备成前驱体纤维，并进行干燥，得干燥前驱体纤维。其中静电纺丝时电压为15kV，喷头与接收器之间的距离为32cm。
(2)将干燥前驱体纤维在氩气气氛下，先以6.5℃/min的升温速率升温至400℃，保温1.5h后，然后再以12℃/min的升温速率升温至1160℃，保温2.5h，之后在氩气气氛下冷却至室温，研磨过筛，过筛目数为100目，即得氧化铝掺杂碳纤维。
实施例5：
一种氧化铝掺杂碳纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)向1000份N,N-二甲基甲酰胺中加入110份聚丙烯腈(数均分子量为150万)、22份氢氧化铝、4份十二烷基二甲基氧化胺，搅拌分散后得混合液，通过静电纺丝法，将混合液制备成前驱体纤维，并进行干燥，得干燥前驱体纤维。其中静电纺丝时电压为15kV，喷头与接收器之间的距离为32cm。
(2)将干燥前驱体纤维在氩气气氛下，先以5℃/min的升温速率升温至350℃，保温2h后，然后再以10℃/min的升温速率升温至1120℃，保温3.5h，之后在氩气气氛下冷却至室温，研磨过筛，过筛目数为150目，即得氧化铝掺杂碳纤维。
实施例6：
一种氧化铝掺杂碳纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)向1000份N,N-二甲基甲酰胺中加入80份聚丙烯腈(数均分子量为80万)、10份氢氧化铝、2份十二烷基二甲基氧化胺，搅拌分散后得混合液，通过静电纺丝法，将混合液制备成前驱体纤维，并进行干燥，得干燥前驱体纤维。其中静电纺丝时电压为15kV，喷头与接收器之间的距离为32cm。
(2)将干燥前驱体纤维在氩气气氛下，先以3℃/min的升温速率升温至420℃，保温2h后，然后再以15℃/min的升温速率升温至1150℃，保温3h，之后在氩气气氛下冷却至室温，研磨过筛，过筛目数为100目，即得氧化铝掺杂碳纤维。
实施例7：
一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，包括以下重量份的原料：P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥100份、Ⅱ区河砂190份、碎石230份、改性纳米碳酸钙2份、氧化铝掺杂碳纤维1.6份、Ⅱ级粉煤灰50份、聚羧酸减水剂0.35份、三乙醇胺0.08份、水45份。
改性纳米碳酸钙通过实施例2中的制备方法制备得到，氧化铝掺杂碳纤维通过实施例6中的制备方法制备得到。Ⅱ区河砂的细度模数为2.5，含泥量＜0.5％；碎石的粒径范围为5-20mm，含泥量＜0.5％。
上述碳酸钙、碳纤维增强型混凝土的制备方法，包括以下步骤：
按配比称取各原料；先将Ⅱ区河砂与、Ⅱ级粉煤灰混合均匀，然后加入改性纳米碳酸钙、氧化铝掺杂碳纤维，混合均匀后，得混合料；然后将混合料加入至P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥中，搅拌均匀后，加入水后搅拌100s，再加入聚羧酸减水剂、三乙醇胺，搅拌80s后，加入碎石搅拌115s，即得。
实施例8：
一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，包括以下重量份的原料：P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥100份、Ⅱ区河砂170份、碎石235份、改性纳米碳酸钙2.5份、氧化铝掺杂碳纤维1份、Ⅱ级粉煤灰45份、聚羧酸减水剂0.25份、三乙醇胺0.05份、水42份。
改性纳米碳酸钙通过实施例3中的制备方法制备得到，氧化铝掺杂碳纤维通过实施例4中的制备方法制备得到。Ⅱ区河砂的细度模数为2.7，含泥量＜0.5％；碎石的粒径范围为5-20mm，含泥量＜0.5％。
上述碳酸钙、碳纤维增强型混凝土的制备方法，包括以下步骤：
按配比称取各原料；先将Ⅱ区河砂与、Ⅱ级粉煤灰混合均匀，然后加入改性纳米碳酸钙、氧化铝掺杂碳纤维，混合均匀后，得混合料；然后将混合料加入至P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥中，搅拌均匀后，加入水后搅拌80s，再加入聚羧酸减水剂、三乙醇胺，搅拌80-90s后，加入碎石搅拌130s，即得。
实施例9：
一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，包括以下重量份的原料：P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥100份、Ⅱ区河砂200份、碎石255份、改性纳米碳酸钙1.8份、氧化铝掺杂碳纤维1.2份、Ⅱ级粉煤灰37份、聚羧酸减水剂0.4份、三乙醇胺0.1份、水50份。
改性纳米碳酸钙通过实施例2中的制备方法制备得到，氧化铝掺杂碳纤维通过实施例4中的制备方法制备得到。Ⅱ区河砂的细度模数为2.5，含泥量＜0.5％；碎石的粒径范围为5-20mm，含泥量＜0.5％。
上述碳酸钙、碳纤维增强型混凝土的制备方法，包括以下步骤：
按配比称取各原料；先将Ⅱ区河砂与、Ⅱ级粉煤灰混合均匀，然后加入改性纳米碳酸钙、氧化铝掺杂碳纤维，混合均匀后，得混合料；然后将混合料加入至P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥中，搅拌均匀后，加入水后搅拌100s，再加入聚羧酸减水剂、三乙醇胺，搅拌100s后，加入碎石搅拌130s，即得。
实施例10：
一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，包括以下重量份的原料：P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥100份、Ⅱ区河砂180份、碎石245份、改性纳米碳酸钙2份、氧化铝掺杂碳纤维1份、Ⅱ级粉煤灰50份、聚羧酸减水剂0.25份、三乙醇胺0.08份、水46份。
改性纳米碳酸钙通过实施例1中的制备方法制备得到，氧化铝掺杂碳纤维通过实施例6中的制备方法制备得到。Ⅱ区河砂的细度模数为2.5，含泥量＜0.5％；碎石的粒径范围为5-20mm，含泥量＜0.5％。
上述碳酸钙、碳纤维增强型混凝土的制备方法同实施例7。
实施例11：
一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，包括以下重量份的原料：P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥100份、Ⅱ区河砂190份、碎石235份、改性纳米碳酸钙2.3份、氧化铝掺杂碳纤维1.6份、Ⅱ级粉煤灰45份、聚羧酸减水剂0.35份、三乙醇胺0.08份、水45份。
改性纳米碳酸钙通过实施例1中的制备方法制备得到，氧化铝掺杂碳纤维通过实施例5中的制备方法制备得到。Ⅱ区河砂的细度模数为2.7，含泥量＜0.5％；碎石的粒径范围为5-20mm，含泥量＜0.5％。
上述碳酸钙、碳纤维增强型混凝土的制备方法同实施例9。
实施例12：
一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，包括以下重量份的原料：P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥100份、Ⅱ区河砂175份、碎石255份、改性纳米碳酸钙2.1份、氧化铝掺杂碳纤维1.3份、Ⅱ级粉煤灰43份、聚羧酸减水剂0.3份、三乙醇胺0.07份、水43份。
改性纳米碳酸钙通过实施例3中的制备方法制备得到，氧化铝掺杂碳纤维通过实施例5中的制备方法制备得到。Ⅱ区河砂的细度模数为2.7，含泥量＜0.5％；碎石的粒径范围为5-20mm，含泥量＜0.5％。
上述碳酸钙、碳纤维增强型混凝土的制备方法同实施例9。
对比例1：
一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，与实施例12不同的是，将改性纳米碳酸钙替换为粒径D50为100nm的纳米碳酸钙。
对比例2：
一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，与实施例12不同的是，将氧化铝掺杂碳纤维替换为碳纤维，该碳纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)向1000份N,N-二甲基甲酰胺中加入110份聚丙烯腈(数均分子量为150万)，搅拌后得混合液，通过静电纺丝法，将混合液制备成前驱体纤维，并进行干燥，得干燥前驱体纤维。其中静电纺丝时电压为15kV，喷头与接收器之间的距离为32cm。
(2)将干燥前驱体纤维在氩气气氛下，先以5℃/min的升温速率升温至350℃，保温2h后，然后再以10℃/min的升温速率升温至1120℃，保温3.5h，之后在氩气气氛下冷却至室温，研磨过筛，过筛目数为150目，即得碳纤维。
性能测试：
将实施例7-12和对比例1-2制备得到的混凝土制备成100mm×100mm×100mm试块，并养护28d，然后测试所得试块的抗压强度和抗折强，测试标准为GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》。同时，对混凝土的28d氯离子扩散系数进行测试，测试标准为JTG/TB07-01-2006《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》。具体测试结果如表1所示。
表1混凝土测试数据
由表1可知，本发明实施例7-12中制备得到的混凝土均具有较高的抗压强度和抗折强度，耐腐蚀性能好。而由实施例12和对比例1-2对比可知，通过本发明方法制备得到的改性纳米碳酸钙、氧化铝掺杂碳纤维较一般的纳米碳酸钙和碳纤维，在提升混凝土强度和韧性上具有明显的优势，且能提升混凝土的耐腐蚀性能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：水泥100份、河砂170-200份、粗骨料230-255份、改性纳米碳酸钙1.8-2.5份、氧化铝掺杂碳纤维1-1.6份、粉煤灰37-50份、减水剂0.25-0.4份、三乙醇胺0.05-0.1份、水42-50份。
2.根据权利要求1所述的碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，其特征在于，所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括以下步骤：
向反应釜中加入水、乙醇和纳米碳酸钙，搅拌分散后，再加入硅烷偶联剂，搅拌后，封闭反应釜，并在50-55℃下搅拌60-90min；再向反应釜中加入聚乙二醇/壳聚糖混合液，继续在50-55℃下搅拌150-200min；然后冷却至室温，打开反应釜，并将反应釜中的混合料进行离心，得到固体物料，然后将固体物料置于50-60℃下进行真空干燥，经研磨后得改性纳米碳酸钙。
3.根据权利要求2所述的碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，其特征在于，所述纳米碳酸钙的粒径D50为70-100nm；所述硅烷偶联剂为KH550或KH560；
所述水、乙醇、纳米碳酸钙、硅烷偶联剂、聚乙二醇/壳聚糖混合液的质量比为100:(30-60):(5-8)：(1.5-3)(20-30)；
所述聚乙二醇/壳聚糖混合液中，聚乙二醇的质量分数为1.3-1.8％，壳聚糖的质量分数为3-4％；所述聚乙二醇为聚乙二醇1500、聚乙二醇2000中的一种或多种，所述壳聚糖的脱乙酰度≥90％。
4.根据权利要求2所述的碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，其特征在于，所述聚乙二醇/壳聚糖混合液的制备方法包括以下步骤：向乙酸水溶液中加入聚乙二醇和壳聚糖，再加热至95-98℃，搅拌2-3h，然后冷却至室温，制备得到聚乙二醇/壳聚糖混合液；所述乙酸溶液的质量分数为5.5-6.5％。
5.根据权利要求1所述的碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，其特征在于，所述氧化铝掺杂碳纤维的制备方法包括以下步骤：
(1)向N,N-二甲基甲酰胺中加入聚丙烯腈、氢氧化铝、表面活性剂，搅拌分散后得混合液，通过静电纺丝法，将混合液制备成前驱体纤维，并进行干燥，得干燥前驱体纤维；
(2)将所述干燥前驱体纤维在氩气气氛下，先升温至350-420℃，保温1.5-2h后，然后再升温至1120-1160℃，保温2.5-3.5h，之后在氩气气氛下冷却至室温，研磨过筛，即得氧化铝掺杂碳纤维。
6.根据权利要求5所述的碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，其特征在于，步骤(1)中，所述聚丙烯腈的数均分子量为80-150万，所述表面活性剂为十二烷基二甲基氧化胺。
7.根据权利要求5所述的碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，其特征在于，步骤(1)中，所述N,N-二甲基甲酰胺、聚丙烯腈、氢氧化铝、表面活性剂的质量比为1000:(80-110):(10-22):(2-5)。
8.根据权利要求5所述的碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，其特征在于，步骤(2)中，以3-6.5℃/min的升温速率升温至350-420℃；以10-15℃/min的升温速率升温至1120-1160℃；所述过筛目数为100-150目。
9.根据权利要求1所述的碳酸钙、碳纤维增强型混凝土，其特征在于，所述水泥为P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥；
所述河砂为Ⅱ区河砂，细度模数为2.5-2.7，含泥量＜0.5％；所述粗骨料为粒径为5-20mm的碎石，含泥量＜0.5％；
所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；所述减水剂为聚羧酸减水剂。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的碳酸钙、碳纤维增强型混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按配比称取各原料；先将河砂与粉煤灰混合均匀，然后加入改性纳米碳酸钙、氧化铝掺杂碳纤维，混合均匀后，得混合料；然后将所述混合料加入至水泥中，搅拌均匀后，加入水后搅拌80-100s，再加入减水剂、三乙醇胺，搅拌80-100s后，加入粗骨料搅拌100-130s，即得。
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