一种应用机制砂的高性能混凝土及其制备方法与流程

1.本技术涉及建筑材料技术领域，更具体地说，它涉及一种应用机制砂的高性能混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.随着我国建设项目与日俱增，混凝土的用量越来越大，对砂的要求也越来越大，金刚砂混凝土是一种用于仓库地坪、码头装卸区、高速公路收费广场等耐磨路面的混凝土，其需要采用河砂配制，但我国天然河砂资源越来越匮乏，甚至有些地区出现一砂难求的现象，而开发使用机制砂已经成为建筑用砂短缺的重要手段之一。机制砂替代天然河砂不仅具有一定的经济性和适应性，还具有一定的环境效益和社会效益，而且由于机制砂生产不受气候、季节影响，在生产工艺上能得到有效控制。
3.然而机制砂颗粒尖锐、多棱角、表面粗糙、裂缝较多，早期失水较快，导致机制砂配制的金刚砂混凝土的和易性和粘聚性较差，收缩变形较大，易产生裂缝。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为得到的机制砂混凝土在实际应用中收缩变形较大，易产生裂缝，且和易性较差，粘聚性待提升。


技术实现要素：

5.为了配制一种高粘聚性，和易性好，且不易收缩开裂的机制砂混凝土，本技术提供一种应用机制砂的高性能混凝土及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供一种应用机制砂的高性能混凝土，采用如下的技术方案：一种应用机制砂的高性能混凝土，包括以下重量份的组分：440
‑
450份水泥、40
‑
55份粉煤灰、6
‑
9份高性能减水剂、140
‑
145份水、800
‑
1000份机制砂、960份
‑
1080份石子、5
‑
10份增粘剂；每重量份所述增粘剂包括以下重量份的组分：8
‑
10份煤矸石、4
‑
8份高吸水树脂、2
‑
4份稻壳灰和1
‑
4份膨胀剂。
7.通过采用上述技术方案，用机制砂替代天然砂制备混凝土，并采用煤矸石、高吸水树脂、稻壳灰和膨胀剂制备增粘剂，煤矸石和稻壳灰的保水性好，煤矸石本身没有活极少有火山灰活性，但其粉末状态在有水存在的情况下，所含有的二氧化硅能与氢氧化钙在常温下发生化学反应，生成具有凝胶性的组分水化硅酸钙，从而包裹在机制砂表面，使机制砂表面粗糙度下降，粘聚性增强，另外水化硅酸钙能填充硬化水泥和机制砂的过渡层和混凝土的空隙内，改善混凝土的微观结构，提高混凝土的工作性能；而稻壳灰是一种纳米活性极高的火山质材料，稻壳灰能与一次水化反应生成的氢氧化钙进行反应，大幅度减少氢氧化钙晶体数量，并大量生成胶凝性很强的水化硅酸钙c
‑
s
‑
h，从而使混凝土浆体的粘聚性增大，和易性增强，煤矸石和稻壳灰复配使用，使混凝土的粘聚性和保水性得到改善，和易性较好。
8.高吸水树脂的吸水率高、保水性好，且其吸水/释水受泵送压力影响较小，其释水
后，形成球形的孔洞，其释放的水分被膨胀剂所利用，膨胀剂吸水后，补偿了高吸水树脂释水后留下的孔洞，增大了混凝土的密实性；另外膨胀剂能调整混凝土的和易性和粘聚性，补偿收缩。
9.优选的，所述增粘剂的制备方法如下：将煤矸石在700
‑
750℃下煅烧1
‑
2h，取出后研磨1
‑
7min，然后与稻壳灰、高吸水树脂和膨胀剂混合均匀，制得增粘剂。
10.通过采用上述技术方案，煤矸石经煅烧后，易粉磨，比表面积大，具有良好的活性和微骨料效应，能增强混凝土的抗压强度。
11.优选的，所述高吸水树脂由以下方法制成：以重量份计，将1
‑
5份玉米淀粉糊化，加入1
‑
5份丙烯酸单体和0.3
‑
1.5重量份有机蒙脱土，搅拌均匀，加入0.1
‑
0.3份过硫酸钾和0.01
‑
0.03份n，n
‑
亚甲基双丙烯酰胺，在50
‑
60℃下反应3
‑
4h，干燥。
12.通过采用上述技术方案，以玉米淀粉与丙烯酸单体在过硫酸钾的引发和n，n
‑
亚甲基双丙烯酰胺的交联下，共聚合成高吸水树脂，而有机蒙脱土颗粒则粘附在高分子网络结构的极性官能团上，有机蒙脱土的加入，使高吸水树脂表面呈凹凸不平的褶皱状，而产生轻度交联的网状，从而提高了高吸水树脂的吸水倍率，进一步缩小混凝土的干燥收缩。
13.优选的，所述有机蒙脱土的制备方法如下；(1)将1
‑
3重量份蒙脱土和0.3
‑
0.9重量份十六烷基三甲基溴化铵分散在蒸馏水中，搅拌均匀，在70
‑
80℃和130
‑
150w下微波辐射3
‑
5min，过滤、洗涤、干燥；(2)将步骤(1)中蒙脱土、0.8
‑
2重量份碳化硅和1.5
‑
2重量份石墨混合，加入3
‑
5重量份水玻璃、1
‑
3重量份聚乙二醇和5
‑
7重量份蒸馏水，搅拌均匀，用盐酸溶液酸化，搅拌后在80
‑
90℃下保温陈化，冷却、洗涤、抽滤、干燥、研磨、打散，制成有机蒙脱土。
14.通过采用上述技术方案，首先使用十六烷基三甲基溴化铵对蒙脱土进行插层，增大蒙脱土的层间距，从而使其比表面积增大，吸水率提升，提高了高吸水树脂的吸水倍率；然后将蒙脱土、碳化硅和石墨混合，将水玻璃和聚乙二醇的，在酸化条件下反应生成纳米二氧化硅粒子，从而包覆在蒙脱土、碳化硅和石墨的表面，二氧化硅具有很强的化学活性，从而使蒙脱土与高分子树脂基体形成较强的结合界面，又因为纳米二氧化硅粒子本身具有很大的刚性，在高分子树脂中能得到有效的细化和分散，包覆蒙脱土、碳化硅和石墨后，使其表面的棱角得到钝化，使应力集中实现良好的分散，从而使高分子树脂具有耐磨性能，另外碳化硅和石墨具有超强的耐磨效果，加入高分子树脂后，能进一步改善高分子树脂的耐磨效果。
15.优选的，所述机制砂经过以下预处理：(1)向机制砂中加入质量浓度为30
‑
35％的氢氧化钠溶液，升温至70
‑
80℃，搅拌20
‑
24h，调节ph值至6.5
‑
7，用蒸馏水洗涤，得到羟基化机制砂，机制砂和氢氧化钠溶液的质量比为1:10
‑
15；(2)将2
‑
3重量份羟基化机制砂和1
‑
2重量份超高分子量聚乙烯纤维混合，加入8
‑
9重量份乙醇和1
‑
2重量份蒸馏水，调节ph至4.5
‑
5，超声分散，加入3
‑
5重量份硅烷偶联剂，在120
‑
150℃下搅拌1
‑
2h，干燥。
16.通过采用上述技术方案，将机制砂与氢氧化钠溶液，在机制砂表面接枝羟基，形成羟基机制砂，当羟基机制砂与超高分子量聚乙烯纤维、硅烷偶联剂混合时，硅烷偶联剂对羟基机制砂进行偶联改性，硅烷偶联剂的一端与机制砂上的羟基连接，而另一端则与超高分
子量聚乙烯纤维相连，超高分子量聚乙烯纤维能形成三维网络结构，对机制砂起到阻滞作用，并降低混凝土坍落度损失，另外超高分子量聚乙烯纤维具有增韧阻裂效应，能减少混凝土中的裂缝，改善混凝土的耐磨性。
17.优选的，所述超高分子量聚乙烯纤维经过以下预处理：(a)将超高分子量聚乙烯纤维在质量分数为1
‑
5％的硅烷偶联剂溶液中浸泡20
‑
24h，干燥；(b)将纳米碳酸钙和质量分数为45
‑
50％聚丙烯酸钠溶液混合均匀，在70
‑
80℃下搅拌反应2
‑
3h，制成改性碳酸钙溶液，将步骤(a)所得物在改性碳酸钙溶液中，在70
‑
80℃下反应1
‑
2h，干燥，纳米碳酸钙和聚丙烯酸钠溶液的质量比为1:2
‑
3，超高分子量聚乙烯纤维和改性碳酸钙溶液的质量比为1:3
‑
5；(c)将步骤(b)所得物浸泡在环氧树脂乳液中，加入三乙烯四胺，干燥，粉碎，三乙烯四胺和环氧树脂乳液的质量比为0.3
‑
0.5:1。
18.通过采用上述技术方案，由于超高分子量聚乙烯纤维表面光滑且呈惰性，与机制砂的结合力不强，将硅烷偶联剂与超高分子量聚乙烯纤维进行偶联，改善超高分子量聚乙烯纤维的润湿性，而聚丙烯酸钠能在碳酸钙颗粒的表面形成吸附膜，提高碳酸钙的活性，并与接枝在超高分子量聚乙烯纤维表面的硅烷偶联剂的极性段发生键合，使超高分子量聚乙烯纤维表面被许多小颗粒包裹，形成一个新的接触面，提高了超高分子量聚乙烯纤维表面得到粗糙度，然后在其表面包覆一层环氧树脂乳液，在三乙烯四胺的作用下，环氧树脂乳液固化，而环氧树脂乳液与羟基化机制砂的相容性好，结合力高，且与硅烷偶联剂仍可以进行偶联，不影响硅烷偶联剂的两端分别与羟基机制砂和超高分子量聚乙烯纤维的连接，环氧树脂乳液具有超强的耐磨性能和较高的硬度，其进一步提高了超高分子量聚乙烯纤维的耐磨性，进而提高混凝土的耐磨性和抗压强度。
19.优选的，所述膨胀剂由硫铝酸钙
‑
氧化钙复合膨胀剂、氧化镁、石膏混合制成，硫铝酸钙
‑
氧化钙复合膨胀剂、氧化镁、石膏的质量比为1:1
‑
2:0.5
‑
1。
20.通过采用上述技术方案，硫铝酸钙
‑
氧化钙复合膨胀剂中氧化钙能与水反应生成氢氧化钙，而硫铝酸钙和石膏能生成钙矾石和单硫型硫酸盐，氧化镁与水反应生成氢氧化镁，氧化镁对水分的需求较少，且综合其延迟膨胀性，其适用于后期补偿收缩，氧化钙其主要在早期作用，其需水量可以与高吸水树脂释水进行补充，因此膨胀剂和高吸水树脂之间协同作用，从而改善混凝土的干燥收缩，提高密实度。
21.优选的，所述机制砂的石粉含量为5
‑
10％，细度模数为2.6
‑
2.8，亚甲蓝值为0.5
‑
1.0％，表观密度为2600
‑
2650kg/m3；所述碎石为5
‑
26.5mm连续级配碎石，表观密度为2650
‑
2700kg/m3，堆积密度为1550
‑
1650kg/m3。
22.通过采用上述技术方案，将机制砂的石粉含量控制为5
‑
10％，混凝土的和易性较好，粘聚性和保水性优良；细度模数较大时，粗颗粒较多，级配不合理，和易性变差，细度模数较小，细粉较多，需水量增大，混凝土强度降低；碎石粒径合理，避免颗粒较大，造成碎石之间的孔隙较大，造成混凝土强度较低，提高混凝土的抗压强度。
23.优选的，所述水胶比为0.28
‑
0.29，砂率为45
‑
48％。
24.通过采用上述技术方案，水胶比若较低，会导致混凝土的粘聚性较大，导致混凝土的流动性变差，坍落度损失较快，而水胶比较大，混凝土浆体的稠度降低，过稀的浆体容易
导致混凝土拌合物流动性较大，易造成离析和泌水现象；而砂率较大时，包裹在石子表面的浆体厚度变薄，石子之间的摩擦变大，拌合物的和易性较差，而砂率较小时，石子含量较多，拌合物中砂子不足以填充石子的空隙，也无法包裹在石子表面，使得混凝土浆体的流动性变差，粘聚性和保水性降低，易产生离析、泌水等现象；而控制水胶比为0.28
‑
0.29，砂率为45
‑
48％，能制成粘聚性、和易性和流动性好，且不易离析、泌水的混凝土。
25.第二方面，本技术提供一种应用机制砂的高性能混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种应用机制砂的高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：s1、将机制砂、水泥和粉煤灰混合均匀，得第一混合料；s2、向第一混合料中加入总水量二分之一的水，搅拌均匀，得第二混合料；s3、向第二混合料中加入石子、高性能减水剂、增粘剂和剩余的水，搅拌均匀，得到应用机制砂的高性能混凝土。
26.通过采用上述技术方案，将机制砂、粉煤灰和水泥混合均匀后，先加入总用水量1/2的水，预拌形成第二混合料，使粉料混合均匀，再将石子、高性能减水剂、增粘剂和剩余的水混合，制备方法简单，制成的混凝土和易性、粘聚性、流动性好。
27.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术采用煤矸石、稻壳灰、高吸水树脂和膨胀剂制备增粘剂，由于煤矸石中的二氧化硅和稻壳灰中的纳米二氧化硅均能与一次水化反应产物氢氧化钙反应生成凝胶性物质水化硅酸钙，从而增大混凝土浆体的粘聚性，另外高吸水树脂和膨胀剂能相互配和，高吸水树脂具有吸水/释水效果，其吸水率高、保水性好，防止混凝土干缩收缩，其释放的水分被膨胀剂所利用，而膨胀剂能补偿高吸水树脂释水后留下的孔洞，提高混凝土的密实度。
28.2、本技术中优选采用玉米淀粉与丙烯酸、有机蒙脱土等组分制备高吸水树脂，有机蒙脱土粘附在高分子网络结构的极性官能团上，使高吸水树脂表面呈现凹凸不平的褶皱状，从而提高其吸水倍率，增大保水性，减少混凝土的收缩变形，减少混凝土开裂。
29.3、本技术中使用十六烷基三甲基溴化铵对蒙脱土进行插层，然后将其与碳化硅和石墨混合，在三者表面包覆纳米二氧化硅粒子，具有较强化学活性的纳米二氧化硅粒子能增强有机蒙脱土与高吸水树脂的界面结合强度，且包覆后的蒙脱土、碳化硅和石墨表面得到钝化，从而使高吸水树脂具有较强的耐磨效果。
30.4、本技术中将机制砂进行羟基化预处理，然后与超高分子量聚乙烯纤维共混，在硅烷偶联剂的连接下，使羟基化机制砂和超高分子量纤维形成连接，超高分子量聚乙烯纤维形成的网络结构，对羟基机制砂的下沉起到阻滞作用，从而使混凝土中机制砂分散均匀，改善其和易性，另外超高分子量聚乙烯纤维的增韧阻裂作用，能改善混凝土的耐磨抗裂性。
31.5、本技术中优选在超高分子量聚乙烯纤维进行硅烷偶联剂的连接，然后利用聚丙烯钠的吸附活性，将碳酸钙吸附在表面带有硅烷偶联剂的超高分子量聚乙烯纤维，增大超高分子量聚乙烯纤维的粗糙度和浸润性，增强其与环氧树脂乳液的结合力，而环氧树脂与羟基机制砂在硅烷偶联剂的作用下，粘结力强，界面结合力高，从而进一步提高了混凝土的耐磨性。
具体实施方式
32.增粘剂的制备例1
‑
12制备例1
‑
12中聚丙烯酸钠选自青岛首科新材料有限公司，型号为snn570；硫铝酸钙
‑
氧化钙复合膨胀剂选自武汉三源特种建材有限责任公司，型号为fqy。
33.制备例1：将8kg煤矸石在700℃下煅烧2h，取出后研磨1min，然后与2kg稻壳灰、4kg高吸水树脂和1kg膨胀剂混合均匀，制得增粘剂，高吸水膨胀树脂为聚丙烯酸钠，膨胀剂由硫铝酸钙
‑
氧化钙复合膨胀剂、氧化镁、石膏混合制成，硫铝酸钙
‑
氧化钙复合膨胀剂、氧化镁、石膏的质量比为1:1:0.5。
34.制备例2：将9kg煤矸石在730℃下煅烧1.5h，取出后研磨4min，然后与3kg稻壳灰、6kg高吸水树脂和2kg膨胀剂混合均匀，制得增粘剂，高吸水膨胀树脂为聚丙烯酸钠，膨胀剂由硫铝酸钙
‑
氧化钙复合膨胀剂、氧化镁、石膏混合制成，硫铝酸钙
‑
氧化钙复合膨胀剂、氧化镁、石膏的质量比为1:2:1。
35.制备例3：将10kg煤矸石在750℃下煅烧1h，取出后研磨7min，然后与4kg稻壳灰、8kg高吸水树脂和4kg膨胀剂混合均匀，制得增粘剂，高吸水膨胀树脂为聚丙烯酸钠，膨胀剂由硫铝酸钙
‑
氧化钙复合膨胀剂、氧化镁、石膏混合制成，硫铝酸钙
‑
氧化钙复合膨胀剂、氧化镁、石膏的质量比为1:1.5:0.8。
36.制备例4：与制备例1的区别在于，高吸水树脂的制备方法如下：将1kg玉米淀粉糊化，加入1kg丙烯酸单体和0.3kg有机蒙脱土，搅拌均匀，加入0.1kg过硫酸钾和0.01kg n，n
‑
亚甲基双丙烯酰胺，在50℃下反应4h，在100℃下干燥48h。
37.制备例5：与制备例1的区别在于，高吸水树脂的制备方法如下：将3kg玉米淀粉糊化，加入3kg丙烯酸单体和0.9kg有机蒙脱土，搅拌均匀，加入0.2kg过硫酸钾和0.02kg n，n
‑
亚甲基双丙烯酰胺，在55℃下反应3.5h，在110℃下干燥46h。
38.制备例6：与制备例1的区别在于，高吸水树脂的制备方法如下：将5kg玉米淀粉糊化，加入5kg丙烯酸单体和1.5kg有机蒙脱土，搅拌均匀，加入0.3kg过硫酸钾和0.03kg n，n
‑
亚甲基双丙烯酰胺，在60℃下反应3h，在120℃下干燥40h。
39.制备例7：与制备例6的区别在于，高吸水树脂中有机蒙脱土采用如下方法制成：(1)将1kg蒙脱土和0.3kg十六烷基三甲基溴化铵分散在蒸馏水中，搅拌均匀，在70℃和150w下微波辐射3min，过滤、洗涤、干燥；(2)将步骤(1)中蒙脱土、0.8kg碳化硅和1.5kg石墨混合，加入3kg水玻璃、1kg聚乙二醇和5kg蒸馏水，搅拌均匀，用盐酸溶液酸化，搅拌后在90℃下保温陈化1h，冷却、洗涤、抽滤、干燥、研磨、打散。
40.制备例8：与制备例6的区别在于，高吸水树脂中有机蒙脱土采用如下方法制成：(1)将2kg蒙脱土和0.6kg十六烷基三甲基溴化铵分散在蒸馏水中，搅拌均匀，在75℃和140w下微波辐射4min，过滤、洗涤、干燥；(2)将步骤(1)中蒙脱土、1.4kg碳化硅和1.8kg石墨混合，加入4kg水玻璃、2kg聚乙二醇和6kg蒸馏水，搅拌均匀，用盐酸溶液酸化，搅拌后在85℃下保温陈化1.5h，冷却、洗涤、抽滤、干燥、研磨、打散。
41.制备例9：与制备例6的区别在于，高吸水树脂中有机蒙脱土采用如下方法制成：(1)将3kg蒙脱土和0.9kg十六烷基三甲基溴化铵分散在蒸馏水中，搅拌均匀，在80℃和130w
下微波辐射3min，过滤、洗涤、干燥；(2)将步骤(1)中蒙脱土、2kg碳化硅和2kg石墨混合，加入5kg水玻璃、3kg聚乙二醇和7kg蒸馏水，搅拌均匀，用盐酸溶液酸化，搅拌后在80℃下保温陈化2h，冷却、洗涤、抽滤、干燥、研磨、打散。
42.制备例10：与制备例9的区别在于，未进行步骤(1)。
43.制备例11：与制备例9的区别在于，步骤(2)中未添加水玻璃和聚乙二醇。
44.制备例12：与制备例9的区别在于，步骤(2)中未添加碳化硅和石墨。实施例
45.以下实施例中，高性能减水剂选自北京世纪洪雨科技有限公司，型号为hy801的聚羧酸高性能减水剂；超高分子量聚乙烯纤维选自湖南中泰特种装备有限责任公司，型号为ztx99
‑
120d；聚丙烯酸钠选自青岛首科新材料有限公司，型号为snn570；环氧树脂乳液选自上海帆啸化工科技有限公司，牌号为w1200。
46.实施例1：一种应用机制砂的高性能混凝土，其原料配比如表1所示，其中机制砂的石粉含量为5％，细度模数为2.6，亚甲蓝值为0.5％，表观密度为2600kg/m3，碎石为5
‑
26.5mm连续级配碎石，表观密度为2650kg/m3，堆积密度为1550kg/m3，粉煤灰为i级粉煤灰，水泥为p.o42.5水泥，增粘剂由增粘剂的制备例1制成。
47.上述应用机制砂的高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：s1、将机制砂、水泥和粉煤灰混合均匀，得第一混合料；s2、向第一混合料中加入总水量二分之一的水，搅拌均匀，得第二混合料；s3、向第二混合料中加入石子、高性能减水剂、增粘剂和剩余的水，搅拌均匀，得到应用机制砂的高性能混凝土。
48.表1实施例1
‑
6中应用机制砂的高性能混凝土的原料配比6中应用机制砂的高性能混凝土的原料配比实施例2：一种应用机制砂的高性能混凝土，与实施例1的区别在于，原料配比如表1所示，且机制砂的石粉含量为10％，细度模数为2.8，亚甲蓝值为1.0％，表观密度为2650kg/m3，碎石为5
‑
26.5mm连续级配碎石，表观密度为2700kg/m3，堆积密度为1650kg/m3。
49.实施例3
‑
6：一种应用机制砂的高性能混凝土，与实施例1的区别在于，原料配比如
表1所示。
50.实施例7
‑
17：一种应用机制砂的高性能混凝土，与实施例1的区别在于，增粘剂的制备例不同，具体参见表2。
51.表2实施例7
‑
17中增粘剂的制备例选择实施例增粘剂的制备例实施例7制备例2实施例8制备例3实施例9制备例4实施例10制备例5实施例11制备例6实施例12制备例7实施例13制备例8实施例14制备例9实施例15制备例10实施例16制备例11实施例17制备例12实施例18：一种应用机制砂的高性能混凝土，与实施例14的区别在于，机制砂经过以下预处理：(1)向机制砂中加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液，升温至70℃，搅拌24h，调节ph值至6.5，用蒸馏水洗涤，得到羟基化机制砂，机制砂和氢氧化钠溶液的质量比为1:10；(2)将2kg羟基化机制砂和1kg超高分子量聚乙烯纤维混合，加入8kg乙醇和1kg蒸馏水，调节ph至4.5，超声分散，加入3kg硅烷偶联剂，在120℃下搅拌2h，在100℃下干燥2h，硅烷偶联剂为kh
‑
570，超高分子量聚乙烯纤维的长度为6mm，其基本力学性能指标见表3。
52.表3超高分子量聚乙烯纤维的物理性能表3超高分子量聚乙烯纤维的物理性能制备例19：一种应用机制砂的高性能混凝土，与实施例14的区别在于，机制砂经过以下预处理：(1)向机制砂中加入质量浓度为33％的氢氧化钠溶液，升温至75℃，搅拌22h，调节ph值至6.8，用蒸馏水洗涤，得到羟基化机制砂，机制砂和氢氧化钠溶液的质量比为1:13；(2)将2.5kg羟基化机制砂和1.5kg超高分子量聚乙烯纤维混合，加入8.5kg乙醇和1.5kg蒸馏水，调节ph至5，超声分散，加入5kg硅烷偶联剂，在130℃下搅拌1.5h，在100℃下干燥2h，硅烷偶联剂为kh
‑
570，超高分子量聚乙烯纤维的长度为6mm，其基本力学性能指标见表3。
53.制备例20：一种应用机制砂的高性能混凝土，与实施例14的区别在于，机制砂经过以下预处理：(1)向机制砂中加入质量浓度为35％的氢氧化钠溶液，升温至80℃，搅拌20h，调节ph值至7，用蒸馏水洗涤，得到羟基化机制砂，机制砂和氢氧化钠溶液的质量比为1:15；(2)将3kg羟基化机制砂和2kg超高分子量聚乙烯纤维混合，加入9kg乙醇和2kg蒸馏水，调节ph至5，超声分散，加入5kg硅烷偶联剂，在150℃下搅拌1h，在100℃下干燥2h，硅烷偶联剂为kh
‑
570，超高分子量聚乙烯纤维的长度为6mm，其基本力学性能指标见表3。
54.实施例21：一种应用机制砂的高性能混凝土，与实施例20的区别在于，所述超高分子量聚乙烯纤维经过以下预处理：(a)将1kg超高分子量聚乙烯纤维在3kg质量分数为1％的硅烷偶联剂溶液中浸泡24h，用丙酮洗涤，干燥，硅烷偶联剂为kh
‑
570；(b)将纳米碳酸钙和质量分数为45％聚丙烯酸钠溶液混合均匀，在70℃下搅拌反应3h，制成改性碳酸钙溶液，将步骤(a)所得物在改性碳酸钙溶液中，在70℃下反应2h，干燥，纳米碳酸钙和聚丙烯酸钠溶液的质量比为1:2，超高分子量聚乙烯纤维和改性碳酸钙溶液的质量比为1:3；(c)将步骤(b)所得物浸泡在3kg环氧树脂乳液中，加入三乙烯四胺，在130℃下干燥2h，粉碎至100目，三乙烯四胺和环氧树脂乳液的质量比为0.3:1,。
55.实施例22：一种应用机制砂的高性能混凝土，与实施例20的区别在于，所述超高分子量聚乙烯纤维经过以下预处理：(a)将1kg超高分子量聚乙烯纤维在3kg质量分数为3％的硅烷偶联剂溶液中浸泡23h，用丙酮洗涤，干燥，硅烷偶联剂为kh
‑
570；(b)将纳米碳酸钙和质量分数为50％聚丙烯酸钠溶液混合均匀，在75℃下搅拌反应2.5h，制成改性碳酸钙溶液，将步骤(a)所得物在改性碳酸钙溶液中，在75℃下反应1.5h，干燥，纳米碳酸钙和聚丙烯酸钠溶液的质量比为1:2.5，超高分子量聚乙烯纤维和改性碳酸钙溶液的质量比为1:4；(c)将步骤(b)所得物浸泡在3kg环氧树脂乳液中，加入三乙烯四胺，在130℃下干燥2h，粉碎至粒径为100目，三乙烯四胺和环氧树脂乳液的质量比为0.4:1。
56.实施例23：一种应用机制砂的高性能混凝土，与实施例20的区别在于，所述超高分子量聚乙烯纤维经过以下预处理：(a)将1kg超高分子量聚乙烯纤维在3kg质量分数为5％的硅烷偶联剂溶液中浸泡20h，用丙酮洗涤，干燥，硅烷偶联剂为kh
‑
570；(b)将纳米碳酸钙和质量分数为50％聚丙烯酸钠溶液混合均匀，在80℃下搅拌反应2h，制成改性碳酸钙溶液，将步骤(a)所得物在改性碳酸钙溶液中，在80℃下反应1h，干燥，纳米碳酸钙和聚丙烯酸钠溶液的质量比为1:3，超高分子量聚乙烯纤维和改性碳酸钙溶液的质量比为1:5；(c)将步骤(b)所得物浸泡在3kg环氧树脂乳液中，加入三乙烯四胺，在130℃下干燥2h，粉碎至100目，三乙烯四胺和环氧树脂乳液的质量比为0.5:1,。
57.实施例24：一种应用机制砂的高性能混凝土，与实施例23的区别在于，未进行步骤(b)。
58.实施例25：一种应用机制砂的高性能混凝土，与实施例23的区别在于，未进行步骤(c)。
59.对比例对比例1：一种应用机制砂的高性能混凝土，与实施例1的区别在于，增粘剂中未添加高吸水树脂。
60.对比例2：一种应用机制砂的高性能混凝土，与实施例1的区别在于，增粘剂中未添加稻壳灰。
61.对比例3：一种应用机制砂的高性能混凝土，与实施例1的区别在于，增粘剂中未添加煤矸石。
62.对比例4：一种应用机制砂的高性能混凝土，与实施例1的区别在于，增粘剂中未添
加煤矸石和稻壳灰。
63.对比例5：一种机制砂混凝土，包括包括水155kg、水泥204kg、粉煤灰100kg、矿粉75kg、机制砂520kg、旱砂320kg、石子970kg、减水剂10kg、缓凝剂1.3kg。
64.机制砂混凝土的制备工艺为：步骤1：将机制砂、旱砂和石子混合后搅拌20s，得第一混合物；步骤2：将粉煤灰、矿粉、水泥加入第一混合物中搅拌35s得第二混合物；步骤3：向第二混凝土中加入外加剂和水继续搅拌40s即得机制砂混凝土。
65.性能检测试验按照各实施例和对比例中的方法制备混凝土，然后根据以下标准进行性能检测，将检测结果记录于表4中。
66.1、坍落度和扩展度：按照gb/t50080
‑
2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行检测；2、抗压强度和抗折强度：按照gb/t50081
‑
2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行检测；3、耐磨性：按照jtge30
‑
2005《水泥混凝土耐磨性试验方法》进行检测；4、混凝土浆液的粘度：使用方瑞
‑
ndj
‑
5s数字式粘度计检测混凝土浆液的粘度；5、28d干燥收缩率：按照gb/t29417
‑
2012《水泥砂浆和混凝土干燥收缩开裂性能试验方法》进行检测。
67.表4实施例和对比例制备的混凝土性能检测
实施例1
‑
8中采用制备例1
‑
3制成的增粘剂制备混凝土，混凝土的坍落度和扩展度大，且粘度高，粘聚性好，说明采用机制砂替代天然砂，能制备出和易性、流动性和粘度高，工作性能和力学性能好的混凝土。
68.实施例9
‑
11与实施例1相比，增粘剂中采用本技术制备例4
‑
6制备的高吸水树脂，表4中数据显示，实施例9
‑
11制备的混凝土粘聚性好，坍落度和扩展度大，且干燥收缩率进一步降低，说明本技术制备的高吸水树脂的吸水率增大，能进一步改善混凝土的干燥收缩。
69.实施例12
‑
14与实施例9相比，在高吸水树脂中加入本技术制备的有机蒙脱土，实施例12
‑
14制备的混凝土的干燥收缩率与实施例9相比，进一步降低，且混凝土的抗压强度和抗折强度增大，磨损量减少，说明有机蒙脱土能进一步改善混凝土的干燥收缩，增大混凝土的抗压强度以及耐磨性。
70.实施例15与实施例14相比，制备高吸水树脂的有机蒙脱土未使用十六烷基三甲基
溴化铵进行插层，由表4内数据显示，实施例15制备的混凝土的干燥收缩相对于实施例14来说，干燥收缩率增大，但与实施例9
‑
11相比，干燥收缩率降低，说明使用十六烷基三甲基溴化铵对蒙脱土进行插层，能增大高吸水树脂的吸水率，降低混凝土的干燥收缩。
71.实施例16与实施例14相比，制备高吸水树脂的有机蒙脱土中未添加水玻璃和聚乙二醇，无法在蒙脱土、碳化硅和石墨的表面包覆二氧化硅粒子，表4内数据显示，实施例16制备的混凝土磨损量增大，耐磨性下降，且抗压强度下降，硬度降低。
72.实施例17与实施例14相比，制备高吸水树脂的有机蒙脱土中未添加碳化硅和石墨，实施例17制成的混凝土的抗压强度下降，磨损量增大，说明碳化硅和石墨能增大混凝土的抗压强度和耐磨性。
73.实施例18
‑
20与实施例14的区别在于，将机制砂进行羟基化后与超高分子量聚乙烯纤维共混进行预处理，混凝土的磨损量减低，干燥收缩率减小，说明超高分子量聚乙烯纤维能改善混凝土的抗冲磨性能和干缩收缩。
74.实施例21
‑
23与实施例20相比，将超高分子量聚乙烯纤维使用硅烷偶联剂和环氧树脂等进行预处理，混凝土的抗压强度明显增大，抗折强度提升，磨损量下降，实施例21
‑
23制备的混凝土耐磨性得到进一步改善，且抗压强度和抗折强度增强。
75.实施例24与实施例23的区别在于，预处理超高分子量聚乙烯纤维时未使用改性碳酸钙溶液对超高分子量聚乙烯纤维进行浸泡，实施例25制备的混凝土抗压强度和抗折强度有所下降，另外磨损量有所增加，说明使用改性碳酸钙溶液处理超高分子量聚乙烯纤维能增强混凝土的抗压强度和耐磨性。
76.实施例25与实施例23的区别在于，预处理超高分子量聚乙烯纤维时，未使用环氧树脂乳液，实施例25制成的混凝土磨损量显著增大，抗压强度有所下降，说明环氧树脂乳液浸泡超高分子量聚乙烯纤维能改善混凝土的力学性能和耐磨性。
77.对比例1与实施例1相比，未添加高吸水树脂，对比例1制备的混凝土坍落度和扩展度较小，流动性、粘聚性较差，另外其干燥收缩率较大。
78.对比例2与实施例1相比，未添加稻壳灰，对比例2制备的混凝土坍落度和扩展度相对于实施例1来说，有所降低，且其粘度下降，混凝土的流动性、粘聚性、和易性减弱，且干燥收缩增大。
79.对比例3与实施例1相比，未添加煤矸石，对比例3制备的混凝土抗压强度减小，磨损量增大，干燥收缩率增长不明显，说明煤矸石能增强混凝土强度，增加耐磨性。
80.对比例4与实施例1相比，未添加煤矸石和稻壳灰，结合对比例2和对比例3的检测数据，可以看出，煤矸石和稻壳灰配合作用，能增大混凝土的和易性和粘聚性，降低混凝土的干燥收缩，增加耐磨性。
81.对比例5为现有技术制备的机制砂混凝土，与实施例1相比，其制备的混凝土粘度小，坍落度和扩展度低，和易性、粘聚性、流动性较差，且耐磨性较差，干燥收缩率较大。
82.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。