[发明专利]一种混凝土材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程中的建筑材料领域，具体涉及一种混凝土材料及其制备方法。

背景技术

要实现人类的可持续发展，建筑节能已经成为社会发展的重要环节，在增进人体健康、提高舒适性的条件下，有效利用能源，合理使用资源，减少温室气体排放，保护人类生存环境，已日益成为各国建筑界的共同行动准则。能源是关于人类前途命运攸关的全球性问题，21世纪全世界的建筑节能事业，肩负着重大的历史使命，必须全面推进建筑节能，从全方位、多学科、综合而又交叉地研究和解决这一系列经济、技术与社会问题。

自1824年波特兰水泥发明以来，水泥混凝土材料至今已有100余年的历史。水泥混凝土已经成为土木工程、水利工程、交通运输等现代工程结构的重要结构材料。水泥混凝土作为土木工程中最为大宗的人造建筑材料，其用量巨大。据统计，目前我国每年混凝土的用量约为109立方，并且随着我国近年来工业化与城市化进程的加快，其用量将持续快速增长。

人类进入21世纪以后，随着科学和工程技术的快速发展，新型的水泥混凝土不断涌现，如智能混凝土、钢纤维混凝土、自密实免振捣混凝土、再生骨料混凝土、活性粉末混凝土以及透光混凝土等相继出现。混凝土能否长期地作为最主要的建筑结构材料，除其本身必须具有高强度、高工作性、高耐久性、高稳定性等优良性能外，另外还在于其能否发展为绿色建筑材料。

绿色高性能混凝土的出现是现代混凝土技术发展的必然结果，是混凝土的主要发展方向，现代混凝土在生产和使用过程中需满足可持续发展的原则。绿色高性能与可持续发展、超复合化、高强高性能化、高功能、智能化等是水泥混凝土发展的主要方向。而高性能水泥混凝土存在的主要问题之一是长期耐久性问题，随着资源、能源问题的日益突出，高性能水泥混凝土的生命过程与资源环境的相互关系也值得深入研究；因此，研究提高高性能水泥混凝土的耐久性能的方法和途径、研究高性能水泥混凝土与环境的相互作用具有重大的现实意义。

提高水泥混凝土各方面的性能是21世纪混凝土材料发展的主导方向，目前也是混凝土材料领域的研究热点。大幅度提升混凝土的力学性能和耐久性，具有显著创新意义和重大工程应用价值。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供种一种混凝土材料及其制备方法。用本发明的方法制备的该混凝土材料能够进一步提高混凝土的各方面的性能，并保证经济性，使其达到适用于各种建筑工程及木土工程的目的。

为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案来完成的，一种混凝土材料，其包括如下组分：水泥、细骨料、粗骨料、粉煤灰、硅灰、碳纳米管、纳米二氧化硅、陶粒、聚苯颗粒、钢纤维、纳米高岭土粒子、超细天然沸石粉、石膏、聚合物乳液、二元醇类化合物、改性木质素磺酸盐、片层状硅酸盐矿物材料、聚硅氧烷、草酸、苯丙乳液、晶质水合镁铝硅酸盐矿物、水、强塑剂、含钡的萘系高效减水剂、有机高分子类保塑剂、复合缓凝剂和引气剂；

上述这些组分的重量份之比为：100∶120～130∶150～180∶30～50∶30～45∶0.03～0.06∶8～12∶20～30∶1～2∶1～1.5∶3～8∶10～15∶5～8∶10～15∶1.5～2∶1.5～2∶0.1～0.2∶0.01～0.02∶0.5～1∶0.8～1.2∶0.5～0.8∶50～80∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.15～0.2∶0.18～0.25∶0.01～0.02；

其中，细骨料选用天然砂，粗骨料选用片状花岗岩，碳纳米管选用多壁碳纳米管，聚合物乳液采用丙烯酸酯共聚乳液，所述二元醇类化合物为质量比为1∶1的亚烷基二醇和聚氧化烯二醇，所述改性木质素磺酸盐为质量比为1∶1的无碱改性木质素磺酸钙和改性木质素磺酸镁，所述片层状硅酸盐矿物材料为基于层状硅酸盐的触变润滑剂，所述含钡的萘系高效减水剂为使用氢氧化钡中和制备而成的萘磺酸盐甲醛缩合物，所述复合缓凝剂为质量比为1∶1的无碱羟基羧酸类和糖类缓凝剂，所述引气剂为十二烷基硫酸钠。

优选的，所述多壁碳纳米管的管径为25～35nm，长度为12～15μm；天然砂的细度模数在2.5～2.8，天然砂中含有粒径小于0.075mm的泥量小于其质量的1.5％；所述片状花岗岩的粒径为10～15mm，压碎指标小于5％；陶粒为粒径5～9mm的颗粒。

在上述任一方案中优选的是，所述粉煤灰选用优质I级粉煤灰；硅灰中的SiO₂含量为94％～97％；所述纳米二氧化硅的平均粒径为11～13nm，SiO2含量大于99％。