本发明涉及超高性能混凝土，尤其涉及一种寒冷地区用超高性能混凝土及其制备方法和应用。
背景技术：
1、混凝土作为土木工程领域最常用的材料之一，有着原材料丰富、生产工艺成熟、经济性好等优点，在建筑、路桥、地下工程等方面应用广泛。为了结构形式的美观及实用性，薄壁轻质结构、大跨度结构、超高层建筑等结构形式越来越常用。
2、而普通混凝土有其自身的局限性，例如韧性较差、易开裂、耐久性差等缺陷制约着其在现代新型结构中的发展。随着高速公路建设规模的不断加大，修建的主要区域逐渐从平原地区向山地、丘陵等地区转移，山岭公路隧道工程需求越来越多。但是，随着大批基础设施的建成，越来越多的基础设施因为使用时间太久或缺少维护等原因，出现腐蚀、开裂等相关病害，导致当前建筑结构病害多、寿命短的问题突出。为解决上述问题，更高强度和更好工作性能的混凝土材料成为影响新型结构进一步发展以及保证结构具有长期良好的工作性能的重要因素。
3、超高性能混凝土(ultra high performance concrete，uhpc)是基于最紧密堆积密度理论，采用现代混凝土制备技术，在普通混凝土基础上大幅度提高其力学性能，在保证工作性能的前提下，使混凝土具有超高强度、稳定性和耐久性的一种材料。
4、uhpc作为一种具有超高强度、超高耐久性、超低渗透性和超高韧性的新型混凝土材料，其抗压强度一般大于150mpa，抗折强度大于20mpa，渗透系数小于10-18m/s，韧性指数大于101。喷射技术是一种将混凝土或砂浆通过高压空气或其他动力输送到喷嘴，并以高速喷射到受喷面的施工方法。喷射技术与uhpc的结合，既可以充分发挥uhpc的高性能，又可以提高uhpc的施工效率和经济性，为工程建设提供了一种新的选择。然而，uhpc的高性能要求其具有高流动性、高稠度和高黏度的特点，这使得uhpc的泵送和喷射过程中容易出现堵管、分层、流变性变化等问题，亟待解决。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种寒冷地区用超高性能混凝土及其制备方法和应用。
2、一种寒冷地区用超高性能混凝土，其原料包括：水泥600-900kg/m3、硅灰200-240kg/m3、粉煤灰100-120kg/m3、机制砂1000-1200kg/m3、减水剂20-26kg/m3、消泡剂1-5kg/m3、水170-220kg/m3；以及补强纤维；补强纤维体积掺量为1.0-3.5％，补强纤维为聚丙烯纤维、增强聚丙烯纤维、钢纤维、增强钢纤维中至少一种。
3、优选地，消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。
4、优选地，减水剂为聚羧酸减水剂。
5、优选地，增强聚丙烯纤维采用如下具体步骤制取：将聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯混合均匀，熔融得到第一预制料；将聚丙烯、聚丙烯酸钠、氯化钠混合均匀，熔融得到第二预制料；以第一预制料为芯层料、第二预制料为皮层料经复合纺丝机喷丝，冷却，切断，浸泡后超声洗涤，真空干燥，加入甲酸钙、硅酸钠、无水乙醇超声分散1-2h，除去无水乙醇，粉碎。
6、更优选地，聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸钠、氯化钠、甲酸钙、硅酸钠的质量比为1-5：0.01-0.1：10-18：1-2：1-2：1-2：1-2。
7、优选地，增强钢纤维采用如下具体步骤制取：将钢纤维加入至盐酸多巴胺水溶液中搅拌1-5min，调节体系ph值为7.5-8.2，通入氧气聚合1-5h，过滤，洗涤，真空干燥，加入至氯化钙溶液中搅拌1-10min，再加入多聚磷酸钠继续搅拌1-2h，通入二氧化碳至体系ph值为6.4-6.8，继续搅拌1-2h，静置1-5h，过滤，洗涤，真空干燥。
8、更优选地，盐酸多巴胺水溶液的质量浓度为1.5-2g/l，氯化钙溶液浓度为0.1-0.5mol/l，钢纤维、盐酸多巴胺水溶液、氯化钙溶液、多聚磷酸钠的质量比为10-20：40-60：40-60：5-12。
9、上述寒冷地区用超高性能混凝土的制备方法，包括如下步骤：
10、s1、将水泥、硅灰、粉煤灰和补强纤维搅拌1-4min，得到补强胶凝材料；
11、s2、向补强胶凝材料中加入机制砂、消泡剂继续搅拌1-5min，得到干拌料；
12、s3、向干拌料中加入减水剂和水搅拌2-6min。
13、上述寒冷地区用超高性能混凝土的养护方法，采用高温蒸汽养护，养护温度为90±5℃，养护时间为3±0.5d。
14、上述寒冷地区用超高性能混凝土作为喷射混凝土的应用。
15、优选地，混凝土原料还包括：速凝剂和羟丙基甲基纤维素，速凝剂用量为20-24kg/m3，羟丙基甲基纤维素用量为0.20-0.24kg/m3。
16、有益效果：
17、本发明通过聚乙烯与马来酸酐接枝聚乙烯复配，并在外层结合聚丙烯结构层，两者结合强度高，经水超声洗涤将氯化钠去除，形成的通孔结构既对甲酸钙、硫酸钠吸附强度高，又能为聚丙烯酸钠吸水膨胀提供膨胀空间，保证水泥水化的稳定进行，进而降低收缩率，有效提高混凝土抗渗性和抗冻性。
18、本发明通过在钢纤维表面结合一层聚多巴胺，然后沉积一层纳米碳酸钙，使其上的钙离子可与增强聚丙烯纤维中硅酸根离子形成交联，在混凝土浆体原有网状结构基础上再构建一个均匀的网状结构，不仅有效避免在泵送和喷射过程避免出现堵管、分层现象，而且固化后有效阻止混凝土内部微裂纹的扩展，进而有效增强体系抗压强度。
19、本发明混凝土的流动性好，在高可泵性的前提下，有效增加喷射厚度，制品在其性能和技术指标方面远超普通高性能混凝土的性能，而且能强化混凝土的微观结构，在一定程度上改善骨料与砂浆界面缺陷，有效增强其致密性，提高超高性能混凝土的低温力学性能，进一步提高混凝土耐久性，同时本发明施工性能好，更加有利于其在实际工程中的推广及应用。
1.一种寒冷地区用超高性能混凝土，其特征在于，其原料包括：水泥600-900kg/m3、硅灰200-240kg/m3、粉煤灰100-120kg/m3、机制砂1000-1200kg/m3、减水剂20-26kg/m3、消泡剂1-5kg/m3、水170-220kg/m3；以及补强纤维；
2.根据权利要求1所述寒冷地区用超高性能混凝土，其特征在于，消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。
3.根据权利要求1所述寒冷地区用超高性能混凝土，其特征在于，减水剂为聚羧酸减水剂。
4.根据权利要求1所述寒冷地区用超高性能混凝土，其特征在于，增强聚丙烯纤维采用如下具体步骤制取：将聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯混合均匀，熔融得到第一预制料；将聚丙烯、聚丙烯酸钠、氯化钠混合均匀，熔融得到第二预制料；以第一预制料为芯层料、第二预制料为皮层料经复合纺丝机喷丝，冷却，切断，浸泡后超声洗涤，真空干燥，加入甲酸钙、硅酸钠、无水乙醇超声分散1-2h，除去无水乙醇，粉碎。
5.根据权利要求4所述寒冷地区用超高性能混凝土，其特征在于，聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸钠、氯化钠、甲酸钙、硅酸钠的质量比为1-5：0.01-0.1：10-18：1-2：1-2：1-2：1-2。
6.根据权利要求1所述寒冷地区用超高性能混凝土，其特征在于，增强钢纤维采用如下具体步骤制取：将钢纤维加入至盐酸多巴胺水溶液中搅拌1-5min，调节体系ph值为7.5-8.2，通入氧气聚合1-5h，过滤，洗涤，真空干燥，加入至氯化钙溶液中搅拌1-10min，再加入多聚磷酸钠继续搅拌1-2h，通入二氧化碳至体系ph值为6.4-6.8，继续搅拌1-2h，静置1-5h，过滤，洗涤，真空干燥。
7.根据权利要求6所述寒冷地区用超高性能混凝土，其特征在于，盐酸多巴胺水溶液的质量浓度为1.5-2g/l，氯化钙溶液浓度为0.1-0.5mol/l，钢纤维、盐酸多巴胺水溶液、氯化钙溶液、多聚磷酸钠的质量比为10-20：40-60：40-60：5-12。
8.一种如权利要求1-7任一项所述寒冷地区用超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.一种如权利要求1-7任一项所述寒冷地区用超高性能混凝土作为喷射混凝土的应用。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，混凝土原料还包括：速凝剂和羟丙基甲基纤维素，速凝剂用量为20-24kg/m3，羟丙基甲基纤维素用量为0.20-0.24kg/m3。
