本發明涉及混凝土，具體為一種高韌性低收縮混凝土及其制備方法。
背景技術：
1、混凝土作為多相復合體系，其在水化硬化過程中始終伴隨著能量的釋放與演化。水泥熟料礦物與水發生水化反應時，化學鍵的斷裂與重組會釋放大量水化熱，同時水化產物的成核、生長與搭接過程伴隨著局部自由能的動態變化。由于混凝土內部組成與結構的非均質性，骨料與漿體的彈性模量差異、界面過渡區的結構疏松、孔隙分布的不均勻性，能量在傳遞過程中難以均勻耗散，易在薄弱區域形成能量聚集。當局部累積能量超過該區域的斷裂能容時，便會以微裂縫的形式突發性釋放。這些微裂縫在服役荷載與環境因素作用下進一步擴展、貫通，最終發展為可見宏觀裂縫。這一能量演化機制是混凝土開裂的深層物理本質，而裂縫一旦形成，不僅破壞結構的整體性與美觀性，更為水分和侵蝕性介質的滲透提供通道，加速鋼筋銹蝕與混凝土碳化，最終導致結構耐久性下降甚至失效。
2、與此同時，混凝土在硬化過程中不可避免會產生多種收縮變形：水泥水化引起的化學收縮、水化消耗水分導致的自收縮、水分蒸發引發的干燥收縮、溫度下降導致的冷縮等。這些收縮變形受到內部骨料或外部約束時即產生拉應力，進一步加劇能量積累。當收縮拉應力超過混凝土的抗拉強度，或收縮應變超過極限拉伸值時，同樣會引發開裂。收縮與能量釋放二者相互耦合，收縮產生的應變能在局部積累，微裂縫萌生后又釋放能量，形成惡性循環。
3、現有防裂技術多側重于裂縫出現后的物理阻隔或收縮變形的后期補償。例如，公開號為cn116969725a的專利文獻提出了一種高抗裂低收縮預拌混凝土，通過引入中熱水泥、改性沸石和氧化鎂膨脹劑等組分，在一定程度上改善了混凝土的收縮和抗裂性能。然而，該方案側重于混凝土材料本身的體積穩定性和抗裂等級提升，其并未充分考慮纖維增強增韌的作用，對于已經萌生的微裂縫缺乏有效的阻礙與抑制作用，很難從能量耗散層面阻止裂縫的擴展。又如，公開號為cn121072241a的專利文獻公開了一種基于纖維增強的混凝土抗裂方法，通過定向布設纖維來阻斷裂縫擴展，提升了混凝土的抗裂效率。但該方案側重于裂縫出現后的定向阻斷，并未從材料本征特性上解決混凝土的收縮問題，未能消除產生裂縫的根本驅動力。上述現有技術多側重于單一性能的優化，無論是聚焦于低收縮、高抗裂還是纖維阻裂，大部分采用問題出現后補救的思路，未能從能量演化與收縮協同的源頭進行主動調控，難以從根本上抑制微裂縫的萌生與擴展。
4、因此，如何從混凝土水化硬化的本源出發，構建一種能夠主動調控能量釋放過程、協同補償收縮變形、有效耗散裂縫擴展能量的技術方案，從而抑制微裂縫的萌生與擴展，實現低收縮、高韌性、應力協調的統一，已成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。
技術實現思路
1、本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種高韌性低收縮混凝土及其制備方法，解決“現有混凝土單一改性技術難以兼顧能量耗散與收縮補償，抗裂性差且收縮率高”的技術問題。
2、為達到上述目的，本發明是采用下述技術方案實現的：
3、第一方面，本發明提供了一種高韌性低收縮混凝土，所述混凝土，按重量份計，包括：水泥60~80份、混合礦物摻合料20~30份、微膨脹組分3~8份、粗骨料180~230份、細骨料120~160份、減水劑0.5~1.2份和水29~41份、改性纖維3~6份；所述水泥為po42.5級普通硅酸鹽水泥；所述混合礦物摻合料為偏高嶺土與沸石粉的復配體系；所述微膨脹組分是硫鋁酸鈣礦物粉；所述減水劑為聚羧酸系高效減水劑。
4、在本發明中，所述混合礦物摻合料中偏高嶺土與沸石粉的質量比為1:（1~1.2），所述偏高嶺土的活性sio2與al2o3總含量≥85%，所述沸石粉的比表面積≥400m2/kg。
5、在本發明中，所述改性纖維由玄武巖纖維與聚乙烯醇纖維復配后經硅烷偶聯劑進行表面改性得到；所述玄武巖纖維與聚乙烯醇纖維的質量比為（1~2）:1，所述玄武巖纖維的長度為12~18mm，抗拉強度≥3500mpa，所述聚乙烯醇纖維的長度為8~12mm，抗拉強度≥1200mpa。
6、在本發明中，所述硫鋁酸鈣礦物粉純度≥90%。
7、在本發明中，所述硅烷偶聯劑為kh-550，其用量為玄武巖纖維與聚乙烯醇纖維總質量的0.25~0.6%。
8、在本發明中，所述粗骨料為5~16mm連續級配玄武巖，壓碎值≤10%，所述細骨料為細度模數2.6~2.9的中砂。
9、在本發明中，所述減水劑為聚羧酸系高效減水劑。
10、第二方面，本發明提供了一種高韌性低收縮混凝土及其制備方法，包括以下步驟：
11、（1）將玄武巖纖維與聚乙烯醇纖維混合，加入硅烷偶聯劑kh-550，攪拌后放置，得到改性纖維；
12、（2）將偏高嶺土與沸石粉混合球磨，得到混合礦物摻合料；
13、（3）將水泥、混合礦物摻合料、硫鋁酸鈣礦物粉、粗骨料、細骨料投入攪拌機干拌，加入減水劑和水攪拌，最后分次加入改性纖維繼續攪拌，得到混凝土拌合物。
14、具體的，所述步驟（3）中先將水泥、混合礦物摻合料、硫鋁酸鈣礦物粉、粗骨料、細骨料投入攪拌機，干拌1~2min，再加入聚羧酸系高效減水劑和水，濕拌3min，最后加入改性纖維，繼續攪拌。
15、具體的，所述步驟（3）中的改性纖維分三次加入，每次間隔30s，持續攪拌3~4min，最終得到混凝土拌合物。
16、與現有技術相比，本發明所達到的有益效果是：
17、（1）本發明通過混合礦物摻合料、微膨脹組分和纖維增強的多元復合體系的協同作用，從水化早期對混凝土的能量釋放與收縮變形進行雙重干預，實現了低收縮與高韌性的統一，本發明從材料本征層面解決了混凝土收縮率大、韌性差的問題，有效抑制了微裂縫的萌生與擴展。
18、（2）本發明將偏高嶺土與沸石粉復配，改變了水化歷程，將高能釋放轉化為低能持續反應，同時維持內部濕度穩定，降低收縮驅動力；硫鋁酸鈣礦物粉將收縮應變能轉化為膨脹能，以受控方式釋放；玄武巖纖維與聚乙烯醇纖維復配形成三維支撐網絡，通過脫粘、拔出等機制耗散裂縫擴展能量。
19、（3）本發明的混凝土兼具優異的力學性能與施工適應性，滿足c40強度等級要求，水膠比控制在0.35~0.36，拌合物工作性良好，適用于現澆施工及預制構件生產；同時，本發明通過調控膠凝材料體系組成，使混凝土彈性模量發展速率與不同約束條件下的力學響應更趨協調，可廣泛應用于建筑結構、橋梁工程、路面工程及各類預制構件，顯著提升混凝土結構的耐久性與服役壽命，降低全壽命周期維護成本。
1.一種高韌性低收縮混凝土，其特征在于，所述混凝土由膠凝材料體系、骨料、改性纖維和輔助材料組成；
2.根據權利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述混凝土按重量份計包括：水泥60~80份、混合礦物摻合料20~30份、微膨脹組分3~8份、粗骨料180~230份、細骨料120~160份、改性纖維3~6份、減水劑0.5~1.2份和水29~41份。
3.根據權利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述混合礦物摻合料中偏高嶺土與沸石粉的質量比為1:（1~1.2）。
4.根據權利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述微膨脹組分為硫鋁酸鈣礦物粉，純度≥90%。
5.根據權利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述改性纖維中玄武巖纖維與聚乙烯醇纖維的質量比為（1~2）:1。
6.根據權利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述硅烷偶聯劑為kh-550，其用量為玄武巖纖維與聚乙烯醇纖維總質量的0.25~0.6%。
7.根據權利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述粗骨料為5~16mm連續級配玄武巖，所述細骨料為細度模數2.6~2.9的中砂。
8.根據權利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述減水劑為聚羧酸系高效減水劑。
9.一種制備如權利要求1-8中任一項所述高韌性低收縮混凝土的方法，其特征在于，包括以下步驟：