[发明专利]一种生态纳米颗粒增强水泥基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种生态纳米颗粒增强水泥基复合材料，其特征在于，该复合材料包括以下质量百分比的组分：

水泥 23.5%~26.9%；

生态纳米颗粒 15.6%~23.1%；

高性能减水剂 1.2%~1.5%；

分散剂0.6%~1.2%；

消泡剂0.01%～0.02%；

水 ≤5%；

高强细集料 36.0%~50.0%；

高强超细钢纤维 5.0%~13.0%；

所述的水泥是强度等级52.5~62.5的硅酸盐水泥；

所述的生态纳米颗粒是从硅灰、超细粉煤灰、稻壳灰、磨细钢渣、磨细矿渣、赤泥等任意一种工业废渣中分离出的密度大于1g/cm³、粒径小于100nm的球形纳米颗粒，要求该生态纳米颗粒的弹性模量超过50GPa，抗压强度超过500MPa，且主要化学成分为无定形SiO₂或SiO₂-Al₂O₃复合相；

所述的高性能减水剂是减水率50%以上的聚羧酸类外加剂；

所述的分散剂为静电排斥稳定型分散剂、空间位阻稳定型分散剂和静电位阻稳定型分散剂中的任意一种；

所述的消泡剂是高效有机硅消泡粉；

所述的高强细集料是最大粒径不超过4.75mm且抗压强度超过200MPa的辉长岩、辉绿岩和玄武岩机制砂，连续级配，细度模数为3~2.3，含泥量小于1%；

所述的高强超细钢纤维是直径为0.2mm，长度13mm，抗拉强度≥2850MPa的镀铜微细钢纤维。

2.一种制备权利要求1所述的生态纳米颗粒增强水泥基复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）按配方比例称取球形纳米颗粒团聚体与分散剂混合干拌1~2分钟，再倒入盛满水的200W功率超声波振荡仪中，超声振荡混合20分钟后，将浆体置于真空干燥箱中，在40℃～60℃温度范围内真空干燥12小时，制备出分散的生态纳米颗粒；

2）将按配方比例称取的水泥、生态纳米颗粒、高强细集料在砂浆搅拌容器中干拌3分钟，得到干料，所述生态纳米颗粒为步骤1）中制备的分散的生态纳米颗粒；

3）称取高性能减水剂、消泡剂和水混合均匀成水剂，缓慢倒入所述步骤2）得到的干料中，继续搅拌10分钟；

4）将钢纤维均匀的加入砂浆搅拌容器内，再持续搅拌2~3分钟，使钢纤维均匀的分散在基体中，得到水泥基复合材料；

5）将所述步骤4）制备好的水泥基复合材料装入模具内，覆盖一层塑料膜密封，20±2℃条件下带模养护3天后拆模；

6） 经标准养护90天或85℃蒸养5天，可得到抗压强度300MPa、抗折强度60MPa以上的超高性能水泥基复合材料。