CN116813281B - 一种地铁工程用高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，具体为一种地铁工程用高性能混凝土及其制备方法；所述高性能混凝土由如下重量份原料组成：350～380份水泥、720～750份砂、1030～1070份碎石、100～120份粉煤灰、2.0～3.5份聚羧酸减水剂、8.5～10份减缩剂、2.5～4份功能助剂、10～15份复配激发剂、2.8～4.5份增强纤维、13～18份羧基丁苯聚合物、1.8～2.5份聚二甲基硅氧烷及170～190份水；其中，所述复配激发剂由三乙醇胺及硅酸钠按照1.5～2.0：1复配而成；本发明所制备的高性能混凝土不仅具有较高的强度及韧性，还能有效地增强了混凝土抵抗钢筋滑移的能力，使纤维与水泥稳定材料形成整体的结构，进一步地有效的保证了所制备的混凝土的品质。

Description

一种地铁工程用高性能混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体为一种地铁工程用高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土(砼)是由凝胶材料、骨料和水按适当比例配置，再经过一定时间硬化而成的复合材料的统称，是世界上使用量最大的人工土木建筑材料。混凝土的硬度高、原料来源广泛、成本低廉，广泛使用于房屋、公路、军事工程、核能发电厂等构造物。

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。如：地铁地连墙的建造过程中就经常需要用到混凝土。但是目前市售混凝土的强度相对不足，且韧性相对较差，这在一定程度上影响了混凝土的品质或质量。

因此，本发明提供一种高性能混凝土及其制备方法，以解决上述所提出的相关技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地铁工程用高性能混凝土及其制备方法，本发明所制备的高性能混凝土不仅具有较高的强度及韧性，还能有效地增强了混凝土抵抗钢筋滑移的能力，使纤维与水泥稳定材料形成整体的结构，进一步地有效的保证了所制备的混凝土的品质。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种地铁工程用高性能混凝土，所述高性能混凝土由如下重量份原料组成：350～380份水泥、720～750份砂、1030～1070份碎石、100～120份粉煤灰、2.0～3.5份聚羧酸减水剂、8.5～10份减缩剂、2.5～4份功能助剂、10～15份复配激发剂、2.8～4.5份增强纤维、13～18份羧基丁苯聚合物、1.8～2.5份聚二甲基硅氧烷及170～190份水；其中，所述复配激发剂由三乙醇胺及硅酸钠按照1.5～2.0：1复配而成。

更进一步地，所述功能助剂的制备方法包括以下步骤：

ⅰ、按2.5～4：1：0.8～1.2的重量比分别将亚甲基琥珀酸、甲基丙酸三氟乙酯及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸溶于质量为三者总质量0.8～1.5倍的去离子水中，混合搅拌均匀后将所得第一混合液保存、备用；

ⅱ、向去离子水中分别加入质量为其0.7～1.0％的2，3-二羟基丁二酸、0.5～0.7％的次磷酸钠，混合搅拌均匀后将所得第二混合液保存、备用；

ⅲ、将醚类化合物与去离子水按1：0.8～1.2的重量比一同投入反应设备中，混合搅拌均匀后向反应设备中加入质量为醚类化合物2～3.6％的过硫酸铵，再向反应设备中滴加质量分别为醚类化合物0.35～0.45倍的第一混合液、0.9～1.0倍的第二混合液、0.95～1.05倍的中间体水相分散液，并于2～3h内滴加完毕；待滴加完毕后反应40～70min，反应完毕后将反应设备内所得混合料液的pH调节至6.3～6.8，最终所得即为功能助剂。

更进一步地，所述醚类化合物为异戊烯醇聚乙二醇单甲醚、甲基烯丙醇聚乙二醇单甲醚中的任意一种，且其重均分子量为1500～3500。

更进一步地，所述中间体的制备方法包括以下步骤：

Ⅰ、将聚醚化合物与甲基丁二酸酐按1：1.5～2.5的摩尔比一同投至反应设备中，然后向反应设备中加入质量为聚醚化合物2～4％的4-甲基苯磺酸混合搅拌均匀后于120～150℃的条件下保温反应6～10h；反应完毕后向所得生成物组分中加入摩尔量为聚醚化合物0.8～1.2倍的醇类试剂，继续保温反应2～4h；待反应完毕后将所得生成物组分的pH调节至中性，减压除去其中的挥发性物质，然后将其中的固体物滤出，所得记为第一混合物，保存、备用；

Ⅱ、向第一混合物中加入摩尔量为聚醚化合物3～8倍的卤代化合物，然后向其中加入质量为聚醚化合物1.5～3.8％三辛基甲基溴化铵，混合搅拌均匀后将之于90～130℃的温度下保温反应6～12h；待反应完毕后，减压除去其中的卤代化合物及挥发性物质，然后将其中的固体物滤出，最终所得即为中间体成品。

更进一步地，在制备聚醚化合物时，合成起始剂为二甲基甲醇，聚合单体为1、4-环氧丁烷，聚合度为40，数均分子量为2940g/mol。

更进一步地，所述水泥为52.5级P·O普通硅酸盐水泥；粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，45μm方孔筛筛余≤25％，烧失量≤8％，需水量比≤105％；砂为细度模数为2.5～3.0的中砂，且其含泥量＜1.0％；所述碎石粒径范围为6～15mm，连续级配，含泥量＜0.5％；减缩剂选用减缩剂为SRA-4型减缩剂；聚羧酸减水剂选用Concrete Power W20聚羧酸减水剂。

更进一步地，所述醇类试剂选用三乙基硅烷醇、四氢-3-呋喃甲醇、呋喃-3-甲醇中的任意一种。

更进一步地，所述卤代化合物选用3-氯-1-苯丙烯、甲基烯丙基氯、2-氯丙烯腈中的任意一种。

更进一步地，所述增强纤维的制备方法包括以下步骤：

步骤一、按0.08～0.12g/mL的固液比将长度为6～10mm，直径为25.7μm的聚丙烯纤维浸渍于丙酮中5～8h，将之取出并依次经去离子水洗涤及干燥处理；然后按5～8：1：0.08～0.15的重量比分别将二甲苯、失水苹果酸酐及二苯甲酮混合搅拌均匀形成混合液；然后按0.05～0.1g/mL的固液比将干燥后的聚丙烯纤维及混合液投入透光反应设备中，并于30～40℃的温度下浸泡20～25h，然后向透光反应设备中持续通入氮气10～15min并于紫外光照条件下反应5～8h；待反应完毕后将聚丙烯纤维捞出，后经丙酮洗涤及干燥处理，所得初次改性聚丙烯纤维保存、备用；

步骤二、按0.05～0.08g/mL的固液比将初次改性聚丙烯纤维投入无水乙醇中，混合搅拌均匀后依次向其中加入质量分别为初次改性聚丙烯纤维0.6～1.0倍的1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、5～9倍的三缩四乙二胺，机械搅拌均匀后将起温度升至80℃，回流反应5～8h；待反应完毕后将初次改性聚丙烯纤维取出，后经丙酮洗涤及干燥处理，所得二次改性聚丙烯纤维保存、备用；

步骤三、按0.015～0.03g/mL的固液比将二次改性聚丙烯纤维投入DMF中，然后分别向其中加入质量为二次改性聚丙烯纤维15～30倍的1，2-乙烷二甲酸、2～3倍的1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，机械搅拌使其中的固体原料完全溶解，然后将所得混合相温度升至100℃，并于此温度下保温反应4～6h，待反应完毕后对所得生成物组分依次进行过滤、丙酮和蒸馏水清洗干净后，再对其进行干燥处理，所得即为增强纤维。

一种地铁工程用高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1、按配方量准确称取制备高性能混凝土所需的各种原料，然后将聚羧酸减水剂投入四分之一份的水中，混合搅拌均匀后将所得第一混合组分保存、备用；

S2、将减缩剂及聚二甲基硅氧烷投入四分之一份的水中，混合搅拌均匀后将所得第二混合组分保存、备用；

S3、将砂、碎石及增强纤维一同投入混料设备中，混合搅拌均匀后依次将水泥、粉煤灰及复配激发剂投入混料设备中，同时将剩余的二分之一份的水倒入混料设备中，混合搅拌均匀后将第一混合组分及剩余物料倒入其中，继续混合搅拌5～8min，所得混合浆料保存、备用；

S4、将第二混合组分倒入S3所得的混合浆料中，混合搅拌均匀后进行出料，所得混凝土拌合料再依次经成型及养护处理后，所得即为高性能混凝土成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中以聚醚化合物、甲基丁二酸酐、4-甲基苯磺酸、醇类试剂及卤代化合物等为原料，通过化学反应制备出中间体产品。然后再以其作为制备功能添加剂的原料，在过硫酸铵的作用下使其与第一混合液及第二混合液中的相关物质发生化学反应，最终制备出功能助剂。反应过程中2，3-二羟基丁二酸与次磷酸钠的协同配合能有效的控制功能助剂的分子量，保证其分散性能。功能助剂的使用不仅能有效的降低聚羧酸减水剂中的含气量，还能密实混凝土表面的松散结构，从而在一定程度上提高混凝土的早期强度，使其强度等级达到C50，有效的保证了所制备的混凝土的品质。

2、本发明中先对聚丙烯纤维进行清洗及干燥处理，然后将之浸泡在由二甲苯、失水苹果酸酐及二苯甲酮组成的混合液中，通过紫外光照射使得失水苹果酸酐通过化学反应接枝在聚丙烯纤维的表面，从而制备出初次改性聚丙烯纤维。然后再以初次改性聚丙烯纤维、1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺及三缩四乙二胺等为原料通过化学反应使得三缩四乙二胺与初次改性聚丙烯纤维表面接枝的失水苹果酸酐发生化学反应，两者之间以化学键相连接，实现了初次改性聚丙烯纤维表面分子链的扩展。最后在通过1，2-乙烷二甲酸与二次改性聚丙烯纤维发生化学反应，最终制备出增强纤维。本发明所制备的增强纤维作为制备高性能混凝土的原料能与水泥中存在的极性基团相结合，有效地增强了混凝土抵抗钢筋滑移的能力，使纤维与水泥稳定材料形成整体的结构。此外，增强纤维的使用能对水泥起到很好的增韧效果，进一步地提高了混凝土的力学性能。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种地铁工程用高性能混凝土，高性能混凝土由如下重量份原料组成：350份水泥、720份砂、1030份碎石、100份粉煤灰、2.0份聚羧酸减水剂、8.5份减缩剂、2.5份功能助剂、10份复配激发剂、2.8份增强纤维、13份羧基丁苯聚合物、1.8份聚二甲基硅氧烷及170份水；其中，所述复配激发剂由三乙醇胺及硅酸钠按照1.5：1复配而成。

功能助剂的制备方法包括以下步骤：

ⅰ、按2.5：1：0.8的重量比分别将亚甲基琥珀酸、甲基丙酸三氟乙酯及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸溶于质量为三者总质量0.8倍的去离子水中，混合搅拌均匀后将所得第一混合液保存、备用；

ⅱ、向去离子水中分别加入质量为其0.7％的2，3-二羟基丁二酸、0.5％的次磷酸钠，混合搅拌均匀后将所得第二混合液保存、备用；

ⅲ、将醚类化合物与去离子水按1：0.8的重量比一同投入反应设备中，混合搅拌均匀后向反应设备中加入质量为醚类化合物2％的过硫酸铵，再向反应设备中滴加质量分别为醚类化合物0.35倍的第一混合液、0.9倍的第二混合液、0.95倍的中间体水相分散液，并于2h内滴加完毕；待滴加完毕后反应40min，反应完毕后将反应设备内所得混合料液的pH调节至6.3，最终所得即为功能助剂；其中，醚类化合物为异戊烯醇聚乙二醇单甲醚，且其重均分子量为1500。

中间体的制备方法包括以下步骤：

Ⅰ、将聚醚化合物与甲基丁二酸酐按1：1.5的摩尔比一同投至反应设备中，然后向反应设备中加入质量为聚醚化合物2％的4-甲基苯磺酸混合搅拌均匀后于120℃的条件下保温反应6h；反应完毕后向所得生成物组分中加入摩尔量为聚醚化合物0.8倍的三乙基硅烷醇，继续保温反应2h；待反应完毕后将所得生成物组分的pH调节至中性，减压除去其中的挥发性物质，然后将其中的固体物滤出，所得记为第一混合物，保存、备用；

Ⅱ、向第一混合物中加入摩尔量为聚醚化合物3倍的3-氯-1-苯丙烯，然后向其中加入质量为聚醚化合物1.5％三辛基甲基溴化铵，混合搅拌均匀后将之于90℃的温度下保温反应6h；待反应完毕后，减压除去其中的3-氯-1-苯丙烯及挥发性物质，然后将其中的固体物滤出，最终所得即为中间体成品。

在制备聚醚化合物时，合成起始剂为二甲基甲醇，聚合单体为1、4-环氧丁烷，聚合度为40，数均分子量为2940g/mol。

水泥为52.5级P·O普通硅酸盐水泥；粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，45μm方孔筛筛余≤25％，烧失量≤8％，需水量比≤105％；砂为细度模数为2.5～3.0的中砂，且其含泥量＜1.0％；碎石粒径范围为6mm，连续级配，含泥量＜0.5％；减缩剂选用减缩剂为SRA-4型减缩剂；聚羧酸减水剂选用Concrete Power W20聚羧酸减水剂。

增强纤维的制备方法包括以下步骤：

步骤一、按0.08g/mL的固液比将长度为6mm，直径为25.7μm的聚丙烯纤维浸渍于丙酮中5h，将之取出并依次经去离子水洗涤及干燥处理；然后按5：1：0.08的重量比分别将二甲苯、失水苹果酸酐及二苯甲酮混合搅拌均匀形成混合液；然后按0.05g/mL的固液比将干燥后的聚丙烯纤维及混合液投入透光反应设备中，并于30℃的温度下浸泡20h，然后向透光反应设备中持续通入氮气10min并于紫外光照条件下反应5h；待反应完毕后将聚丙烯纤维捞出，后经丙酮洗涤及干燥处理，所得初次改性聚丙烯纤维保存、备用；

步骤二、按0.05g/mL的固液比将初次改性聚丙烯纤维投入无水乙醇中，混合搅拌均匀后依次向其中加入质量分别为初次改性聚丙烯纤维0.6倍的1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、5倍的三缩四乙二胺，机械搅拌均匀后将起温度升至80℃，回流反应5h；待反应完毕后将初次改性聚丙烯纤维取出，后经丙酮洗涤及干燥处理，所得二次改性聚丙烯纤维保存、备用；

步骤三、按0.015g/mL的固液比将二次改性聚丙烯纤维投入DMF中，然后分别向其中加入质量为二次改性聚丙烯纤维15倍的1，2-乙烷二甲酸、2倍的1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，机械搅拌使其中的固体原料完全溶解，然后将所得混合相温度升至100℃，并于此温度下保温反应4h，待反应完毕后对所得生成物组分依次进行过滤、丙酮和蒸馏水清洗干净后，再对其进行干燥处理，所得即为增强纤维。

一种高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1、按配方量准确称取制备高性能混凝土所需的各种原料，然后将聚羧酸减水剂投入四分之一份的水中，混合搅拌均匀后将所得第一混合组分保存、备用；

S2、将减缩剂及聚二甲基硅氧烷投入四分之一份的水中，混合搅拌均匀后将所得第二混合组分保存、备用；

S3、将砂、碎石及增强纤维一同投入混料设备中，混合搅拌均匀后依次将水泥、粉煤灰及复配激发剂投入混料设备中，同时将剩余的二分之一份的水倒入混料设备中，混合搅拌均匀后将第一混合组分及剩余物料倒入其中，继续混合搅拌5min，所得混合浆料保存、备用；

S4、将第二混合组分倒入S3所得的混合浆料中，混合搅拌均匀后进行出料，所得混凝土拌合料再依次经成型及养护处理后，所得即为高性能混凝土成品。

实施例2

本实施例中地铁工程用高性能混凝土的制备方法与实施例1基本相同，两者的不同之处在于，所用原料的具体配比，功能助剂及增强纤维的制备方法有所不同，本实施例中所用原料的具体配比，功能助剂及增强纤维的制备方法如下所示：

一种高性能混凝土，高性能混凝土由如下重量份原料组成：370份水泥、740份砂、1050份碎石、110份粉煤灰、3.0份聚羧酸减水剂、9.5份减缩剂、3.5份功能助剂、12份复配激发剂、3.6份增强纤维、15份羧基丁苯聚合物、2.0份聚二甲基硅氧烷及180份水；其中，所述复配激发剂由三乙醇胺及硅酸钠按照1.8：1复配而成。

功能助剂的制备方法包括以下步骤：

ⅰ、按3：1：1的重量比分别将亚甲基琥珀酸、甲基丙酸三氟乙酯及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸溶于质量为三者总质量1.2倍的去离子水中，混合搅拌均匀后将所得第一混合液保存、备用；

ⅱ、向去离子水中分别加入质量为其0.8％的2，3-二羟基丁二酸、0.6％的次磷酸钠，混合搅拌均匀后将所得第二混合液保存、备用；

ⅲ、将醚类化合物与去离子水按1：1的重量比一同投入反应设备中，混合搅拌均匀后向反应设备中加入质量为醚类化合物3.0％的过硫酸铵，再向反应设备中滴加质量分别为醚类化合物0.4倍的第一混合液、0.95倍的第二混合液、1.02倍的中间体水相分散液，并于2.5h内滴加完毕；待滴加完毕后反应600min，反应完毕后将反应设备内所得混合料液的pH调节至6.5，最终所得即为功能助剂；其中，醚类化合物为甲基烯丙醇聚乙二醇单甲醚，且其重均分子量为2500。

中间体的制备方法包括以下步骤：

Ⅰ、将聚醚化合物与甲基丁二酸酐按1：2.0的摩尔比一同投至反应设备中，然后向反应设备中加入质量为聚醚化合物3％的4-甲基苯磺酸混合搅拌均匀后于130℃的条件下保温反应8h；反应完毕后向所得生成物组分中加入摩尔量与聚醚化合物相等的四氢-3-呋喃甲醇，继续保温反应3h；待反应完毕后将所得生成物组分的pH调节至中性，减压除去其中的挥发性物质，然后将其中的固体物滤出，所得记为第一混合物，保存、备用；

Ⅱ、向第一混合物中加入摩尔量为聚醚化合物5倍的甲基烯丙基氯，然后向其中加入质量为聚醚化合物3.0％三辛基甲基溴化铵，混合搅拌均匀后将之于110℃的温度下保温反应9h；待反应完毕后，减压除去其中的甲基烯丙基氯及挥发性物质，然后将其中的固体物滤出，最终所得即为中间体成品。

增强纤维的制备方法包括以下步骤：

步骤一、按0.1g/mL的固液比将长度为8mm，直径为25.7μm的聚丙烯纤维浸渍于丙酮中6h，将之取出并依次经去离子水洗涤及干燥处理；然后按6：1：0.12的重量比分别将二甲苯、失水苹果酸酐及二苯甲酮混合搅拌均匀形成混合液；然后按0.08g/mL的固液比将干燥后的聚丙烯纤维及混合液投入透光反应设备中，并于35℃的温度下浸泡25h，然后向透光反应设备中持续通入氮气12min并于紫外光照条件下反应6h；待反应完毕后将聚丙烯纤维捞出，后经丙酮洗涤及干燥处理，所得初次改性聚丙烯纤维保存、备用；

步骤二、按0.06g/mL的固液比将初次改性聚丙烯纤维投入无水乙醇中，混合搅拌均匀后依次向其中加入质量分别为初次改性聚丙烯纤维0.8倍的1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、8倍的三缩四乙二胺，机械搅拌均匀后将起温度升至80℃，回流反应6h；待反应完毕后将初次改性聚丙烯纤维取出，后经丙酮洗涤及干燥处理，所得二次改性聚丙烯纤维保存、备用；

步骤三、按0.025g/mL的固液比将二次改性聚丙烯纤维投入DMF中，然后分别向其中加入质量为二次改性聚丙烯纤维20倍的1，2-乙烷二甲酸、2.5倍的1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，机械搅拌使其中的固体原料完全溶解，然后将所得混合相温度升至100℃，并于此温度下保温反应5h，待反应完毕后对所得生成物组分依次进行过滤、丙酮和蒸馏水清洗干净后，再对其进行干燥处理，所得即为增强纤维。

实施例3

本实施例中地铁工程用高性能混凝土的制备方法与实施例1基本相同，两者的不同之处在于，所用原料的具体配比，功能助剂及增强纤维的制备方法有所不同，本实施例中所用原料的具体配比，功能助剂及增强纤维的制备方法如下所示：

一种高性能混凝土，高性能混凝土由如下重量份原料组成：380份水泥、750份砂、1070份碎石、120份粉煤灰、3.5份聚羧酸减水剂、10份减缩剂、4份功能助剂、15份复配激发剂、4.5份增强纤维、18份羧基丁苯聚合物、2.5份聚二甲基硅氧烷及190份水；其中，所述复配激发剂由三乙醇胺及硅酸钠按照2.0：1复配而成。

功能助剂的制备方法包括以下步骤：

ⅰ、按4：1：1.2的重量比分别将亚甲基琥珀酸、甲基丙酸三氟乙酯及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸溶于质量为三者总质量1.5倍的去离子水中，混合搅拌均匀后将所得第一混合液保存、备用；

ⅱ、向去离子水中分别加入质量为其1.0％的2，3-二羟基丁二酸、0.7％的次磷酸钠，混合搅拌均匀后将所得第二混合液保存、备用；

ⅲ、将醚类化合物与去离子水按1：1.2的重量比一同投入反应设备中，混合搅拌均匀后向反应设备中加入质量为醚类化合物3.6％的过硫酸铵，再向反应设备中滴加质量分别为醚类化合物0.45倍的第一混合液、1.0倍的第二混合液、1.05倍的中间体水相分散液，并于3h内滴加完毕；待滴加完毕后反应70min，反应完毕后将反应设备内所得混合料液的pH调节至6.8，最终所得即为功能助剂；其中，醚类化合物为异戊烯醇聚乙二醇单甲醚，且其重均分子量为3500。

中间体的制备方法包括以下步骤：

Ⅰ、将聚醚化合物与甲基丁二酸酐按1：2.5的摩尔比一同投至反应设备中，然后向反应设备中加入质量为聚醚化合物4％的4-甲基苯磺酸混合搅拌均匀后于150℃的条件下保温反应10h；反应完毕后向所得生成物组分中加入摩尔量为聚醚化合物1.2倍的呋喃-3-甲醇，继续保温反应4h；待反应完毕后将所得生成物组分的pH调节至中性，减压除去其中的挥发性物质，然后将其中的固体物滤出，所得记为第一混合物，保存、备用；

Ⅱ、向第一混合物中加入摩尔量为聚醚化合物8倍的2-氯丙烯腈，然后向其中加入质量为聚醚化合物3.8％三辛基甲基溴化铵，混合搅拌均匀后将之于130℃的温度下保温反应12h；待反应完毕后，减压除去其中的2-氯丙烯腈及挥发性物质，然后将其中的固体物滤出，最终所得即为中间体成品。

增强纤维的制备方法包括以下步骤：

步骤一、按0.12g/mL的固液比将长度为10mm，直径为25.7μm的聚丙烯纤维浸渍于丙酮中8h，将之取出并依次经去离子水洗涤及干燥处理；然后按8：1：0.15的重量比分别将二甲苯、失水苹果酸酐及二苯甲酮混合搅拌均匀形成混合液；然后按0.1g/mL的固液比将干燥后的聚丙烯纤维及混合液投入透光反应设备中，并于40℃的温度下浸泡25h，然后向透光反应设备中持续通入氮气15min并于紫外光照条件下反应8h；待反应完毕后将聚丙烯纤维捞出，后经丙酮洗涤及干燥处理，所得初次改性聚丙烯纤维保存、备用；

步骤二、按0.08g/mL的固液比将初次改性聚丙烯纤维投入无水乙醇中，混合搅拌均匀后依次向其中加入质量分别为初次改性聚丙烯纤维1.0倍的1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、9倍的三缩四乙二胺，机械搅拌均匀后将起温度升至80℃，回流反应8h；待反应完毕后将初次改性聚丙烯纤维取出，后经丙酮洗涤及干燥处理，所得二次改性聚丙烯纤维保存、备用；

步骤三、按0.03g/mL的固液比将二次改性聚丙烯纤维投入DMF中，然后分别向其中加入质量为二次改性聚丙烯纤维30倍的1，2-乙烷二甲酸、3倍的1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，机械搅拌使其中的固体原料完全溶解，然后将所得混合相温度升至100℃，并于此温度下保温反应6h，待反应完毕后对所得生成物组分依次进行过滤、丙酮和蒸馏水清洗干净后，再对其进行干燥处理，所得即为增强纤维。

对比例1、与实施例1的不同之处在于：本实施例中不含功能助剂；

对比例2、与实施例1的不同之处在于：本实施例中不含增强纤维；

性能测试：分别对等量的实施1～3及对比例1～2制备的高性能混凝土的相关性能进行检测，并将所得实验数据记录于下表：

通过对比及分析表格中的相关数据可知，本发明所制备的高性能混凝土不仅具有较高的强度及韧性，还能有效地增强了混凝土抵抗钢筋滑移的能力，使纤维与水泥稳定材料形成整体的结构，进一步地有效的保证了所制备的混凝土的品质。由此，表明本发明所制备的高性能混凝土具有更广阔的市场前景，更适宜推广。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种地铁工程用高性能混凝土，其特征在于，所述高性能混凝土由如下重量份原料组成：350～380份水泥、720～750份砂、1030～1070份碎石、100～120份粉煤灰、2.0～3.5份聚羧酸减水剂、8.5～10份减缩剂、2.5～4份功能助剂、10～15份复配激发剂、2.8～4.5份增强纤维、13～18份羧基丁苯聚合物、1.8～2.5份聚二甲基硅氧烷及170～190份水；其中，所述复配激发剂由三乙醇胺及硅酸钠按照1.5～2.0：1复配而成；

所述功能助剂的制备方法包括以下步骤：

ⅰ、按2.5～4：1：0.8～1.2的重量比分别将亚甲基琥珀酸、甲基丙酸三氟乙酯及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸溶于质量为三者总质量0.8～1.5倍的去离子水中，混合搅拌均匀后将所得第一混合液保存、备用；

ⅱ、向去离子水中分别加入质量为其0.7～1.0%的2，3-二羟基丁二酸、0.5～0.7%的次磷酸钠，混合搅拌均匀后将所得第二混合液保存、备用；

ⅲ、将醚类化合物与去离子水按1：0.8～1.2的重量比一同投入反应设备中，混合搅拌均匀后向反应设备中加入质量为醚类化合物2～3.6%的过硫酸铵，再向反应设备中滴加质量分别为醚类化合物0.35～0.45倍的第一混合液、0.9～1.0倍的第二混合液、0.95～1.05倍的中间体水相分散液，并于2～3h内滴加完毕；待滴加完毕后反应40～70min，反应完毕后将反应设备内所得混合料液的pH调节至6.3～6.8，最终所得即为功能助剂；

所述醚类化合物为异戊烯醇聚乙二醇单甲醚、甲基烯丙醇聚乙二醇单甲醚中的任意一种，且其重均分子量为1500～3500；

所述中间体的制备方法包括以下步骤：

Ⅰ、将聚醚化合物与甲基丁二酸酐按1：1.5～2.5的摩尔比一同投至反应设备中，然后向反应设备中加入质量为聚醚化合物2～4%的4-甲基苯磺酸混合搅拌均匀后于120～150℃的条件下保温反应6～10h；反应完毕后向所得生成物组分中加入摩尔量为聚醚化合物0.8～1.2倍的醇类试剂，继续保温反应2～4h；待反应完毕后将所得生成物组分的pH调节至中性，减压除去其中的挥发性物质，然后将其中的固体物滤出，所得记为第一混合物，保存、备用；

Ⅱ、向第一混合物中加入摩尔量为聚醚化合物3～8倍的卤代化合物，然后向其中加入质量为聚醚化合物1.5～3.8%三辛基甲基溴化铵，混合搅拌均匀后将之于90～130℃的温度下保温反应6～12h；待反应完毕后，减压除去其中的卤代化合物及挥发性物质，然后将其中的固体物滤出，最终所得即为中间体成品；

在制备聚醚化合物时，合成起始剂为二甲基甲醇，聚合单体为1、4-环氧丁烷，聚合度为40，数均分子量为2940g/mol；

所述醇类试剂选用三乙基硅烷醇、四氢-3-呋喃甲醇、呋喃-3-甲醇中的任意一种；

所述卤代化合物选用3-氯-1-苯丙烯、甲基烯丙基氯、2-氯丙烯腈中的任意一种。

2.根据权利要求1所述的一种地铁工程用高性能混凝土，其特征在于：所述水泥为52.5级P·O普通硅酸盐水泥；粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，45μm方孔筛筛余≤25%，烧失量≤8%，需水量比≤105%；砂为细度模数为2.5～3.0的中砂，且其含泥量＜1.0%；所述碎石粒径范围为6～15mm，连续级配，含泥量＜0.5%；减缩剂选用减缩剂为SRA-4型减缩剂；聚羧酸减水剂选用Concrete Power W20聚羧酸减水剂。

3.根据权利要求2所述的一种地铁工程用高性能混凝土，其特征在于，所述增强纤维的制备方法包括以下步骤：

步骤一、按0.08～0.12g/mL的固液比将长度为6～10mm，直径为25.7μm的聚丙烯纤维浸渍于丙酮中5～8h，将之取出并依次经去离子水洗涤及干燥处理；然后按5～8：1：0.08～0.15的重量比分别将二甲苯、失水苹果酸酐及二苯甲酮混合搅拌均匀形成混合液；然后按0.05～0.1g/mL的固液比将干燥后的聚丙烯纤维及混合液投入透光反应设备中，并于30～40℃的温度下浸泡20～25h，然后向透光反应设备中持续通入氮气10～15min并于紫外光照条件下反应5～8h；待反应完毕后将聚丙烯纤维捞出，后经丙酮洗涤及干燥处理，所得初次改性聚丙烯纤维保存、备用；

步骤二、按0.05～0.08g/mL的固液比将初次改性聚丙烯纤维投入无水乙醇中，混合搅拌均匀后依次向其中加入质量分别为初次改性聚丙烯纤维0.6～1.0倍的1-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺、5～9倍的三缩四乙二胺，机械搅拌均匀后将起温度升至80℃，回流反应5～8h；待反应完毕后将初次改性聚丙烯纤维取出，后经丙酮洗涤及干燥处理，所得二次改性聚丙烯纤维保存、备用；

步骤三、按0.015～0.03g/mL的固液比将二次改性聚丙烯纤维投入DMF中，然后分别向其中加入质量为二次改性聚丙烯纤维15～30倍的1，2-乙烷二甲酸、2～3倍的1-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺，机械搅拌使其中的固体原料完全溶解，然后将所得混合相温度升至100℃，并于此温度下保温反应4～6h，待反应完毕后对所得生成物组分依次进行过滤、丙酮和蒸馏水清洗干净后，再对其进行干燥处理，所得即为增强纤维。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的一种地铁工程用高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按配方量准确称取制备 高性能混凝土所需的各种原料，然后将聚羧酸减水剂投入四分之一份的水中，混合搅拌均匀后将所得第一混合组分保存、备用；

S2、将减缩剂及聚二甲基硅氧烷投入四分之一份的水中，混合搅拌均匀后将所得第二混合组分保存、备用；

S3、将砂、碎石及增强纤维一同投入混料设备中，混合搅拌均匀后依次将水泥、粉煤灰及复配激发剂投入混料设备中，同时将剩余的二分之一份的水倒入混料设备中，混合搅拌均匀后将第一混合组分及剩余物料倒入其中，继续混合搅拌5～8min，所得混合浆料保存、备用；

S4、将第二混合组分倒入S3所得的混合浆料中，混合搅拌均匀后进行出料，所得混凝土拌合料再依次经成型及养护处理后，所得即为高性能混凝土成品。