權(quán)利要求書(shū)： 1.一種高延性混凝土，其特征在于，所述混凝土包括如下重量份的原料：100份膠凝材料、20?40份摻合料、70?130份細(xì)集料、4.5?6.5份籠型聚倍半硅氧烷改性聚乙烯醇纖維、

0.5?25份助劑、40?60份水，所述摻合料包括粉煤灰、硅灰、聚四氟乙烯微粉；粉煤灰、硅灰、聚四氟乙烯微粉三者的重量比為1:0.7?1:0.5?0.7；

所述籠型聚倍半硅氧烷改性聚乙烯醇纖維是環(huán)氧基?籠型聚倍半硅氧烷和聚乙烯醇纖維反應(yīng)得到，所述環(huán)氧基?籠型聚倍半硅氧烷的用量為聚乙烯醇纖維的18?23wt%；

所述籠型聚倍半硅氧烷改性聚乙烯醇纖維通過(guò)包括如下的制備方法制得：

將環(huán)氧基?籠型聚倍半硅氧烷加至溶劑中，攪拌至完全溶解，加入聚乙烯醇纖維混合均勻，再加入堿液，升溫反應(yīng)，最后加入酸液，過(guò)濾、洗滌、干燥，得接枝改性聚乙烯醇纖維；

所述聚四氟乙烯微粉的粒徑為1?1.6μm。

2.如權(quán)利要求1所述混凝土，其特征在于，所述環(huán)氧基?籠型聚倍半硅氧烷的結(jié)構(gòu)式如下所示：其中，R1?R8相同或不同，獨(dú)立地為C1?C10的烴基、乙烯基、烯丙基、烷胺、苯基、苯氨基、環(huán)氧環(huán)己基C1?C4亞烷基、環(huán)氧基、環(huán)氧C1?C4亞烷基、縮水甘油C1?C4烷基酯基、縮水甘油C1?C3亞甲基醚中的一種；條件是R1?R8中至少一個(gè)帶有環(huán)氧基，環(huán)氧基為環(huán)氧環(huán)己基、環(huán)氧環(huán)己基C1?C4亞烷基、環(huán)氧基、環(huán)氧C1?C4亞烷基、縮水甘油C1?C4烷基酯基、縮水甘油C1?C3亞甲基醚中的一種。

3.如權(quán)利要求1所述混凝土，其特征在于，所述環(huán)氧基?籠型聚倍半硅氧烷選自單功能基POSS和多功能基POSS，所述單功能基POSS選自POSS?縮水甘油基、POSS?縮水甘油異丁酯、POSS?縮水甘油酯、POSS?環(huán)氧環(huán)己基；所述多功能基POSS選自POSS?三縮水甘油異丁酯、POSS?八縮水甘油二甲基硅中的至少一種。

4.如權(quán)利要求1所述混凝土，其特征在于，所述聚乙烯醇纖維的長(zhǎng)度為5?10mm，直徑為

10?50μm，拉伸強(qiáng)度為1400?1800MPa，彈性模量為30?50GPa。

5.如權(quán)利要求1所述混凝土，其特征在于，所述助劑包括0.5?1.0份減水劑、3?8份早強(qiáng)劑、0.01?0.1份增稠劑、2?5增粘劑、3?5份保水劑中的至少一種。

6.權(quán)利要求1?5任一項(xiàng)所述高延性混凝土的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：將膠凝材料、摻合料、細(xì)集料混合均勻，然后加入水、助劑，攪拌均勻，再加入籠型聚倍半硅氧烷改性聚乙烯醇纖維，攪拌使改性聚乙烯醇纖維均勻分布于混合物中，即得高延性混凝土。

說(shuō)明書(shū)： 一種高延性混凝土及制備方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于混凝土技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高延性混凝土及制備方法。背景技術(shù)[0002] 高延混凝土是一種以膠凝材料、骨料、外加劑為母料，以高彈性模量的合成纖維（PA）為輔料的新型材料。這種材料將纖維摻入水泥基體中，使混凝土的抗拉性能、阻裂能力、自愈合能力、耐久性等各項(xiàng)物理力學(xué)性能得到提高。[0003] 由于高延混凝土沒(méi)有粗骨料，容易被澆注成任意的形狀，可用于于各種外形的構(gòu)件及結(jié)構(gòu)部位的修復(fù)和加固，比如橋梁、道路、建筑等。如中國(guó)專(zhuān)利CN201910267138.0公開(kāi)了一種裂縫自愈合的SMA?ECC水泥基復(fù)合材料及其制備方法，包括水、細(xì)砂、膠凝材料、減水劑、SMA纖維和輔助纖維，其中水與膠凝材料的質(zhì)量比為0.2?0.4；砂與膠凝材料的質(zhì)量比為0.3～0.4；減水劑與膠凝材料的質(zhì)量比為0.002?0.005；SMA纖維和輔助纖維占SMA?ECC水泥基復(fù)合材料的體積比為1%?3%。這種水泥基復(fù)合材料SMA與ECC之間變形相協(xié)調(diào)，具有高延性，產(chǎn)生分布式微裂紋，且裂縫產(chǎn)生因素消失后，裂紋可以有效的自愈合。專(zhuān)利CN201610891933.3公開(kāi)了一種高延性、高粘結(jié)性水泥基加固修補(bǔ)材料及其制備方法，各原料組分及含量按重量百分比計(jì)為：水泥15％?30％，粉煤灰30％?40％，細(xì)石英砂10％?25％，水15％?25％，黏性阻劑0.3％?0.8％，粘結(jié)阻劑0.5％?1.5％，觸變阻劑0.5％?0.8％，膠粉

2％?11％，聚乙烯醇短纖維體積摻量為修補(bǔ)材料總體積的2％。該加固修補(bǔ)材料可以在保持高延性的前提下，顯著提高水泥基材料的粘結(jié)性能，且原料容易獲得，工藝簡(jiǎn)單，適用于修補(bǔ)加固工程。以上公開(kāi)的高延混凝土為最為常見(jiàn)的利用纖維提高混凝土延性和愈合能力的技術(shù)，但眾所周知，為盡快恢復(fù)使用或提高牢固性，修復(fù)、加固工程一般要求混凝土凝結(jié)快，且抗折、抗延、抗壓強(qiáng)度要高，使用纖維量少則對(duì)混凝土的抗延性提高較小，用量過(guò)多雖抗延性提高卻會(huì)影響水泥與水的接觸，延遲水泥的水化凝結(jié)，導(dǎo)致凝結(jié)緩慢，水化不均勻、不完全，強(qiáng)度沒(méi)達(dá)到理想值。因此，有必要開(kāi)發(fā)一種即凝結(jié)快、水化完全，又具有高延性、抗折及抗壓性能的混凝土。

發(fā)明內(nèi)容[0004] 針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種高延性混凝土及制備方法，該混凝土增延成分為改性聚乙烯醇纖維，其為利用改性劑環(huán)氧基?籠型聚倍半硅氧烷上的環(huán)氧基和纖維上的醇羥基之間的化學(xué)反應(yīng)接枝共聚而成得，一方面，結(jié)構(gòu)上，接枝上的改性劑破壞了纖維部分分子內(nèi)和分子間的氫鍵破壞，使纖維柔韌性進(jìn)一步增強(qiáng)，剛性籠狀結(jié)構(gòu)還有利于提高纖維的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，另一方面接枝后的纖維表面極性降低，可改善砂漿的和易性，有利于水化反應(yīng)的進(jìn)行，促進(jìn)凝結(jié)。[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下具體技術(shù)方案：[0006] 一種高延性混凝土，所述混凝土包括如下原料：膠凝材料、摻合料、細(xì)集料、籠型聚倍半硅氧烷改性聚乙烯醇纖維、助劑、水，所述摻合料包括增強(qiáng)劑粉煤灰、硅灰和聚四氟乙烯微粉。[0007] 一種高延性混凝土，所述混凝土包括如下重量份的原料：100份膠凝材料、20?40份摻合料、70?130份細(xì)集料、4.5?6.5份籠型聚倍半硅氧烷改性聚乙烯醇纖維、0.5?25份助劑、40?60份水，所述粉煤灰、硅灰、聚四氟乙烯微粉三者的重量比為1:0.7?1:0.5?0.7。

[0008] 進(jìn)一步地，所述籠型聚倍半硅氧烷改性聚乙烯醇纖維是環(huán)氧基?籠型聚倍半硅氧烷和聚乙烯醇纖維反應(yīng)得到，所述環(huán)氧基?籠型聚倍半硅氧烷的用量為聚乙烯醇纖維的18?23wt%。

[0009] 更具體地，所述籠型聚倍半硅氧烷改性聚乙烯醇纖維通過(guò)包括如下的制備方法制得：[0010] 將環(huán)氧基?籠型聚倍半硅氧烷加至溶劑中，攪拌至完全溶解，加入聚乙烯醇纖維混合均勻，再加入堿液，升溫反應(yīng)，最后加入酸液，過(guò)濾、洗滌、干燥，得接枝改性聚乙烯醇纖維。[0011] 所述溶劑為去離子水和有機(jī)溶劑的混合物，二者體積比為1?3:3?1，所述有機(jī)溶劑包括但不限于四氫呋喃；所述堿液的濃度為10?30wt%，所述堿液沒(méi)有特別的限定，本領(lǐng)域常用即可，包括但不限于氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液中的至少一種，堿液加入量是調(diào)節(jié)pH至9?12，升溫至70?100℃，所述反應(yīng)時(shí)間為1?3h；所述酸液沒(méi)有特別的限定，本領(lǐng)域常用即可，包括但不限于本領(lǐng)域常用的鹽酸溶液，所述酸液的濃度為10?30wt%，酸液加入量是調(diào)節(jié)pH至中性。

[0012] 所述環(huán)氧基?籠型聚倍半硅氧烷的結(jié)構(gòu)式如下所示：[0013][0014] 其中，R1?R8相同或不同，獨(dú)立地為C1?C10的烴基、乙烯基、烯丙基、烷胺、苯基、苯氨基、環(huán)氧環(huán)己基C1?C4亞烷基、環(huán)氧基、環(huán)氧C1?C4亞烷基、縮水甘油C1?C4烷基酯基、縮水甘油C1?C3亞甲基醚中的一種；條件是R1?R8中至少一個(gè)帶有環(huán)氧基，比如環(huán)氧環(huán)己基、環(huán)氧環(huán)己基C1?C4亞烷基、環(huán)氧基、環(huán)氧C1?C4亞烷基、縮水甘油C1?C4烷基酯基、縮水甘油C1?C3亞甲基醚中的一種。當(dāng)R1?R8基只有一個(gè)為活性基團(tuán)時(shí)，人們常習(xí)慣地稱(chēng)之為單功能基POSS，一個(gè)以上為活性基團(tuán)時(shí)則稱(chēng)為多功能基POSS。[0015] 優(yōu)選的，所述環(huán)氧基?籠型聚倍半硅氧烷選自單功能基POSS和多功能基POSS，所述單功能基POSS選自POSS?縮水甘油基、POSS?縮水甘油異丁酯、POSS?縮水甘油酯、POSS?環(huán)氧環(huán)己基；所述多功能基PSS選自POSS?三縮水甘油異丁酯、POSS?八縮水甘油二甲基硅中的至少一種。[0016] 所述聚乙烯醇纖維的長(zhǎng)度為5?10mm，直徑為10?50μm，拉伸強(qiáng)度為1400?1800MPa，彈性模量為30?50GPa。[0017] 所述聚乙烯醇纖維為經(jīng)過(guò)縮醛化的纖維，聚乙烯醇纖維的縮醛度為33?35%，縮醛度指進(jìn)行縮醛化反應(yīng)的羥基數(shù)與大分子原來(lái)所含全部羥基數(shù)之比，縮醛化的聚乙烯醇纖維具有更好的耐熱性。[0018] 環(huán)氧基?籠型聚倍半硅氧烷是一種包含有機(jī)?無(wú)機(jī)雜化的核殼結(jié)構(gòu)的納米材料，其內(nèi)部無(wú)機(jī)框架作為內(nèi)核為Si?O?Si或Si?O鍵構(gòu)成的六面體籠型結(jié)構(gòu)，其每一只角含有一個(gè)Si原子，每一個(gè)面均由Si?O?Si八元環(huán)組成，具有很強(qiáng)結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性，其外部在每個(gè)Si原子上帶包括環(huán)氧基及其他多種有機(jī)基團(tuán)伸向空間。改性聚乙烯醇纖維為利用環(huán)氧基和醇羥基之間的化學(xué)反應(yīng)，將環(huán)氧基?籠型聚倍半硅氧烷接枝到聚乙烯醇纖維上，一方面可使接枝環(huán)氧基?籠型聚倍半硅氧烷后的纖維部分分子內(nèi)和分子間的氫鍵破壞，纖維柔韌性進(jìn)一步增強(qiáng)，接枝剛性籠狀結(jié)構(gòu)也有利于提高纖維的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，另一方面接枝后的纖維表面極性降低，與混凝土體系的適應(yīng)性更強(qiáng)，可改善砂漿的和易性，有利于水化反應(yīng)的進(jìn)行，促進(jìn)凝結(jié)。[0019] 所述聚四氟乙烯微粉的粒徑為1?5μm。[0020] 所述粉煤灰為Ⅰ級(jí)粉煤灰、Ⅱ級(jí)粉煤灰中的至少一種。[0021] 所述硅灰沒(méi)有特別的限定，本領(lǐng)域常用市售標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格即可。[0022] 所述膠凝材料包括強(qiáng)度為42.5MPa或52.5MPa的普通硅酸鹽水泥中的至少一種。[0023] 所述細(xì)集料選自石英砂、河沙、尾礦砂、人工砂中的至少一種，粒徑分布為10?40目。[0024] 所述助劑包括0.5?1.0份減水劑、3?8份早強(qiáng)劑、0.01?0.1份增稠劑、2?5增粘劑、3?5份保水劑中的至少一種。

[0025] 所述減水劑包括聚羧酸系減水劑、萘系減水劑中的至少一種。[0026] 所述早強(qiáng)劑為無(wú)機(jī)早強(qiáng)劑，包括硫酸鹽、硫酸復(fù)鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯鹽中的至少一種。[0027] 所述增稠劑包括海藻酸鈉、淀粉、醚溫輪膠、卡拉膠、陰離子聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、瓜爾膠中的至少一種。[0028] 所述增粘劑包括聚丙烯酸酯乳液、聚乙酸乙烯酯乳液、苯丙乳液、聚丙酸乙烯酯乳液中的至少一種。[0029] 所述保水劑包括羥丙基甲基纖維素醚、羧甲基羥乙基纖維素中的至少一種。[0030] 本發(fā)明還提供了上述高延性混凝土的制備方法，包括如下步驟：[0031] 將膠凝材料、摻合料、細(xì)集料混合均勻，然后加入水、助劑，攪拌均勻，再加入籠型聚倍半硅氧烷改性聚乙烯醇纖維，攪拌使改性聚乙烯醇纖維均勻分布于混合物中，即得高延性混凝土。[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：[0033] 本發(fā)明高延性混凝土的增延成分為籠型聚倍半硅氧烷改性聚乙烯醇纖維，其為利用環(huán)氧基?籠型聚倍半硅氧烷上的環(huán)氧基和纖維上的醇羥基之間的化學(xué)反應(yīng)接枝共聚而成得，一方面，結(jié)構(gòu)上，接枝上的改性劑破壞了纖維部分分子內(nèi)和分子間的氫鍵破壞，使纖維柔韌性進(jìn)一步增強(qiáng)，剛性籠狀結(jié)構(gòu)還有利于提高纖維的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，另一方面接枝后的纖維表面極性降低，與混凝土體系的適應(yīng)性增強(qiáng)，可改善砂漿的和易性，有利于水化反應(yīng)的進(jìn)行，促進(jìn)凝結(jié)。[0034] 本發(fā)明還發(fā)現(xiàn)改性聚乙烯纖維和聚四氟乙烯微粉具有協(xié)同提高混凝土的抗收縮應(yīng)變性能的作用。附圖說(shuō)明[0035] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例的收縮應(yīng)變值隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)圖。具體實(shí)施方式[0036] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容。若無(wú)特殊說(shuō)明，本發(fā)明實(shí)施例中所述“份”均為重量份。所用試劑均為本領(lǐng)域可商購(gòu)的試劑。

[0037] 聚四氟乙烯微粉購(gòu)自美國(guó)3M，粒徑1.6±0.3μm；[0038] POSS?縮水甘油異丁酯購(gòu)自美國(guó)HybridPlastics公司EP0418；[0039] 聚乙烯醇纖維購(gòu)自日本可樂(lè)麗公司，縮醛度35%，纖維的長(zhǎng)6mm，直徑為14μm，拉伸強(qiáng)度為1470MPa，彈性模量為41GPa；[0040] 硅酸鹽水泥水泥購(gòu)自海螺水泥股份有限公司，強(qiáng)度為42.5MPa。[0041] 籠型聚倍半硅氧烷改性聚乙烯醇纖維的制備[0042] 制備例1[0043] 將23份POSS?縮水甘油異丁酯加至80份去離子水和80份四氫呋喃組成的混合溶劑中，攪拌至完全溶解，加入100份聚乙烯醇纖維混合均勻，再加入30wt%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至10，升溫至100℃反應(yīng)3h，最后加入濃度為15%的稀鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至中性，過(guò)濾、洗滌、干燥，得接枝改性聚乙烯醇纖維。[0044] 制備例2[0045] 其余與制備例1相同，不同之處在于POSS?縮水甘油異丁酯的用量為18份。[0046] 制備例3[0047] 其余與制備例1相同，不同之處在于POSS?縮水甘油異丁酯的用量為10份。[0048] 制備例4[0049] 其余與制備例1相同，不同之處在于POSS?縮水甘油異丁酯的用量為30份。[0050] 高延性混凝土的制備[0051] 實(shí)施例1[0052] 將100份水泥、14.8份Ⅰ級(jí)粉煤灰、14.8份硅灰、10.4份聚四氟乙烯微粉、125份10?40目的河沙細(xì)集料加至行星式水泥膠砂攪拌機(jī)拌合3min至均勻，然后加入45份水、0.5份聚羧酸減水劑、3份硫酸鈉、0.09份海藻酸鈉、2份溫輪膠、5份羥丙基甲基纖維素醚，攪拌2min至均勻，最后再加入6.5份制備例1制備的改性聚乙烯醇纖維，攪拌使改性聚乙烯醇纖維均勻分布于混合物中，即得高延性混凝土。

[0053] 實(shí)施例2[0054] 其余與實(shí)施例1相同，不同之處在于，改性聚乙烯醇纖維的用量為4.5份。[0055] 實(shí)施例3[0056] 其余與實(shí)施例1相同，不同之處在于，改性聚乙烯醇纖維的用量為3份。[0057] 實(shí)施例4[0058] 其余與實(shí)施例1相同，不同之處在于，粉煤灰的用量為16份，硅灰的用量為16份，聚四氟乙烯微粉的用量為8份。[0059] 實(shí)施例5[0060] 其余與實(shí)施例1相同，不同之處在于，粉煤灰的用量為7.4份，硅灰的用量為7.4份，聚四氟乙烯微粉的用量為5.2份。[0061] 實(shí)施例6?8[0062] 其余與實(shí)施例1相同，不同之處在于，所用改性聚乙烯醇纖維分別為制備例2?4所對(duì)應(yīng)制備的。[0063] 對(duì)比實(shí)施例1[0064] 其余與實(shí)施例1相同，不同之處在于，所用纖維未經(jīng)籠型聚倍半硅氧烷改性。[0065] 對(duì)比實(shí)施例2[0066] 其余與實(shí)施例1相同，不同之處在于，粉煤灰的用量為20份，硅灰的用量為20份，不加入聚四氟乙烯微粉。[0067] 對(duì)比實(shí)施例3[0068] 其余與實(shí)施例1相同，不同之處在于，粉煤灰的用量為23.5份，聚四氟乙烯微粉的用量為16.5份，不加入硅灰。[0069] 對(duì)比實(shí)施例4[0070] 其余與實(shí)施例1相同，不同之處在于，聚四氟乙烯微粉的用量為16.5份，硅灰的用量為23.5份，不加入粉煤灰。[0071] 將上述實(shí)施例及對(duì)比實(shí)施例制備的混凝土進(jìn)行以下性能測(cè)試：[0072] 抗壓強(qiáng)度：參照標(biāo)準(zhǔn)DB62／T3159?2019高延性混凝土應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。[0073] 抗折強(qiáng)度：參照標(biāo)準(zhǔn)DB62／T3159?2019高延性混凝土應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。[0074] 等效彎曲強(qiáng)度：參照標(biāo)準(zhǔn)DB62／T3159?2019高延性混凝土應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。[0075] 等效彎曲韌性：參照標(biāo)準(zhǔn)DB62／T3159?2019高延性混凝土應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。[0076] 收縮應(yīng)變性能測(cè)試：[0077] 參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T177?85進(jìn)行測(cè)試，試件尺寸25mm×25mm×280mm，養(yǎng)護(hù)條件20℃±2℃，95%RH，養(yǎng)護(hù)24h后，放入水中6d，水面至少高出試件表面2cm，擦去表面水分，測(cè)量初始長(zhǎng)度L0，然后放在20℃±2℃，60%±5%RH的條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，于7、14、28、60、90d測(cè)量長(zhǎng)度Lt，計(jì)算收縮應(yīng)變值S：[0078][0079] 式中：S表示收縮應(yīng)變值；L0表示試件初始長(zhǎng)度，mm；Lt表示試件養(yǎng)護(hù)后的長(zhǎng)度，mm；250為試件有效長(zhǎng)度，mm，見(jiàn)圖1、表2。

[0080][0081][0082] 由表1可以看出，本發(fā)明制備的高延性混凝土3天水化程度已比較高，抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度可達(dá)到最終強(qiáng)度的90%以上，有利于縮短施工周期，迅速實(shí)現(xiàn)完成修復(fù)、加固目的，同時(shí)可以看出混凝土強(qiáng)度提高的同時(shí)，其韌性也有一定程度的提高。[0083] 由圖1、表2可以看出，本發(fā)明配方中的改性聚乙烯纖維和聚四氟乙烯微粉具有協(xié)同降低混凝土的收縮應(yīng)變性值作用，收縮應(yīng)變性值越低，混凝土收縮變形越小，越不易開(kāi)裂，有利于提高混凝土的延性和被修復(fù)、加固結(jié)構(gòu)的耐久性。[0084] 上述詳細(xì)說(shuō)明是針對(duì)本發(fā)明其中之一可行實(shí)施例的具體說(shuō)明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。