[发明专利]一种绿色高性能混凝土材料及其制备方法

权利要求书

1.一种绿色高性能混凝土材料，包括水泥、掺合料、集料、外加剂和水制成，其特征在于：所述水泥是强度等级为52.5的硅酸盐水泥；所述掺合料包括粉煤灰、硅灰和矿渣；所述集料包括砂和石；所述外加剂包括聚酯纤维/聚丙烯纤维、膨胀剂、减水剂、引气剂和钢纤维；所述水为普通自来水；所述各原料按照以下重量份配比制成：水泥180～250份、粉煤灰200～290份、矿渣45～80份、硅灰25～65份、砂655～695份、石1000～1200份、膨胀剂25～65份、钢纤维3.6～4.9份、聚酯纤维/聚丙烯纤维0.4～0.9份、减水剂6.6～7.9份、引气剂0.55～0.75份和水135～155份。

2.根据权利要求1所述的一种绿色高性能混凝土材料，其特征在于：所述混凝土材料中各原料按照以下重量份配比制成：水泥200～230份、粉煤灰220～270份、矿渣55～70份、硅灰35～55份、砂665～685份、石1050～1150份、膨胀剂35～55份、钢纤维3.9～4.6份、聚酯纤维/聚丙烯纤维0.5～0.8份、减水剂6.9～7.6份、引气剂0.60～0.70份和水140～150份。

3.根据权利要求1或2所述的一种绿色高性能混凝土材料，其特征在于：所述聚酯纤维/聚丙烯纤维为高性能改性聚酯/聚丙烯单丝纤维，长度为16～20mm，断裂强度大于300MPa，断裂伸长率为13～30％。

4.根据权利要求1或2所述的一种绿色高性能混凝土材料，其特征在于：所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，其中SiO₂含量大于50％，Al₂O₃含量大于30％，SO₃含量小于2％。

5.根据权利要求1或2所述的一种绿色高性能混凝土材料，其特征在于：所述硅灰中SiO₂含量大于90％；所述矿渣为磨细矿渣，其中SiO₂含量大于30％，Al₂O₃含量大于13％，SO₃含量小于6％。

6.根据权利要求1或2所述的一种绿色高性能混凝土材料，其特征在于：所述膨胀剂中Al₂O₃含量不小于15％，CaO含量不小于25％，MgO含量不大于5％，碱含量不大于0.75％。

7.根据权利要求1或2所述的一种绿色高性能混凝土材料，其特征在于：所述砂为中砂，属于Ⅱ区级配，含泥量不大于2.0％，泥块含量不大于0.5％。

8.根据权利要求1或2所述的一种绿色高性能混凝土材料，其特征在于：所述石属于粒径为5～20mm的连续级配，压碎值不大于10％，针片状颗粒含量不大于8％，含泥量不大于1.0％。

9.根据权利要求1或2所述的一种绿色高性能混凝土材料，其特征在于：所述减水剂为减水率大于20％的高效减水剂；所述引气剂为掺量为0.5～1.0‰的高效引气剂；所述钢纤维长度为20～25mm，长径比大于34，抗拉强度大于900MPa。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的绿色高性能混凝土材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按照重量份数称取水泥、粉煤灰、矿渣、硅灰、砂、石和膨胀剂，投入搅拌机中，匀速搅拌1～3min混合均匀，得到第一拌合物；

(2)按照重量份数称取钢纤维、聚酯纤维/聚丙烯纤维，然后将钢纤维、聚酯纤维/聚丙烯纤维加入步骤(1)得到的第一拌合物中，匀速搅拌1～3min混合均匀，得到第二拌合物；

(3)按照重量份数取水、减水剂和引气剂，依次投入搅拌机中，搅拌均匀，得混合液；

(4)将步骤(3)的混合液分3～5次加入步骤(2)的第二拌合物中，匀速搅拌3～5min，得到混凝土半成品；

(5)将步骤(4)的混凝土半成品浇注到模具中成型，人工或机械振捣20～30s，正常养护，即得所述绿色高性能混凝土材料。