本发明涉及水利工程，特别涉及一种耐冻融混凝土及其制备方法。
背景技术：
1、混凝土堆石坝包括混凝土面板和石块，广泛应用于水利工程领域。混凝土面板具有强度高和抗渗透的特点，石块可支撑和稳定坝体。混凝土堆石坝可以将混凝土和石块的优点结合起来。但是在严寒地区，例如东北，相比于其它地区的主要特点是紫外线辐射强烈、严寒干燥、日温差大等，冬季气温最低可达到-20℃，而夏天气温也会达到20℃以上，一年四季的温度变化使得混凝土内部的水不断发生冻结和融化，导致混凝土在内部冻胀应力反复加卸载条件下发生疲劳破坏，这说明严寒地区的混凝土易遭受冻融破坏，导致其表面都存在不同程度的裂缝问题，进而发生渗漏现象，对水利工程的长效稳定运行构成威胁。
2、蔗渣是制糖后的残渣，包含有大量植物纤维，可作为一种新型节能环保的生态建筑材料，且来源广泛、价格低廉、可再生、可降解。蔗渣的再利用可有效的降低对资源的消耗并减少环境污染。但是如何利用蔗渣提升混凝土的性能，目前尚未有更多研究。因此发明一种利用蔗渣制备耐冻融且具有高抗裂性能的混凝土显得尤为重要。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐冻融混凝土及其制备方法，本发明的混凝土具有高抗裂性、高抗冻性和高抗渗性。具体通过以下技术实现。
2、一种耐冻融混凝土，按重量份计，其原料包括水泥230-320份，粗骨料1300-1400份，细骨料530-580份，粉煤灰55-85份，水125-130份，引气剂0.003-0.005份，减水剂0.06-0.08份和高弹性模量纤维2-5份；
3、上述高弹性模量纤维是由蔗渣与聚乙烯醇、硅烷偶联剂在加热条件下反应后得到。
4、本发明中由蔗渣与聚乙烯醇、硅烷偶联剂三者共同作用下制备得到的高弹性模量纤维可支撑混凝土的粗、细骨料，稳定内部结构，约束混凝土基材各个方向的应力变形；同时避免集料沉降，降低混凝土孔隙率，提高了基体的密实度；在本发明的高弹性模量纤维和水泥基体之间的机械咬合力和界面黏结力作用下，混凝土的裂缝数目和裂缝面积明显减少，且抗渗性和抗冻性明显提高。本发明的高弹性模量纤维还具有很好的抗拉性能，将其加入到混凝土中，可有效抑制混凝土开裂、降低冻融循环带来的破坏以及提高混凝土的抗渗性。
5、优选地，蔗渣、聚乙烯醇和硅烷偶联剂的质量比为(10-20):(3-8):(1-3)。
6、优选地，本发明的耐冻融混凝土，按重量份计，其原料包括水泥280份，粗骨料1360份，细骨料560份，粉煤灰70份，水127份，引气剂0.004份，减水剂0.07份和高弹性模量纤维4份。
7、优选地，硅烷偶联剂包括甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷或多氨基烷基三烷氧基硅烷中的至少一种。
8、上述高弹性模量纤维的制备方法，包括以下步骤：
9、将蔗渣洗净，破碎，过筛，加入酸，加热i，过滤，得到滤渣i；向上述滤渣i中加入碱和氧化剂，过滤，得到滤渣ii；
10、将上述滤渣ii煅烧，冷却，粉碎，加入水、聚乙烯醇和硅烷偶联剂，加热ii，搅拌，静置，过滤，烘干，熔融，造粒，纺丝，破碎后得到高弹性模量纤维。
11、优选地，蔗渣、酸、碱和氧化剂的质量比为(1-5):(2-10):(1-3):1。
12、优选地，上述酸为浓度为0.15-0.2mol/l的硝酸溶液。
13、优选地，上述碱为浓度为0.05-0.12mol/l的氢氧化钠溶液。
14、优选地，上述氧化剂为质量分数为0.3-0.6％的过氧化氢溶液。
15、优选地，上述煅烧的条件为：温度为200-300℃，时间为1-2h。
16、优选地，加热i的条件为：在75-80℃恒温水浴加热1-2h。
17、优选地，加热ii的条件为：在85-90℃恒温水浴加热0.5-1h。
18、优选地，所述水与聚乙烯醇的质量比为(1-2):1。
19、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
20、1、本发明的高弹性模量纤维可支撑混凝土的粗、细骨料，稳定内部结构，约束混凝土基材各个方向的应力变形；同时避免集料沉降，降低混凝土孔隙率，提高了基体的密实度；本发明的高弹性模量纤维的弹性模量高，因此在纤维和水泥基体之间的机械咬合力和界面黏结力作用下，可明显减少混凝土的裂缝数目和裂缝面积，且提高了混凝土的抗渗性和抗冻性；
21、2、本发明的混凝土抗裂等级为i级，在24h内没有开裂现象，抗冻性试验中可经受400次冻融循环，抗渗等级为w12；
22、3、本发明实现了蔗渣的废物利用，且高弹性模量纤维的制备方法简单、易操作。
1.一种耐冻融混凝土，其特征在于，按重量份计，其原料包括水泥230-320份，粗骨料1300-1400份，细骨料530-580份，粉煤灰55-85份，水125-130份，引气剂0.003-0.005份，减水剂0.06-0.08份和高弹性模量纤维2-5份；
2.根据权利要求1所述的耐冻融混凝土，其特征在于，所述蔗渣、聚乙烯醇和硅烷偶联剂的质量比为(10-20):(3-8):(1-3)。
3.根据权利要求1所述的耐冻融混凝土，其特征在于，按重量份计，其原料包括水泥280份，粗骨料1360份，细骨料560份，粉煤灰70份，水127份，引气剂0.004份，减水剂0.07份和高弹性模量纤维4份。
4.根据权利要求1所述的耐冻融混凝土，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷或多氨基烷基三烷氧基硅烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的耐冻融混凝土，其特征在于，所述高弹性模量纤维的制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的耐冻融混凝土，其特征在于，所述蔗渣、酸、碱和氧化剂的质量比为(1-5):(2-10):(1-3):1。
7.根据权利要求5所述的耐冻融混凝土，其特征在于，所述酸为浓度为0.15-0.2mol/l的硝酸溶液；所述碱为浓度为0.05-0.12mol/l的氢氧化钠溶液。
8.根据权利要求5所述的耐冻融混凝土，其特征在于，所述氧化剂为质量分数为0.3-0.6％的过氧化氢溶液。
9.根据权利要求5所述的耐冻融混凝土，其特征在于，所述加热i的条件为：在75-80℃恒温水浴加热1-2h；所述加热ii的条件为：在85-90℃恒温水浴加热0.5-1h。
10.根据权利要求5所述的耐冻融混凝土，其特征在于，所述煅烧的条件为：温度为200-300℃，时间为1-2h。
