沙漠风积沙改性砼技术
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种沙漠风积沙改性砼(混凝土)技术。
背景技术
风积沙，是指被风吹、积淀的沙层，多见于沙漠、戈壁。沙漠风积沙的粒径主要分布在0.074-0.250mm之间，含量高达90％以上，大于0.25mm的颗粒极少，仅为0.1％；而小于0.074mm的颗粒也只有不足9％；不均匀系数约为1.35。沙漠风积沙太细太黏，与河沙相比可塑性比较差，不太适合直接用在建筑和混凝土中。然而我国西北地区存在大量沙漠风积沙资源，如能利用当地丰富的沙漠风积沙资源配制适合工程应用的混凝土，可以大大降低建设工程成本。现有的风积沙混凝土强度低，并且容易因内部水分的蒸发而引起体积的变化，产生收缩，使得混凝土内部结构的某些部位的混凝土拉应力超过其抗拉强度，最终产生微小裂缝，影响混凝土的耐久性。因此如何对沙漠风积沙进行研究处理，使其达到建筑用沙要求，并最终制备得到强度高、体积收缩率低的混凝土，是需要解决的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种沙漠风积沙改性砼技术，采用沙漠风积沙、激发剂、水泥和纤维为原料，制备得到的沙漠风积沙改性砼7天抗压强度可达30MPa以上，抗折强度可达10MPa以上，体积收缩率低且耐久性好，具有很好的应用前景。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明提供了一种沙漠风积沙改性砼技术，包括步骤：将第一原料组分混合拌匀，得到混合材料；将第二原料组分加入混合材料，之后搅拌预设时间，然后装模并进行成型养护，得到沙漠风积沙改性砼；其中，第一原料组分包括激发剂、水泥和纤维；第二原料组分包括沙漠风积沙和水；激发剂、水泥和纤维的质量比为1：(10-12)：(2-3)；沙漠风积沙和水的质量比为(1.2-2)：1；第一原料组分和第二原料组分的质量比为1：(1.6-1.8)。
优选地，上述沙漠风积沙改性砼技术中，激发剂的原料组分按重量份计，包括：硅酸钠3-5重量份、磷酸氢二钾1-2重量份、质量分数为10％-15％的盐酸溶液15-20重量份、硅微粉10-15重量份、偏高岭土9-11重量份、氧化石墨烯5-9重量份、硼砂3-5重量份、三氧化二铝1-2重量份和氯化钙3-4重量份。
进一步优选地，激发剂的原料组分还包括6-8重量份植物秸秆处理物，植物秸秆处理物的制备方法包括步骤：将质量比为1：(1.5-2.0)：(0.2-0.4)的小麦秸秆、水稻秸秆和玉米秸秆分别切割后揉搓成丝状结构，之后在-20--4℃的温度下冷冻2-3天，使秸秆内部水分冻结；然后通过抽真空机抽真空，使冻结的水分由固态在低温真空条件下直接挥发成气态，直至秸秆内的水分降低至10％-15％；再进行粉碎，得到粒径范围为0.5-1.5μm的秸秆混合粉末；将秸秆混合粉末与化学溶液按照料液比1g：(5-8)mL的比例混合均匀，之后以200-250r/min的速率搅拌36-40小时，取过滤后的滤渣，得到植物秸秆处理物。优选地，化学溶液由质量比为1：(0.4-0.5)：(10-12)的质量分数为10％的尿素溶液、质量分数为15％的磷酸二铵溶液和质量分数为25％的氢氧化钠溶液混合而成。
优选地，上述沙漠风积沙改性砼技术中，激发剂的制备方法包括步骤：将硅微粉、偏高岭土、氧化石墨烯、硼砂和三氧化二铝按比例称量后混合均匀，然后粉碎使90％以上的颗粒粒度不超过1μm，之后于120-140℃的温度煅烧2-3小时，然后加入其他剩余原料组分，混合均匀后以1-2℃/min的速率升高温度至200-210℃，继续煅烧5-6小时，将得到的产物降温至室温，得到激发剂。
优选地，上述沙漠风积沙改性砼技术中，纤维的原料组分按重量份计，包括：水镁石纤维10-12重量份、短钢纤维3-5重量份、陶瓷纤维1-2重量份和改性聚丙烯纤维16-18重量份。
进一步优选地，改性聚丙烯纤维的制备方法包括步骤：将聚丙烯纤维浸入二甲苯和水的混合溶液中，80-90℃加热20-30min，然后加入轻质碳酸钙，反应60-80min后冷却至室温，抽滤去滤液，然后加入丙烯酸钠和过氧化苯甲酰，在100-120r/min的搅拌状态下反应40-50min，然后取出洗涤数次，在50-60℃条件下烘干，得到改性聚丙烯纤维；其中，聚丙烯纤维、二甲苯、水、轻质碳酸钙、丙烯酸钠和过氧化苯甲酰的质量比为1：(1.5-1.8)：(15-20)：(1.2-1.4)：(0.2-0.3)：(0.05-0.1)。
进一步优选地，水镁石纤维的直径为10-50μm，长度为4-6mm；短钢纤维的直径为1.20-1.30mm，长度为15-20mm；陶瓷纤维的直径为2-5μm，长度为30-35mm。
优选地，上述沙漠风积沙改性砼技术中，搅拌的速率为60-80r/min，预设时间为15-18min。
本发明还保护采用上述技术制备得到的沙漠风积沙改性砼，并且保护沙漠风积沙改性砼在建筑领域中的应用。
本发明提供的技术方案，具有如下的有益效果：(1)本发明采用沙漠风积沙、激发剂、水泥和纤维为原料，制备得到的沙漠风积沙改性砼7天抗压强度可达30MPa以上，抗折强度可达10MPa以上，体积收缩率低且耐久性好；(2)本发明通过激发剂各原料组分的协同作用并通过特定的工艺，包括各步骤特定的升温程序和加料顺序等，使得制备得到的激发剂能更好的改性沙漠风积沙，显著提高了混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度，降低收缩率，提高抗冻融性能；(3)本发明提供的沙漠风积沙改性砼技术易操作，可重复性高，生产成本低，具有很好的应用前景。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。
制备本发明沙漠风积沙改性砼的各原料组分是按照重量份作为配比，在生产时可按照相应的比例增大或减少，如大规模生产可以千克或以吨为单位，小规模生产也可以克为单位，重量可以增大或减小，但各组成之间的质量配比比例不变。
本发明提供一种沙漠风积沙改性砼技术，包括如下步骤。
步骤一：将第一原料组分混合拌匀，得到混合材料；第一原料组分包括质量比为1：(10-12)：(2-3)的激发剂、水泥和纤维。
其中，激发剂的原料组分按重量份计，包括：硅酸钠3-5重量份、磷酸氢二钾1-2重量份、质量分数为10％-15％的盐酸溶液15-20重量份、硅微粉10-15重量份、偏高岭土9-11重量份、氧化石墨烯5-9重量份、硼砂3-5重量份、三氧化二铝1-2重量份和氯化钙3-4重量份；制备方法包括步骤：将硅微粉、偏高岭土、氧化石墨烯、硼砂和三氧化二铝按比例称量后混合均匀，然后粉碎使90％以上的颗粒粒度不超过1μm，之后于120-140℃的温度煅烧2-3小时，然后加入其他剩余原料组分，混合均匀后以1-2℃/min的速率升高温度至200-210℃，继续煅烧5-6小时，将得到的产物降温至室温，得到激发剂。
在本发明的进一步实施方式中，激发剂的原料组分还包括6-8重量份植物秸秆处理物，植物秸秆处理物的制备方法包括步骤：将质量比为1：(1.5-2.0)：(0.2-0.4)的小麦秸秆、水稻秸秆和玉米秸秆分别切割后揉搓成丝状结构，之后在-20--4℃的温度下冷冻2-3天，使秸秆内部水分冻结；然后通过抽真空机抽真空，使冻结的水分由固态在低温真空条件下直接挥发成气态，直至秸秆内的水分降低至10％-15％；再进行粉碎，得到粒径范围为0.5-1.5μm的秸秆混合粉末；将秸秆混合粉末与化学溶液按照料液比1g：(5-8)mL的比例混合均匀，化学溶液由质量比为1：(0.4-0.5)：(10-12)的质量分数为10％的尿素溶液、质量分数为15％的磷酸二铵溶液和质量分数为25％的氢氧化钠溶液混合而成，之后以200-250r/min的速率搅拌36-40小时，取过滤后的滤渣，得到植物秸秆处理物。
纤维的原料组分按重量份计，包括：水镁石纤维10-12重量份、短钢纤维3-5重量份、陶瓷纤维1-2重量份和改性聚丙烯纤维16-18重量份；水镁石纤维的直径为10-50μm，长度为4-6mm；短钢纤维的直径为1.20-1.30mm，长度为15-20mm；陶瓷纤维的直径为2-5μm，长度为30-35mm；改性聚丙烯纤维的制备方法包括步骤：将聚丙烯纤维浸入二甲苯和水的混合溶液中，80-90℃加热20-30min，然后加入轻质碳酸钙，反应60-80min后冷却至室温，抽滤去滤液，然后加入丙烯酸钠和过氧化苯甲酰，在100-120r/min的搅拌状态下反应40-50min，然后取出洗涤数次，在50-60℃条件下烘干，得到改性聚丙烯纤维；其中采用的聚丙烯纤维、二甲苯、水、轻质碳酸钙、丙烯酸钠和过氧化苯甲酰的质量比为1：(1.5-1.8)：(15-20)：(1.2-1.4)：(0.2-0.3)：(0.05-0.1)。
步骤二：将第二原料组分加入混合材料，之后以60-80r/min的速率搅拌15-18min；其中，第二原料组分包括质量比为(1.2-2)：1的沙漠风积沙和水；第一原料组分和第二原料组分的质量比为1：(1.6-1.8)。
步骤三：将步骤二得到的产物装模，然后进行成型养护，得到沙漠风积沙改性砼。
下面结合具体实施例对本发明提供的技术方案作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种沙漠风积沙改性砼技术，包括如下步骤。
步骤一：将第一原料组分混合拌匀，得到混合材料；第一原料组分包括质量比为1：10：2的激发剂、水泥和纤维。
其中，激发剂的原料组分按重量份计，包括：硅酸钠3重量份、磷酸氢二钾2重量份、质量分数为10％的盐酸溶液20重量份、硅微粉10重量份、偏高岭土11重量份、氧化石墨烯5重量份、硼砂5重量份、三氧化二铝1重量份和氯化钙4重量份；制备方法包括步骤：将硅微粉、偏高岭土、氧化石墨烯、硼砂和三氧化二铝按比例称量后混合均匀，然后粉碎使90％以上的颗粒粒度不超过1μm，之后于120℃的温度煅烧2小时，然后加入其他剩余原料组分，混合均匀后以1℃/min的速率升高温度至200℃，继续煅烧5小时，将得到的产物降温至室温，得到激发剂。
纤维的原料组分按重量份计，包括：水镁石纤维10重量份、短钢纤维5重量份、陶瓷纤维1重量份和改性聚丙烯纤维18重量份；水镁石纤维的直径为10μm，长度为4mm；短钢纤维的直径为1.20mm，长度为15mm；陶瓷纤维的直径为2μm，长度为30mm；改性聚丙烯纤维的制备方法包括步骤：将聚丙烯纤维浸入二甲苯和水的混合溶液中，80℃加热20min，然后加入轻质碳酸钙，反应60min后冷却至室温，抽滤去滤液，然后加入丙烯酸钠和过氧化苯甲酰，在100r/min的搅拌状态下反应40min，然后取出洗涤数次，在50℃条件下烘干，得到改性聚丙烯纤维；其中采用的聚丙烯纤维、二甲苯、水、轻质碳酸钙、丙烯酸钠和过氧化苯甲酰的质量比为1：1.5：15：1.2：0.2：0.05。
步骤二：将第二原料组分加入混合材料，之后以60r/min的速率搅拌15min；其中，第二原料组分包括质量比为1.2：1的沙漠风积沙和水；第一原料组分和第二原料组分的质量比为1：1.6。
步骤三：将步骤二得到的产物装模，然后进行成型养护，得到沙漠风积沙改性砼。
实施例2
本实施例提供一种沙漠风积沙改性砼技术，包括如下步骤。
步骤一：将第一原料组分混合拌匀，得到混合材料；第一原料组分包括质量比为1：12：3的激发剂、水泥和纤维。
其中，激发剂的原料组分按重量份计，包括：硅酸钠5重量份、磷酸氢二钾1重量份、质量分数为15％的盐酸溶液15重量份、硅微粉15重量份、偏高岭土9重量份、氧化石墨烯9重量份、硼砂3重量份、三氧化二铝2重量份和氯化钙3重量份；制备方法包括步骤：将硅微粉、偏高岭土、氧化石墨烯、硼砂和三氧化二铝按比例称量后混合均匀，然后粉碎使90％以上的颗粒粒度不超过1μm，之后于140℃的温度煅烧3小时，然后加入其他剩余原料组分，混合均匀后以2℃/min的速率升高温度至210℃，继续煅烧6小时，将得到的产物降温至室温，得到激发剂。
纤维的原料组分按重量份计，包括：水镁石纤维12重量份、短钢纤维3重量份、陶瓷纤维2重量份和改性聚丙烯纤维16重量份；水镁石纤维的直径为50μm，长度为6mm；短钢纤维的直径为1.30mm，长度为20mm；陶瓷纤维的直径为5μm，长度为35mm；改性聚丙烯纤维的制备方法包括步骤：将聚丙烯纤维浸入二甲苯和水的混合溶液中，90℃加热30min，然后加入轻质碳酸钙，反应80min后冷却至室温，抽滤去滤液，然后加入丙烯酸钠和过氧化苯甲酰，在120r/min的搅拌状态下反应50min，然后取出洗涤数次，在60℃条件下烘干，得到改性聚丙烯纤维；其中采用的聚丙烯纤维、二甲苯、水、轻质碳酸钙、丙烯酸钠和过氧化苯甲酰的质量比为1：1.8：20：1.4：0.3：0.1。
步骤二：将第二原料组分加入混合材料，之后以80r/min的速率搅拌18min；其中，第二原料组分包括质量比为2：1的沙漠风积沙和水；第一原料组分和第二原料组分的质量比为1：1.8。
步骤三：将步骤二得到的产物装模，然后进行成型养护，得到沙漠风积沙改性砼。
实施例3
本实施例提供一种沙漠风积沙改性砼技术，包括如下步骤。
步骤一：将第一原料组分混合拌匀，得到混合材料；第一原料组分包括质量比为1：11：2.5的激发剂、水泥和纤维。
其中，激发剂的原料组分按重量份计，包括：硅酸钠4重量份、磷酸氢二钾1.6重量份、质量分数为12％的盐酸溶液18重量份、硅微粉13重量份、偏高岭土10重量份、氧化石墨烯7重量份、硼砂4重量份、三氧化二铝1.2重量份和氯化钙3.7重量份；制备方法包括步骤：将硅微粉、偏高岭土、氧化石墨烯、硼砂和三氧化二铝按比例称量后混合均匀，然后粉碎使90％以上的颗粒粒度不超过1μm，之后于130℃的温度煅烧2.5小时，然后加入其他剩余原料组分，混合均匀后以1.5℃/min的速率升高温度至205℃，继续煅烧5.5小时，将得到的产物降温至室温，得到激发剂。
纤维的原料组分按重量份计，包括：水镁石纤维11重量份、短钢纤维4重量份、陶瓷纤维1.5重量份和改性聚丙烯纤维17重量份；水镁石纤维的直径为30μm，长度为5mm；短钢纤维的直径为1.25mm，长度为18mm；陶瓷纤维的直径为4μm，长度为32mm；改性聚丙烯纤维的制备方法包括步骤：将聚丙烯纤维浸入二甲苯和水的混合溶液中，85℃加热25min，然后加入轻质碳酸钙，反应70min后冷却至室温，抽滤去滤液，然后加入丙烯酸钠和过氧化苯甲酰，在110r/min的搅拌状态下反应45min，然后取出洗涤数次，在55℃条件下烘干，得到改性聚丙烯纤维；其中采用的聚丙烯纤维、二甲苯、水、轻质碳酸钙、丙烯酸钠和过氧化苯甲酰的质量比为1：1.6：18：1.3：0.25：0.08。
步骤二：将第二原料组分加入混合材料，之后以70r/min的速率搅拌16min；其中，第二原料组分包括质量比为1.6：1的沙漠风积沙和水；第一原料组分和第二原料组分的质量比为1：1.7。
步骤三：将步骤二得到的产物装模，然后进行成型养护，得到沙漠风积沙改性砼。
实施例4
本实施例提供一种沙漠风积沙改性砼技术，包括如下步骤。
步骤一：将第一原料组分混合拌匀，得到混合材料；第一原料组分包括质量比为1：10：2的激发剂、水泥和纤维。
其中，激发剂的原料组分按重量份计，包括：硅酸钠3重量份、磷酸氢二钾2重量份、质量分数为10％的盐酸溶液20重量份、硅微粉10重量份、偏高岭土11重量份、氧化石墨烯5重量份、硼砂5重量份、三氧化二铝1重量份、氯化钙4重量份和植物秸秆处理物6重量份；植物秸秆处理物的制备方法包括步骤：将质量比为1：1.5：0.2的小麦秸秆、水稻秸秆和玉米秸秆分别切割后揉搓成丝状结构，之后在-20℃的温度下冷冻2天，使秸秆内部水分冻结；然后通过抽真空机抽真空，使冻结的水分由固态在低温真空条件下直接挥发成气态，直至秸秆内的水分降低至10％；再进行粉碎，得到粒径范围为0.5-1.5μm的秸秆混合粉末；将秸秆混合粉末与化学溶液按照料液比1g：5mL的比例混合均匀，化学溶液由质量比为1：0.4：10的质量分数为10％的尿素溶液、质量分数为15％的磷酸二铵溶液和质量分数为25％的氢氧化钠溶液混合而成，之后以200r/min的速率搅拌36小时，取过滤后的滤渣，得到植物秸秆处理物。
激发剂的制备方法包括步骤：将硅微粉、偏高岭土、氧化石墨烯、硼砂和三氧化二铝按比例称量后混合均匀，然后粉碎使90％以上的颗粒粒度不超过1μm，之后于120℃的温度煅烧2小时，然后加入其他剩余原料组分，混合均匀后以1℃/min的速率升高温度至200℃，继续煅烧5小时，将得到的产物降温至室温，得到激发剂。
纤维的原料组分按重量份计，包括：水镁石纤维10重量份、短钢纤维5重量份、陶瓷纤维1重量份和改性聚丙烯纤维18重量份；水镁石纤维的直径为10μm，长度为4mm；短钢纤维的直径为1.20mm，长度为15mm；陶瓷纤维的直径为2μm，长度为30mm；改性聚丙烯纤维的制备方法包括步骤：将聚丙烯纤维浸入二甲苯和水的混合溶液中，80℃加热20min，然后加入轻质碳酸钙，反应60min后冷却至室温，抽滤去滤液，然后加入丙烯酸钠和过氧化苯甲酰，在100r/min的搅拌状态下反应40min，然后取出洗涤数次，在50℃条件下烘干，得到改性聚丙烯纤维；其中采用的聚丙烯纤维、二甲苯、水、轻质碳酸钙、丙烯酸钠和过氧化苯甲酰的质量比为1：1.5：15：1.2：0.2：0.05。
步骤二：将第二原料组分加入混合材料，之后以60r/min的速率搅拌15min；其中，第二原料组分包括质量比为1.2：1的沙漠风积沙和水；第一原料组分和第二原料组分的质量比为1：1.6。
步骤三：将步骤二得到的产物装模，然后进行成型养护，得到沙漠风积沙改性砼。
实施例5
本实施例提供一种沙漠风积沙改性砼技术，包括如下步骤。
步骤一：将第一原料组分混合拌匀，得到混合材料；第一原料组分包括质量比为1：12：3的激发剂、水泥和纤维。
其中，激发剂的原料组分按重量份计，包括：硅酸钠5重量份、磷酸氢二钾1重量份、质量分数为15％的盐酸溶液15重量份、硅微粉15重量份、偏高岭土9重量份、氧化石墨烯9重量份、硼砂3重量份、三氧化二铝2重量份、氯化钙3重量份和植物秸秆处理物8重量份；植物秸秆处理物的制备方法包括步骤：将质量比为1：2.0：0.4的小麦秸秆、水稻秸秆和玉米秸秆分别切割后揉搓成丝状结构，之后在-4℃的温度下冷冻3天，使秸秆内部水分冻结；然后通过抽真空机抽真空，使冻结的水分由固态在低温真空条件下直接挥发成气态，直至秸秆内的水分降低至15％；再进行粉碎，得到粒径范围为0.5-1.5μm的秸秆混合粉末；将秸秆混合粉末与化学溶液按照料液比1g：8mL的比例混合均匀，化学溶液由质量比为1：0.5：12的质量分数为10％的尿素溶液、质量分数为15％的磷酸二铵溶液和质量分数为25％的氢氧化钠溶液混合而成，之后以250r/min的速率搅拌40小时，取过滤后的滤渣，得到植物秸秆处理物。
激发剂的制备方法包括步骤：将硅微粉、偏高岭土、氧化石墨烯、硼砂和三氧化二铝按比例称量后混合均匀，然后粉碎使90％以上的颗粒粒度不超过1μm，之后于140℃的温度煅烧3小时，然后加入其他剩余原料组分，混合均匀后以2℃/min的速率升高温度至210℃，继续煅烧6小时，将得到的产物降温至室温，得到激发剂。
纤维的原料组分按重量份计，包括：水镁石纤维12重量份、短钢纤维3重量份、陶瓷纤维2重量份和改性聚丙烯纤维16重量份；水镁石纤维的直径为50μm，长度为6mm；短钢纤维的直径为1.30mm，长度为20mm；陶瓷纤维的直径为5μm，长度为35mm；改性聚丙烯纤维的制备方法包括步骤：将聚丙烯纤维浸入二甲苯和水的混合溶液中，90℃加热30min，然后加入轻质碳酸钙，反应80min后冷却至室温，抽滤去滤液，然后加入丙烯酸钠和过氧化苯甲酰，在120r/min的搅拌状态下反应50min，然后取出洗涤数次，在60℃条件下烘干，得到改性聚丙烯纤维；其中采用的聚丙烯纤维、二甲苯、水、轻质碳酸钙、丙烯酸钠和过氧化苯甲酰的质量比为1：1.8：20：1.4：0.3：0.1。
步骤二：将第二原料组分加入混合材料，之后以80r/min的速率搅拌18min；其中，第二原料组分包括质量比为2：1的沙漠风积沙和水；第一原料组分和第二原料组分的质量比为1：1.8。
步骤三：将步骤二得到的产物装模，然后进行成型养护，得到沙漠风积沙改性砼。
实施例6
本实施例提供一种沙漠风积沙改性砼技术，包括如下步骤。
步骤一：将第一原料组分混合拌匀，得到混合材料；第一原料组分包括质量比为1：11：2.5的激发剂、水泥和纤维。
其中，激发剂的原料组分按重量份计，包括：硅酸钠4重量份、磷酸氢二钾1.6重量份、质量分数为12％的盐酸溶液18重量份、硅微粉13重量份、偏高岭土10重量份、氧化石墨烯7重量份、硼砂4重量份、三氧化二铝1.2重量份、氯化钙3.7重量份和植物秸秆处理物7重量份；植物秸秆处理物的制备方法包括步骤：将质量比为1：1.8：0.3的小麦秸秆、水稻秸秆和玉米秸秆分别切割后揉搓成丝状结构，之后在-20℃的温度下冷冻2.5天，使秸秆内部水分冻结；然后通过抽真空机抽真空，使冻结的水分由固态在低温真空条件下直接挥发成气态，直至秸秆内的水分降低至12％；再进行粉碎，得到粒径范围为0.5-1.5μm的秸秆混合粉末；将秸秆混合粉末与化学溶液按照料液比1g：6mL的比例混合均匀，化学溶液由质量比为1：0.45：11的质量分数为10％的尿素溶液、质量分数为15％的磷酸二铵溶液和质量分数为25％的氢氧化钠溶液混合而成，之后以220r/min的速率搅拌38小时，取过滤后的滤渣，得到植物秸秆处理物。
激发剂的制备方法包括步骤：将硅微粉、偏高岭土、氧化石墨烯、硼砂和三氧化二铝按比例称量后混合均匀，然后粉碎使90％以上的颗粒粒度不超过1μm，之后于130℃的温度煅烧2.5小时，然后加入其他剩余原料组分，混合均匀后以1.5℃/min的速率升高温度至205℃，继续煅烧5.5小时，将得到的产物降温至室温，得到激发剂。
纤维的原料组分按重量份计，包括：水镁石纤维11重量份、短钢纤维4重量份、陶瓷纤维1.5重量份和改性聚丙烯纤维17重量份；水镁石纤维的直径为30μm，长度为5mm；短钢纤维的直径为1.25mm，长度为18mm；陶瓷纤维的直径为4μm，长度为32mm；改性聚丙烯纤维的制备方法包括步骤：将聚丙烯纤维浸入二甲苯和水的混合溶液中，85℃加热25min，然后加入轻质碳酸钙，反应70min后冷却至室温，抽滤去滤液，然后加入丙烯酸钠和过氧化苯甲酰，在110r/min的搅拌状态下反应45min，然后取出洗涤数次，在55℃条件下烘干，得到改性聚丙烯纤维；其中采用的聚丙烯纤维、二甲苯、水、轻质碳酸钙、丙烯酸钠和过氧化苯甲酰的质量比为1：1.6：18：1.3：0.25：0.08。
步骤二：将第二原料组分加入混合材料，之后以70r/min的速率搅拌16min；其中，第二原料组分包括质量比为1.6：1的沙漠风积沙和水；第一原料组分和第二原料组分的质量比为1：1.7。
步骤三：将步骤二得到的产物装模，然后进行成型养护，得到沙漠风积沙改性砼。
对比例1
本对比例提供一种沙漠风积沙改性砼技术，包括如下步骤。
步骤一：将第一原料组分混合拌匀，得到混合材料；第一原料组分包括质量比为1：11：2.5的激发剂、水泥和纤维。
其中，激发剂的原料组分按重量份计，包括：硅酸钠4重量份、磷酸氢二钾1.6重量份、质量分数为12％的盐酸溶液18重量份、硅微粉13重量份、偏高岭土10重量份、氧化石墨烯7重量份、硼砂4重量份、三氧化二铝1.2重量份、氯化钙3.7重量份和植物秸秆处理物7重量份；植物秸秆处理物的制备方法包括步骤：将小麦秸秆切割后揉搓成丝状结构，之后在-20℃的温度下冷冻2.5天，使秸秆内部水分冻结；然后通过抽真空机抽真空，使冻结的水分由固态在低温真空条件下直接挥发成气态，直至秸秆内的水分降低至12％；再进行粉碎，得到粒径范围为0.5-1.5μm的秸秆混合粉末；将秸秆混合粉末与化学溶液按照料液比1g：6mL的比例混合均匀，化学溶液由质量比为1：0.45：11的质量分数为10％的尿素溶液、质量分数为15％的磷酸二铵溶液和质量分数为25％的氢氧化钠溶液混合而成，之后以220r/min的速率搅拌38小时，取过滤后的滤渣，得到植物秸秆处理物。
激发剂的制备方法包括步骤：将硅微粉、偏高岭土、氧化石墨烯、硼砂和三氧化二铝按比例称量后混合均匀，然后粉碎使90％以上的颗粒粒度不超过1μm，之后于130℃的温度煅烧2.5小时，然后加入其他剩余原料组分，混合均匀后以1.5℃/min的速率升高温度至205℃，继续煅烧5.5小时，将得到的产物降温至室温，得到激发剂。
纤维的原料组分按重量份计，包括：水镁石纤维11重量份、短钢纤维4重量份、陶瓷纤维1.5重量份和改性聚丙烯纤维17重量份；水镁石纤维的直径为30μm，长度为5mm；短钢纤维的直径为1.25mm，长度为18mm；陶瓷纤维的直径为4μm，长度为32mm；改性聚丙烯纤维的制备方法包括步骤：将聚丙烯纤维浸入二甲苯和水的混合溶液中，85℃加热25min，然后加入轻质碳酸钙，反应70min后冷却至室温，抽滤去滤液，然后加入丙烯酸钠和过氧化苯甲酰，在110r/min的搅拌状态下反应45min，然后取出洗涤数次，在55℃条件下烘干，得到改性聚丙烯纤维；其中采用的聚丙烯纤维、二甲苯、水、轻质碳酸钙、丙烯酸钠和过氧化苯甲酰的质量比为1：1.6：18：1.3：0.25：0.08。
步骤二：将第二原料组分加入混合材料，之后以70r/min的速率搅拌16min；其中，第二原料组分包括质量比为1.6：1的沙漠风积沙和水；第一原料组分和第二原料组分的质量比为1：1.7。
步骤三：将步骤二得到的产物装模，然后进行成型养护，得到沙漠风积沙改性砼。
对比例2
本对比例提供一种沙漠风积沙改性砼技术，包括如下步骤。
步骤一：将第一原料组分混合拌匀，得到混合材料；第一原料组分包括质量比为1：11：2.5的激发剂、水泥和纤维。
其中，激发剂的原料组分按重量份计，包括：硅酸钠4重量份、磷酸氢二钾1.6重量份、质量分数为12％的盐酸溶液18重量份、硅微粉13重量份、偏高岭土10重量份、氧化石墨烯7重量份、硼砂4重量份、三氧化二铝1.2重量份、氯化钙3.7重量份和植物秸秆处理物7重量份；植物秸秆处理物的制备方法包括步骤：将质量比为1：1.8：0.3的小麦秸秆、水稻秸秆和玉米秸秆分别切割后揉搓成丝状结构，之后在-20℃的温度下冷冻2.5天，使秸秆内部水分冻结；然后通过抽真空机抽真空，使冻结的水分由固态在低温真空条件下直接挥发成气态，直至秸秆内的水分降低至12％；再进行粉碎，得到粒径范围为0.5-1.5μm的秸秆混合粉末，即植物秸秆处理物。
激发剂的制备方法包括步骤：将硅微粉、偏高岭土、氧化石墨烯、硼砂和三氧化二铝按比例称量后混合均匀，然后粉碎使90％以上的颗粒粒度不超过1μm，之后于130℃的温度煅烧2.5小时，然后加入其他剩余原料组分，混合均匀后以1.5℃/min的速率升高温度至205℃，继续煅烧5.5小时，将得到的产物降温至室温，得到激发剂。
纤维的原料组分按重量份计，包括：水镁石纤维11重量份、短钢纤维4重量份、陶瓷纤维1.5重量份和改性聚丙烯纤维17重量份；水镁石纤维的直径为30μm，长度为5mm；短钢纤维的直径为1.25mm，长度为18mm；陶瓷纤维的直径为4μm，长度为32mm；改性聚丙烯纤维的制备方法包括步骤：将聚丙烯纤维浸入二甲苯和水的混合溶液中，85℃加热25min，然后加入轻质碳酸钙，反应70min后冷却至室温，抽滤去滤液，然后加入丙烯酸钠和过氧化苯甲酰，在110r/min的搅拌状态下反应45min，然后取出洗涤数次，在55℃条件下烘干，得到改性聚丙烯纤维；其中采用的聚丙烯纤维、二甲苯、水、轻质碳酸钙、丙烯酸钠和过氧化苯甲酰的质量比为1：1.6：18：1.3：0.25：0.08。
步骤二：将第二原料组分加入混合材料，之后以70r/min的速率搅拌16min；其中，第二原料组分包括质量比为1.6：1的沙漠风积沙和水；第一原料组分和第二原料组分的质量比为1：1.7。
步骤三：将步骤二得到的产物装模，然后进行成型养护，得到沙漠风积沙改性砼。
对比例3
本对比例提供一种沙漠风积沙改性砼技术，包括如下步骤。
步骤一：将第一原料组分混合拌匀，得到混合材料；第一原料组分包括质量比为1：11：2.5的激发剂、水泥和纤维。
其中，激发剂的原料组分按重量份计，包括：硅酸钠4重量份、磷酸氢二钾1.6重量份、质量分数为12％的盐酸溶液18重量份、硅微粉13重量份、偏高岭土10重量份、氧化石墨烯7重量份、硼砂4重量份、三氧化二铝1.2重量份、氯化钙3.7重量份和植物秸秆处理物7重量份；植物秸秆处理物的制备方法包括步骤：将质量比为1：1.8：0.3的小麦秸秆、水稻秸秆和玉米秸秆分别切割后揉搓成丝状结构，之后在-20℃的温度下冷冻2.5天，使秸秆内部水分冻结；然后通过抽真空机抽真空，使冻结的水分由固态在低温真空条件下直接挥发成气态，直至秸秆内的水分降低至12％；再进行粉碎，得到粒径范围为0.5-1.5μm的秸秆混合粉末；将秸秆混合粉末与化学溶液按照料液比1g：6mL的比例混合均匀，化学溶液由质量比为1：0.45：11的质量分数为10％的尿素溶液、质量分数为15％的磷酸二铵溶液和质量分数为25％的氢氧化钠溶液混合而成，之后以220r/min的速率搅拌38小时，取过滤后的滤渣，得到植物秸秆处理物。
激发剂的制备方法包括步骤：将硅微粉、偏高岭土、氧化石墨烯、硼砂和三氧化二铝按比例称量后混合均匀，然后粉碎使90％以上的颗粒粒度不超过1μm，之后于130℃的温度煅烧2.5小时，然后加入其他剩余原料组分，混合均匀后以1.5℃/min的速率升高温度至205℃，继续煅烧5.5小时，将得到的产物降温至室温，得到激发剂。
纤维的原料组分按重量份计，包括：水镁石纤维11重量份、短钢纤维4重量份和陶瓷纤维1.5重量份；水镁石纤维的直径为30μm，长度为5mm；短钢纤维的直径为1.25mm，长度为18mm；陶瓷纤维的直径为4μm，长度为32mm。
步骤二：将第二原料组分加入混合材料，之后以70r/min的速率搅拌16min；其中，第二原料组分包括质量比为1.6：1的沙漠风积沙和水；第一原料组分和第二原料组分的质量比为1：1.7。
步骤三：将步骤二得到的产物装模，然后进行成型养护，得到沙漠风积沙改性砼。
对比例4
本对比例提供一种沙漠风积沙改性砼技术，包括如下步骤。
步骤一：将第一原料组分混合拌匀，得到混合材料；第一原料组分包括质量比为1：11：2.5的激发剂、水泥和纤维。
其中，激发剂的原料组分按重量份计，包括：硅酸钠4重量份、磷酸氢二钾1.6重量份、质量分数为12％的盐酸溶液18重量份、硅微粉13重量份、偏高岭土10重量份、氧化石墨烯7重量份、硼砂4重量份、三氧化二铝1.2重量份、氯化钙3.7重量份和植物秸秆处理物7重量份；植物秸秆处理物的制备方法包括步骤：将质量比为1：1.8：0.3的小麦秸秆、水稻秸秆和玉米秸秆分别切割后揉搓成丝状结构，之后在-20℃的温度下冷冻2.5天，使秸秆内部水分冻结；然后通过抽真空机抽真空，使冻结的水分由固态在低温真空条件下直接挥发成气态，直至秸秆内的水分降低至12％；再进行粉碎，得到粒径范围为0.5-1.5μm的秸秆混合粉末；将秸秆混合粉末与化学溶液按照料液比1g：6mL的比例混合均匀，化学溶液由质量比为1：0.45：11的质量分数为10％的尿素溶液、质量分数为15％的磷酸二铵溶液和质量分数为25％的氢氧化钠溶液混合而成，之后以220r/min的速率搅拌38小时，取过滤后的滤渣，得到植物秸秆处理物。
激发剂的制备方法包括步骤：将硅微粉、偏高岭土、氧化石墨烯、硼砂和三氧化二铝按比例称量后混合均匀，然后粉碎使90％以上的颗粒粒度不超过1μm，之后加入其他剩余原料组分，于205℃煅烧8小时，将得到的产物降温至室温，得到激发剂。
纤维的原料组分按重量份计，包括：水镁石纤维11重量份、短钢纤维4重量份、陶瓷纤维1.5重量份和改性聚丙烯纤维17重量份；水镁石纤维的直径为30μm，长度为5mm；短钢纤维的直径为1.25mm，长度为18mm；陶瓷纤维的直径为4μm，长度为32mm；改性聚丙烯纤维的制备方法包括步骤：将聚丙烯纤维浸入二甲苯和水的混合溶液中，85℃加热25min，然后加入轻质碳酸钙，反应70min后冷却至室温，抽滤去滤液，然后加入丙烯酸钠和过氧化苯甲酰，在110r/min的搅拌状态下反应45min，然后取出洗涤数次，在55℃条件下烘干，得到改性聚丙烯纤维；其中采用的聚丙烯纤维、二甲苯、水、轻质碳酸钙、丙烯酸钠和过氧化苯甲酰的质量比为1：1.6：18：1.3：0.25：0.08。
步骤二：将第二原料组分加入混合材料，之后以70r/min的速率搅拌16min；其中，第二原料组分包括质量比为1.6：1的沙漠风积沙和水；第一原料组分和第二原料组分的质量比为1：1.7。
步骤三：将步骤二得到的产物装模，然后进行成型养护，得到沙漠风积沙改性砼。
将本发明实施例1至实施例6制备得到的沙漠风积沙改性砼(混凝土)，通过试验来系统评价其效果，并以对比例1至对比例4制备得到的沙漠风积沙改性砼(混凝土)作为对照。
1、抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度测试
将实施例1至实施例6、对比例1至对比例4制备得到的沙漠风积沙改性砼(混凝土)，分别制作三块尺寸为70.7mm×70.7mm×70.7mm抗压性能的试块，试块制作1d后拆模，分别养护7d和28d后，测量劈裂抗拉性能的试块尺寸为100mm×100mm×100mm分别制作三块，试块制作1d后拆模，分别养护7d和28d后，测量抗折强度性能的试块尺寸为100mm×100mm×100mm制作三块，试块制作1d后拆模，分别养护7d和28d后，依据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度数据统计，结果如下表1所示。
表1抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度测试结果
2、体积收缩率和开裂情况测试
将实施例1至实施例6、对比例1至对比例4制备得到的沙漠风积沙改性砼(混凝土)，根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》，进行7d、14d、28d收缩试验和早期抗裂试验，具体结果如下表2所示。混凝土收缩率越小，混凝土的收缩程度越小，单位面积上的总开裂面积越小，混凝土的抗裂性能越好。
表2体积收缩率和开裂情况测试结果
3、抗冻融性能测试
参照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》(GB/T50082-2009)，试验采用快冻法，以实施例1至实施例6、对比例1至对比例4制备得到的沙漠风积沙改性砼(混凝土)在冻融循环过程中的质量损失和相对动弹性模量作为评价其冻融耐久性能的指标，测混凝土在水冻融条件下的抗冻性能。将100mm×100mm×400mm的棱柱体试件放入定制钢模具中，在冻融试验开始前将所有透水混凝土试件预先浸泡至水中4h，使得试件达到饱和状态。使用TEMI880可程式恒温恒湿试验机，设定循环程序，调节环境温度和循环时间，使得在一次冻融循环过程中，试件在低温-20℃时被完全冻住，然后升温至5℃直至完全解冻，操作步骤如下所述：(1)冻融循环试验时每组配合比以3个棱柱体试件为一组，评价指标取3个试件的算术平均值作为测定值，冻融试验前测定试件的初始质量W0和初始自振频率f0；(2)每进行25次冻融循环后取出试件，自然晾干6h，观察试件的外观形貌，测定第t次循环后试件的质量Wt和自振频率ft，然后将试件浸泡水中4h再放入仪器进行下一次循环试验；(3)当试件的质量损失达到5％或相对动弹性模量下降到60％时，终止冻融循环试验；其中质量损失率的计算公式如式I所示，相对动弹性模量的计算公式如式II所示。
ΔWt＝(W0-Wt)/W0×100％式I；
RDMt＝ft2/f02×100％式II。
实验结果如下表3所示。
表3抗冻融性能测试结果
由表1、表2和表3的结果可以看出，实施例1-3中，实施例3中混凝土的收缩率最小，抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度最大，在冻融过程中质量损失最小，相对动弹性模量降低幅度最少，即实施例3的效果最佳；相对于实施例1-3，实施例4-6中，通过对激发剂进行改良，混凝土的收缩率变小，抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度增大，冻融过程中质量损失变小，相对动弹性模量降低幅度缩小，且实施例6的效果最佳，显著优于对比例1-对比例4的效果。本发明通过激发剂各原料组分的协同作用并通过特定的工艺，使得制备得到的激发剂在纤维的配合下，能更好的改性沙漠风积沙，显著提高了混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度，降低收缩率，提高了抗冻融性能。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。在这里示出和描述的所有示例中，除非另有规定，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。
