1.本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种抗裂混凝土及其制备方法。
背景技术：
2.混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料。混凝土一般使用水泥作胶凝材料、砂石作集料并与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌制得，它广泛应用于土木工程中。
3.混凝土建成后在室外环境中服役，暴晒、风吹、温差较大等恶劣天气容易造成混凝土由于热胀冷缩和内外湿度差大等原因产生裂缝，对工程质量有较大影响。针对这一情况，在混凝土拌和过程中，通常使用膨胀剂、抗裂剂等外加剂提高混凝土的抗裂性能。
4.膨胀剂、抗裂剂等外加剂的使用虽然能在一定程度上提高混凝土的抗裂性能，但是主要针对的是混凝土成型过程中形成的早期裂缝，并且无法对混凝土服役过程中产生的裂缝发挥作用，发明人认为现有混凝土用外加剂对混凝土抗裂性能提升效果不佳。
技术实现要素：
5.为了提高混凝土的抗裂性能，本技术提供一种抗裂混凝土及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供一种抗裂混凝土，采用如下的技术方案：一种抗裂混凝土，包括如下重量份数的原料：胶凝材料420-460份、水210-230份、细骨料800-840份、粗骨料960-1020份、改性羊毛纤维0.5-1.5份；所述改性羊毛纤维由包括羊毛纤维、聚二甲基硅氧烷的组分通过包括混合、加热、干燥的步骤制备得到。
7.通过采用上述技术方案，混凝土在成型过程中和服役过程中都会产生裂缝。混凝土养护不到位、混凝土浇筑过快、混凝土拌合物流动性低、后期振捣不及时、不严密、不均匀等情均会使混凝土在成型过程中产生裂缝；因此，在混凝土成型过程中常使用膨胀剂或者抗裂剂，降低上述情况对混凝土产生裂缝的促进效果。但是，膨胀剂与抗裂剂的使用不并能对混凝土服役过程中产生的裂缝发挥作用，这是因为，膨胀剂与抗裂剂在加入混凝土中后，遇水生成大量膨胀性结晶水化物，产生了适度的膨胀，在钢筋和邻位的约束下，产生的膨胀转化为压应力，从而抵消混凝土成型过程中产生的收缩拉应力，从而减少了裂缝产生。因此，膨胀剂和抗裂剂在加入混凝土中后，会即刻与混凝土拌合水反应，从而发挥降低混凝土在成型过程中产生裂缝的情况出现。基于此，当混凝土在服役过程中受到外部环境中的温差影响，在“热胀冷缩”的作用下产生裂缝时，膨胀剂和抗裂剂无法发挥抵抗裂缝生成的效果。
8.而采用经过聚二甲基硅氧烷改性的羊毛纤维，在羊毛纤维表面形成一层憎水膜，一方面，相较于羊毛纤维，改性羊毛纤维不会吸收混凝土拌合水，使混凝土拌合水能够较多的参与到混凝土水化过程中，使混凝土具有较高的流动性，降低混凝土在成型过程中产生裂缝的情况出现；另一方面，改性羊毛纤维表面的憎水膜能够使其均匀地分散在混凝土体
系中，并且改善混凝土基体与改性羊毛纤维之间的联结力，使改性羊毛纤维能够进一步地桥接在裂缝之间，从而使混凝土拌合物具备更好的抗弯强度和延展性，降低混凝土在服役过程中因外部环境中温差、荷载等因素影响产生裂缝的情况出现，进而提高混凝土的抗裂性能。
9.可选的，所述改性羊毛纤维包括如下重量份数的原料：羊毛纤维5-10份、聚二甲基硅氧烷30-38份、二甲基乙酰胺50-60份、甲基丙烯酸丁酯20-26份。
10.通过采用上述技术方案，在羊毛纤维表面引入疏水的酯基和疏水的聚二甲基硅氧烷，使其能够均匀地覆盖在羊毛纤维表面，得到与混凝土体系联结紧密的改性羊毛纤维，提高混凝土的抗弯强度的延展性，进而提高混凝土的抗裂性能。
11.可选的，所述改性羊毛纤维由包括如下步骤的方法制备得到：s1：将羊毛纤维与盐水混合，浸泡，取出浸泡后的羊毛纤维，清洗、干燥后得到预处理羊毛纤维；s2：将预处理羊毛纤维与聚二甲基硅氧烷、二甲基乙酰胺和甲基丙烯酸丁酯混合，加热，搅拌，干燥后制备得到改性羊毛纤维。
12.通过采用上述技术方案，使各原料之间充分反应，得到与混凝土基体联结性能好的改性羊毛纤维，提高混凝土的延展性度，进而提高混凝土的抗裂性能。
13.可选的，s1中盐水质量浓度为30-40％，浸泡时间为20-28h；s2中加热温度为35-45℃，搅拌时间为3-6h。
14.通过采用上述技术方案，使各原料之间充分反应，得到与混凝土基体联结合性能好的改性羊毛纤维，进而提高混凝土的抗裂性能。
15.可选的，所述羊毛纤维的长度为55-75mm，长径比为550-650。
16.通过采用上述技术方案，使改性羊毛纤维能够均匀地分散在混凝土体系中，降低改性羊毛纤维在混凝土体系中团结的概率，使改性羊毛纤维能够尽可能多地与混凝土基体联结，是混凝土获得较高的延展性，进而进一步提高混凝土的抗裂性能。
17.可选的，还包括0.5-2.5份高吸水聚合物。
18.通过采用上述技术方案，首先，高吸水聚合物能够延缓水的释放周期，加入混凝土中后能够调节水化进程，使混凝土能够充分水化，产生更多的能与改性羊毛纤维联结的混凝土胶凝材料，提高混凝土的延展性，提高混凝土的抗裂性能；其次，生成的胶凝材料与改性羊毛纤维的联结效果能够进一步降低混凝土的孔隙率、平均孔径和临界孔径，提高混凝土的密实程度，降低混凝土因外部环境中的荷载、温度影响而产生裂缝的情况出现，进而提高混凝土的抗裂性能；最后，高吸水聚合物能够提高混凝土的耐热性，降低混凝土因外部环境过高而产生裂缝的情况出现，进一步提高混凝土的抗裂性能。
19.可选的，所述高吸水聚合物为聚丙烯酸钠型高吸水聚合物。
20.通过采用上述技术方案，聚丙烯酸钠型高吸水聚合物与改性羊毛纤维有较好的适配性，两者共同作用，能够进一步提高混凝土的抗裂性能。
21.第二方面，本技术提供一种抗裂混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种抗裂混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤一，将胶凝材料、改性羊毛纤维和高吸水聚合物搅拌均匀，制备得到胶料混合物；
步骤二，将胶料混合物与细骨料、粗骨料和水混合，搅拌得到抗裂混凝土。
22.通过采用上述技术方案，各原料分批拌合、充分混合，使各原料充分配合使用、发挥作用，制得抗裂混凝土，上述制备方法简单高效，便于工业化生产。
23.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术采用改性羊毛纤维，改性羊毛纤维表面的憎水膜使其不会吸收混凝土拌合水，使混凝土保持较高的流动性，降低混凝土在成型过程中产生裂缝的情况出现；与此同时，改性羊毛纤维表面形成的憎水膜能够使其均匀地分散在混凝土体系中，从而使改性羊毛纤维能够进一步地桥接在裂缝之间并与混凝土基体联结，进而提高混凝土的抗裂性能。
24.2、由于本技术中使用的高吸水聚合物能够延缓水的释放周期，使混凝土能够充分水化，产生更多的能与改性羊毛纤维联结的混凝土胶凝材料，提高混凝土的延展性，提高混凝土的抗裂性能；另外，胶凝材料的大量生成以及胶凝材料与改性羊毛纤维的联结作用能够进一步降低混凝土孔隙率，提高混凝土的密实度和延性，进而提高混凝土的抗裂性能。
具体实施方式
25.改性羊毛纤维的制备例在本制备例中，s1中使用的盐水为氯化钠水溶液，干燥温度为30-40℃，干燥时间为10-20h，清洗过程中使用去离子水；s2中干燥温度为40-50℃，干燥温度为12-16h。
26.制备例1一种改性羊毛纤维，包括如下重量的原料：羊毛纤维5g、聚二甲基硅氧烷30g、二甲基乙酰胺50g、甲基丙烯酸丁酯20g。
27.一种改性羊毛纤维，由以下步骤制备得到：s1：将羊毛纤维与质量浓度30％的盐水混合，浸泡28h后，取出浸泡后的羊毛纤维，使用去离子水清洗，在30℃下干燥20h后得到预处理羊毛纤维；s2：将预处理羊毛纤维与聚二甲基硅氧烷、二甲基乙酰胺和甲基丙烯酸丁酯混合，在35℃下加热并搅拌6h，在40℃下干燥16h后制备得到改性羊毛纤维。
28.制备例2一种改性羊毛纤维，包括如下重量的原料：羊毛纤维10g、聚二甲基硅氧烷38g、二甲基乙酰胺60g、甲基丙烯酸丁酯26g。
29.一种改性羊毛纤维，由以下步骤制备得到：s1：将羊毛纤维与质量浓度40％的盐水混合，浸泡20h后，取出浸泡后的羊毛纤维，使用去离子水清洗，在40℃下干燥10h后得到预处理羊毛纤维；s2：将预处理羊毛纤维与聚二甲基硅氧烷、二甲基乙酰胺和甲基丙烯酸丁酯混合，在45℃下加热并搅拌3h，在50℃下干燥12h后制备得到改性羊毛纤维。
30.制备例3一种改性羊毛纤维，包括如下重量的原料：羊毛纤维7.5g、聚二甲基硅氧烷34g、二甲基乙酰胺55g、甲基丙烯酸丁酯23g。
31.一种改性羊毛纤维，由以下步骤制备得到：s1：将羊毛纤维与质量浓度35％的盐水混合，浸泡24h后，取出浸泡后的羊毛纤维，
使用去离子水清洗，在35℃下干燥15h后得到预处理羊毛纤维；s2：将预处理羊毛纤维与聚二甲基硅氧烷、二甲基乙酰胺和甲基丙烯酸丁酯混合，在40℃下加热并搅拌4.5h，在45℃下干燥14h后制备得到改性羊毛纤维。
32.制备例4一种改性羊毛纤维，与制备例3的不同之处在于，制备过程中不使用盐水预处理羊毛纤维。
33.制备例5一种改性羊毛纤维，与制备例3的不同之处在于，制备过程中不使用甲基丙烯酸丁酯。
34.制备例6一种改性羊毛纤维，与制备例3的不同之处在于，制备过程中不使用聚二甲基硅氧烷。
35.制备例7一种改性羊毛纤维，与制备例3的不同之处在于，制备改性羊毛纤维的过程中使用的羊毛纤维长度为20mm-25mm，长径比为450-500。
36.制备例8一种改性羊毛纤维，与制备例3的不同之处在于，制备改性羊毛纤维的过程中使用的羊毛纤维长度为95mm-105mm，长径比为700-750。实施例
37.在本实施例中，胶凝材料为水泥，水泥标号为p.o.42.5。
38.实施例1一种抗裂混凝土，包括如下重量的原料：胶凝材料420kg、水210kg、细骨料800kg、粗骨料960kg、改性羊毛纤维0.5kg、聚丙烯酸钠型高吸水聚合物0.5kg；其中，改性羊毛纤维由制备例1制备得到。
39.一种抗裂混凝土，由以下步骤制备得到：步骤一，将胶凝材料、改性羊毛纤维和聚丙烯酸钠型高吸水聚合物搅拌均匀，制备得到胶料混合物；步骤二，将胶料混合物与细骨料、粗骨料和水混合，搅拌得到抗裂混凝土。
40.实施例2一种抗裂混凝土，包括如下重量的原料：胶凝材料460kg、水230kg、细骨料840kg、粗骨料1020kg、改性羊毛纤维1.5kg、聚丙烯酸钠型高吸水聚合物2.5kg；其中，改性羊毛纤维由制备例2制备得到。
41.一种抗裂混凝土，由以下步骤制备得到：步骤一，将胶凝材料、改性羊毛纤维和聚丙烯酸钠型高吸水聚合物搅拌均匀，制备得到胶料混合物；步骤二，将胶料混合物与细骨料、粗骨料和水混合，搅拌得到抗裂混凝土。
42.实施例3一种抗裂混凝土，包括如下重量的原料：胶凝材料440kg、水220kg、细骨料820kg、粗骨料990kg、改性羊毛纤维1kg、聚丙烯
酸钠型高吸水聚合物1.5kg；其中，改性羊毛纤维由制备例3制备得到。
43.一种抗裂混凝土，由以下步骤制备得到：步骤一，将胶凝材料、改性羊毛纤维和聚丙烯酸钠型高吸水聚合物搅拌均匀，制备得到胶料混合物；步骤二，将胶料混合物与细骨料、粗骨料和水混合，搅拌得到抗裂混凝土。
44.实施例4一种抗裂混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程使用的改性羊毛纤维由制备例4制备得到。
45.实施例5一种抗裂混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程使用的改性羊毛纤维由制备例5制备得到。
46.实施例6一种抗裂混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程中不使用高吸水聚合物。
47.实施例7一种抗裂混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程使用的改性羊毛纤维由制备例7制备得到。
48.实施例8一种抗裂混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程使用的改性羊毛纤维由制备例8制备得到。
49.对比例对比例1一种抗裂混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程中不使用改性羊毛纤维。
50.对比例2一种抗裂混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程中使用等重量的羊毛纤维代替改性羊毛纤维。
51.对比例3一种抗裂混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程中使用的改性羊毛纤维由制备例6制备得到。
52.检测方法一、力学性能测试对实施例1-8及对比例1-3制得的混凝土进行28d抗压强度和劈裂抗拉强度测试，测试方法根据gb/t50081-2019《普通混凝土力学性能试验方法标准》，然后记录检测数据抗压强度fc和劈裂抗拉强度f
t
于表1中。
53.二、抗裂性能测试对实施例1-8及对比例1-3制得的混凝土进行抗裂性能测试，测试方法根据gb/t50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行早期抗裂实验，记录单位面积上的总开裂面积c于表1中。
54.三、温差变化作用下的抗裂性能测试对实施例1-8及对比例1-3的混凝土制得的混凝土进行温差变化作用下的抗裂性
能测试，每组样品取三个均放置在-20℃下12h，然后放置在40℃下12h，如此循环90d，对循环处理试件进行劈裂抗拉强度f
tt
测试，测试方法与gb/t50081-2019中的测试方法一致，结果取平均值录入表1中。
55.表1试验设置fc(mpa)ft(mpa)c(mm2/m2)ftt(mpa)实施例145.22.9920.52.46实施例245.3320.32.48实施例345.63.0220.12.51实施例443.12.9121.62.27实施例541.22.8922.32.13实施例638.52.5124.91.74实施例737.62.4625.81.57实施例836.92.3927.31.46对比例135.12.2129.11.19对比例232.21.9833.41.02对比例336.22.3227.91.33结合实施例1-6、对比例1-3和表1，可以看出，改性羊毛纤维与高吸水聚合物在混凝土中的共同作用能够提高混凝土的延性，提高混凝土的抗压强度、劈裂拉强度，降低混凝土的开裂面积，进而提高混凝土的抗裂性能；并且，掺加改性羊毛纤维和高吸水聚合物的混凝土在经受温差循环作用后，其劈裂抗拉强度下降率远小于未掺加改性羊毛纤维或未掺加高吸水聚合物的混凝土的劈裂抗拉强度下降率；这是由于，首先，改性羊毛纤维在聚二甲基硅氧烷和甲基丙烯酸丁酯的作用下，表面生成一层憎水膜，使改性羊毛纤维均匀分散在混凝土基体中的同时，提高改性羊毛纤维与混凝土基体的联结力，并且降低改性羊毛纤维对混凝土拌和用水的吸收，使混凝土保持较高的流动性且能够充分水化，使混凝土具备良好的抗裂性能。
56.其次，高吸水聚合物能够进一步延缓水的释放周期，使混凝土能够充分水化，是混凝土基体中产生更多能与改性羊毛纤维联结的混凝土胶凝材料，进而提高混凝土的延展性，提高混凝土的抗裂性能；并且改性羊毛纤维与混凝土基体的联结效果能够进一步降低混凝土的孔隙率、平均孔径和临界孔径，提高混凝土的密实程度，进而提高混凝土的抗裂性能。
57.结合实施例3、实施例7-8和表1，可以看出，改性羊毛纤维的直径和长径比过大或过小时，均对混凝土的抗裂性能提升有负面影响，混凝土的抗压强度、抗劈裂强度下降、劈裂面积增加，这是由于改性羊毛纤维长径比过小时，可能无法有效地将孔隙两端的混凝土基体联结起来，无法发挥出较好地提升混凝土延性的效果；而当羊毛纤维的长径比过大时，羊毛纤维很有可能发生缠绕、团聚现象，无法均匀有效地分散在混凝土基体中，进而无法提升混凝土的抗裂性能。
58.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。