CN111470823A - 一种超高性能混凝土的复合胶凝材料体系及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及土木工程材料技术领域，尤其是一种超高性能混凝土的复合胶凝材料体系及其应用方法，其特征在于：所述复合胶凝材料体系包括水泥、活性矿物外加剂、化学激发剂，其中所述活性矿物外加剂包括粉煤灰、矿粉、硅灰和纳米氧化铝，所述化学激发剂为硫酸钠；所述复合胶凝材料体系内的氧化钙和氧化硅的摩尔比为0.8‑0.91：1。本发明的优点是：利用特定氧化钙与氧化硅的比例，使胶凝材料发挥出良好的化学密实作用，通过化学激发剂（硫酸钠）可以增强胶凝材料的水化反应，更好地发挥胶凝材料的化学密实作用，能够显著地在降低水泥单耗的前提下，还能使获得的混凝土符合UHPC性能。

Description

一种超高性能混凝土的复合胶凝材料体系及其应用方法
技术领域
本发明涉及土木工程材料技术领域，尤其是一种超高性能混凝土的复合胶凝材料体系及其应用方法。
背景技术
混凝土作为当今世界上应用最广泛的建筑材料，在其带给人们巨大使用便利的同时，也带来了十分严峻的资源、能源及环境问题。通常每生产一吨的水泥将会伴随0.83吨的二氧化碳的排放，这将造成温室效应的加剧，此外水泥的生产也导致了大量的有害粉尘排放，严重污染了环境，破坏生态平衡，给社会经济的可持续发展及人类自身的生存带来了严重的危害[1]。
减小孔隙率、优化微观结构、提高匀质性、掺入纤维提高延性和韧性是UHPC制备的基本原理和主要方法[2]。超高性能混凝土（UHPC）具有极低的水胶比、高胶凝材料用量（特别是含有大量的超细粉体）和钢纤维等组成特点[1]。与传统混凝土相比，超高性能混凝土有很多优点: 超高性能混凝土的抗压强度高于150 MPa，约是传统混凝土的3倍以上。超高性能混凝土具有优异的韧性和断裂能，和高性能混凝土相比，超高性能混凝土的韧性提高了300倍以上，和一些金属相当，使得混凝土结构在超载环境下或地震中具有更优异的结构可靠性，超高性能混凝土具有优异的耐久性能，可大幅度提高混凝土结构的使用寿命，减小混凝土结构的维修费用[3]。正是由于UHPC具有高强度、高韧性、高耐久等性能特点及其结构需求较少的材料，超高性能混凝土已然成为实现混凝土材料绿色低碳化的重要途径[4]。目前已经引起世界各国研究人员注意，并在公路桥面、结构修补等领域推广应用，取得了较好的技术、经济效益，具有较广阔的应用前景[5-6]。然而，UHPC虽然具有较好的强度、韧性，但无法避免水泥用量高、胶材总量大以及单方成本贵等环境负荷重的缺陷[1,6]。因此，从经济和环保的方面上，有必要降低传统UHPC配合比中水泥的用量，制备绿色超高性能混凝土。
目前，国内外已有学者对改善超高性能混凝土的绿色性进行了广泛研究。一般而言，基于理论和实践的基础上，主要是通过以下三个方面来发展绿色超高性能混凝土：一，在不牺牲超高性能混凝土性能的前提下，通过矿物掺合料来取代部分水泥，从而降低胶材体系中的水泥用量[7]；二，采用紧密堆积模型或统计学设计方法，降低超高性能混凝土中的胶凝材料用量[8-9]；三，通过提高纤维的有效利用率，降低钢纤维的用量[10]。通过矿物掺合料取代部分水泥是降低超高性能混凝土水泥用量和碳排放的有效手段。然而，现有的研究结果中水泥用量仍相对较高，水泥的有效利用率低，仍有进一步优化的空间[11-13]。目前国际上绿色超高性能混凝土仍处于研究开发阶段，该方面研究处于研究的前沿。因此，开展绿色超高性能混凝土的理论基础及应用技术研究，依托我国广阔的市场背景，有望迈入该领域先进行列，实现建筑材料绿色化生产和可持续发展战略。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种超高性能混凝土的复合胶凝材料体系及其应用方法，通过配置复合胶凝材料体系，在降低超高性能混凝土的水泥单耗下，还能提高超高性能混凝土的各项性能。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种超高性能混凝土的复合胶凝材料体系，其特征在于：所述复合胶凝材料体系包括水泥、活性矿物外加剂、化学激发剂，其中所述活性矿物外加剂包括粉煤灰、矿粉、硅灰和纳米氧化铝，所述化学激发剂为硫酸钠；所述复合胶凝材料体系内的氧化钙和氧化硅的摩尔比为0.8-0.91：1。
所述复合胶凝材料体系的初始堆积密度为0.73-0.74。
所述活性矿物外加剂中的所述粉煤灰的中值粒径为7µm-9µm，所述矿粉的中值粒径为6µm-8µm，所述硅灰的中值粒径为0.1µm-0.2µm，所述纳米氧化铝的中值粒径为20nm-30nm；且所述粉煤灰、所述矿粉、所述硅灰和所述纳米氧化铝的质量比为14-16：33-37：18-22：1.5-2。
所述复合胶凝材料体系中所述水泥的重量份为280-320份，所述活性矿物外加剂的重量份为715-756份，所述化学激发剂的重量份为4-6份。
一种应用上述的超高性能混凝土的复合胶凝材料体系的超高性能混凝土，其特征在于：所述超高性能混凝土中包含有复合胶凝材料体系。
所述超高性能混凝土还包括骨料、纤维和化学外加剂，其中所述化学外加剂为减水剂、减缩剂及消泡剂中的至少一种；所述骨料包含粗砂粒径、中砂粒径和细砂粒径的级配石英砂。
所述粗砂粒径在20-40目之间，所述中砂粒径在40-80目之间，所述细砂粒径在80-120目之间；所述粗砂颗粒、所述中砂颗粒、所述细砂颗粒的质量比例为48-52：19-21：28-32；所述的纤维为钢纤维。
按重量份计，在所述超高性能混凝土中，复合胶凝材料体系的重量份为999-1082份，所述骨料的重量份为1100-1170份，所述纤维的重量份为120-200份，所述化学外加剂的重量份为27-39份。
每立方的所述超高性能混凝土中，水泥280-320Kg，活性矿物外加剂715-756Kg，化学激发剂4-6Kg，减水剂15-21Kg，减缩剂8-12Kg，消泡剂4-6Kg，级配石英砂1100-1700Kg，钢纤维120-200Kg。
一种涉及上述的超高性能混凝土的制备方法，其特征在于：将复合胶凝材料体系、骨料、纤维和化学外加剂用水拌合，得到拌合物；将所述拌合物成型后养护硬化后即得。
将硬化后的所述超高性能混凝土再进行蒸压养护。
本发明的优点是：利用特定氧化钙与氧化硅的比例，使胶凝材料发挥出良好的化学密实作用，通过化学激发剂（硫酸钠）可以增强胶凝材料的水化反应，更好地发挥胶凝材料的化学密实作用，能够显著地在降低水泥单耗的前提下，还能使获得的混凝土符合UHPC性能；
在氧化钙与氧化硅的比例和硫酸钠的化学协同性的基础上，进一步配合对活性外加剂的级配方式的控制，能够实现物理-化学密实作用的双协同，能够进一步降低水泥的单耗，且改善UHPC的性能；
在所述的化学-物理的协同下，进一步配合热养护的作用，能够进一步改善UHPC的性能；
本发明提供的绿色超高性能混凝土具有良好的工作性能和优异的力学性能，有效的降低了超高性能混凝土的水泥用量，提高了水泥的有效利用率，降低了超高性能混凝土的经济和环境成本。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
实施例：本实施例中的超高性能混凝土的复合胶凝材料体系是赋予UHPC（超高性能混凝土）超高性能的关键，但现有的UHPC的性能需要依赖较高的水泥单耗。现有技术为了使混凝土达到UHPC的性能，水泥的单耗需要高于500Kg/cm3；水泥单耗较大；但一味降低水泥的单耗，又容易牺牲混凝土的性能，使混凝土的性能无法达到UHPC的要求。因此，对于现有UHPC而言，难于兼备低水泥单耗以及性能。
具体地，本实施例中的超高性能混凝土的复合胶凝材料体系一种超高性能混凝土的复合胶凝材料，包括水泥、活性矿物外加剂、化学激发剂。其中，活性矿物外加剂包括粉煤灰、矿粉、硅灰和纳米氧化米；化学激发剂为硫酸钠；复合胶凝材料中的氧化钙与氧化硅的摩尔比为0.8-0.91：1，并且进一步优选为0.85-0.86。
本实施例中的复合胶凝材料体系的原理如下：采用协同配合的粉煤灰、矿粉、硅灰和纳米氧化铝，并将复合胶凝材料的氧化钙与氧化硅的摩尔比精准地控制在0.8-0.91，氧化钙与氧化硅的摩尔比在该范围将有利于进一步降低水化产物中CH等晶体物相的比例，提高水化产物中C-S-H凝胶的比例，并使C-S-H凝胶的Ca/Si比降低，水化产物的物相组成及C-S-H凝胶的化学组成变化将有利于超高性能混凝土具有更好的宏观性能。此外，在胶凝材料体系设计中，采用了多尺度颗粒进行复配，充分发挥胶凝材料的物理密实作用，使得绿色超高性能混凝土具有较高的初始堆积密实度。进一步配合化学激发剂（优选为硫酸钠）的作用，能够产生化学协同，进一步促进整个胶凝材料体系的水化反应，生成更多的水化产物，从而使胶凝材料发挥出更好的化学密实作用。而在现有的超高性能混凝土设计中，主要是侧重于发挥胶凝材料的物理密实作用。在本实施例设计中，充分发挥胶凝材料的物理-化学作用的双重协同，使硬化浆体具有更加致密的微结构，从而使该种绿色超高性能混凝土可以在低水泥用量的条件下，获得优异的宏观性能，从而有效降低水泥单耗。不仅可以将水泥的单耗降低至300Kg/cm3以下；不仅如此，还能够有效改善混凝土的性能，实现在较低水泥单耗的前提下，还能够改善混凝土的性能。
在一些实施例中，水泥可为硅酸盐水泥，优选为P.O 42.5普通硅酸盐水泥。粉煤灰优选为I级粉煤灰。矿粉优选为S95矿粉。硅灰的二氧化硅含量优选不低于92%，粒径主要分布在在0.1-1微米之间。纳米氧化铝优选为纳米颗粒，进一步优选为针状颗粒，长120 nm，直径为20 nm，晶型为γ型。通过粉煤灰、矿粉、硅灰和纳米氧化铝的相互作用，能够在降低水泥单耗的基础上，还能使UHPC具有令人满意的力学性能。在成分协同的基础上，进一步控制复合胶凝材料的初始堆积密度，有助于进一步降低水泥单耗，改善UHPC的性能。
作为优选，所述的复合胶凝材料的初始堆积密度为0.73-0.74。本实施例通过控制体系的初始堆积密实度和氧化钙与氧化硅的摩尔比在较优范围，实现充分发挥胶凝材料的物理-化学作用的双重协同，能够有助于进一步降低水泥的单耗，进一步改善UHPC的性能。
活性矿物外加剂中，粉煤灰的中值粒径为7µm-9µm；矿粉的中值粒径为6µm- 8µm；硅灰的中值粒径为0.1µm-0.2µm；纳米氧化铝的中值粒径为20nm-30nm；其中，粉煤灰、矿粉、硅灰和纳米氧化铝的质量比为14-16：33-37：18-22：1.5-2。
按重量份计，在复合胶凝材料中，水泥的重量份为280-320份；活性矿物外加剂的重量份为715-756份；化学激发剂的重量份为4-6份。在上述比例下，水泥的单耗更小，UHPC的性能更优。
本实施例还提供了一种应用有上述复合胶凝材料体系的超高性能混凝土，包含复合胶凝材料，通过将创新的复合胶凝材料体系使用在超高性能混凝土中（UHPC），能够显著降低UHPC的水泥单耗，能够改善UHPC的性能。UHPC符合低碳排放量、低环境影响、可持续发展需求的，具有良好工作性能和力学性能。
具体地，这种超高性能混凝土包括骨料、纤维、化学外加剂以及复合胶凝材料体系。其中，化学外加剂包含减水剂、减缩剂、消泡剂中的至少一种。
在一些优选实施例中，骨料为包含粗砂粒径、中砂粒径和细砂粒径的级配石英砂；其中，粗砂粒径在20-40目之间，中砂粒径在40-80目之间，细砂粒径在80-120目；更为优选地，粗砂粒径、中砂粒径、细砂粒径的三种质量比例为48-52：19-21：28-32。纤维为钢纤维；更为优选地，钢纤维是直径为0.22mm长度为13mm的镀铜钢纤维。
减水剂可以为行业内公知的物料，优选为聚羧酸系高效减水剂，固含量为35%-40%，减水率为32%。减缩剂可以为行业内公知的物料，优选为SITREN-PSR100减缩剂，其掺量为胶凝材料总质量的0.8%-1.2%。消泡剂可以为行业内公知的物料，优选为非离子型聚醚类消泡剂，浅黄色液体，轻微浑浊，有效物含量100%，密度0.96 g/cm3，pH 值为7。其掺量为胶凝材料总质量的0.4-0.6%。
在一些优选实施例中，超高性能混凝土，按重量份计，复合胶凝材料体系的重量份为999-1082份；优选为1000-1070份；骨料的重量份为1100-1170份；增强纤维的重量份为120-200份；化学外加剂27-39份；优选为31-36份。
更为优选地，超高性能混凝土，每立方混凝土中：水泥 280-320Kg、活性矿物外加剂715-755Kg、化学激发剂4-6Kg、减水剂15-21Kg、减缩剂8-12Kg、消泡剂4-6 Kg、级配石英砂、1100-1700Kg、钢纤维、120-200Kg。
通过加入复合胶凝材料体系的绿色超高性能混凝土的水泥用量远低于常规超高性能混凝土，水泥仅占胶凝材料总质量的30%，每方混凝土中水泥用量仅为300Kg，在低单耗下仍能实现高的UHPC性能。绿色超高性能混凝土的塌落扩展度可以达到500mm，采用蒸压养护的方式，促进胶凝材料充分发挥胶凝特性，其抗压强度可以达到215MPa，四点弯抗折强度可以达到31.5MPa。
上述的超高性能混凝土在制备时，具有如下制备方法：
将复合胶凝材料体系、骨料、纤维和化学外加剂用水拌合，得到拌合物；将拌合物成型后养护硬化即得。
优选地，将硬化后的混凝土再进行蒸压养护。通过蒸压养护，能够进一步提高超高性能混凝土中胶凝材料的化学作用，能够进一步改善低水泥单耗下的UHPC的性能。
更为优选地，将绿色超高性能混凝土的各原材料按照配比称量好，将石英砂、水泥、活性矿物外加剂、化学激发剂、消泡剂等干料投入强制式搅拌机中，预拌，然后加入水、减缩剂、减水剂等液态组分，继续搅拌，待拌合物成为具有一定流动性的砂浆后，将钢纤维均匀的加入，继续搅拌，拌合物出机，检验拌合物的工作性（坍落扩展度），将绿色超高性能混凝土的拌合物成型（100mm×100mm×100mm立方体）试件（用于测试抗压强度）和（100mm×100mm×400mm棱柱体）试件（用于测试抗折强度），覆盖成型面，将试件置于（18-22）℃室内静停养护，然后拆模，拆模后将试件放入蒸压釜进行蒸压养护，1-3小时从室温升至180-200℃，然后恒温8-10 h。
本实施例通过将氧化钙与氧化硅的比例精准控制在所要求的范围下，配合硫酸钠的作用，能够产生化学协同，能够降低水泥单耗，还能够意外地改善混凝土的性能，尤其是化学激发与热激发进一步具有良好的正协同作用，能更加充分地发挥掺合料的化学反应活性。
本实施例在具体实施时，通过与下述对比例进行试验比较，以明确本实施例的效果。具体地，在实施例和对比例中：
水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥；
粉煤灰为I级粉煤灰，粉煤灰的中值粒径为7µm-9µm；
矿粉为S95矿粉，矿粉的中值粒径为6µm 8µm；
硅灰的二氧化硅含量不低于92%，粒径主要分布在在0.1-1微米之间；
纳米三氧化二铝为针状颗粒，长120 nm，直径为20 nm，晶型为γ型；
化学激发剂为无水硫酸钠；
减水剂为聚羧酸系高效减水剂，固含量为35%-40%，减水率为32%；
减缩剂为SITREN-PSR100减缩剂；
消泡剂为非离子型聚醚类消泡剂，浅黄色液体，轻微浑浊，有效物含量100%，密度0.96g/cm3，pH 值为7；
砂子均为石英砂；粗砂粒径在20-40目之间；中砂粒径在40-80目之间；细砂粒径在80-120目之间；
钢纤维是直径为0.22mm长度为13mm的镀铜钢纤维；
的水将计算减水剂中所包含的水。
按表1-3设定的成分配取实施例和对比例所用原材；采用U1、U2、U3、U4、D1、D2、D3、D4、D5、E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7对其进行编号，其中U系列（U1-U4）为普通超高性能混凝土，D系列(D1-D5)为掺有不同种类的化学激发剂的绿色超高性能混凝土对比例， E系列(E1-E7)本实施例中的超高性能混凝土的实施例。
表1为对照组普通超高性能混凝土配合比示例。（单位：Kg/m3）
编号 U1 U2 U3 U4
水泥 843 950 996 738
粉煤灰 - - - -
矿粉 - - - -
硅灰 211 106 158 316
纳米氧化铝 - - - -
水 179 179 179 179
减水剂 33 36 36 36
减缩剂 10.4 10.4 10.4 10.4
消泡剂 5.2 5.2 5.2 5.2
粗砂 580 580 580 580
中砂 232 232 232 232
细砂 348 348 348 348
钢纤维 160 160 160 160
初始堆积密实度 0.689 0.675 0.615 0.632
氧化钙与氧化硅摩尔比 1.52 2.15 2.24 1.58
表2为化学激发剂对绿色超高性能混凝土影响研究配合比示例。（单位：Kg/m3）
编号 D1 D2 D3 D4 D5
水泥 300 300 300 300 300
粉煤灰 155 155 155 155 155
矿粉 355 355 355 355 355
硅灰 205 205 205 205 205
纳米氧化铝 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5
水 175 175 175 175 175
氢氧化钠 - 4 - - -
水玻璃 - - 4 - -
碳酸钠 - - - 4 -
硫酸钠 - - - - 4
减水剂 14.3 36 36 32 20.5
减缩剂 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4
消泡剂 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2
粗砂 565 565 565 565 565
中砂 230 230 230 230 230
细砂 340 340 340 340 340
钢纤维 160 160 160 160 160
初始堆积密实度 0.736 0.736 0.736 0.736 0.736
氧化钙与氧化硅摩尔比 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85
表3为绿色超高性能混凝土实施例配合比示例。（单位：Kg/m3）
编号 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7
水泥 300 300 300 280 320 300 280
粉煤灰 155 155 155 159 151 155 365
矿粉 355 355 355 365 345 355 159
硅灰 205 205 205 211 199 205 211
纳米氧化铝 20.5 20.5 20.5 21 20 - 21
水 175 175 175 175 175 175 175
硫酸钠 4 5 6 5 5 5 5
减水剂 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 16.5 15.3
减缩剂 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4
消泡剂 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2
粗砂 565 565 565 565 565 565 565
中砂 230 230 230 230 230 230 230
细砂 340 340 340 340 340 340 340
钢纤维 160 160 160 160 160 160 160
初始堆积密实度 0.736 0.736 0.736 0.739 0.731 0.721 0.743
氧化钙与氧化硅摩尔比 0.85 0.85 0.85 0.80 0.91 0.85 0.6
如表1-3所示，为了使实施例和对比例的拌合物具有相近的工作性，将通过调整减水剂的用来控制扩展度在相近的范围（扩展度控制在500 mm左右）。对比例中的水泥用量占胶凝材料总质量的70%-90%，而本发明中实施例的水泥用量显著降低，仅占胶凝材料总质量的30%。每平方混凝土水泥用量降低了约540Kg，具有显著的经济和环境成本优势。
其制备方法为：各个编号试样按25L的量进行原材料准备及其他准备工作。
将绿色超高性能混凝土的各原材料按照配比称量好，将石英砂、水泥、活性矿物外加剂、化学激发剂、消泡剂等干料投入强制式搅拌机中，预拌45秒，然后加入水、减缩剂、减水剂等液态组分，继续搅拌约180秒，待拌合物成为具有一定流动性的砂浆后，将钢纤维均匀的加入，继续搅拌约180秒，拌合物出机，检验拌合物的工作性（坍落扩展度），将绿色超高性能混凝土的拌和物成型100mm×100mm×100mm立方体试件（用于测试抗压强度）和100mm×100mm×400mm棱柱体试件（用于测试抗折强度），覆盖成型面，将试件置于（18-22）℃室内，静停养护24小时，然后拆模，拆模后将试件放入蒸压釜进行蒸压养护，2小时从室温升至180 ℃，然后恒温8h，待恒温结束后进行降温处理，降温持续4小时左右，待降至室温后，依照《活性粉末混凝土》（GB/T 31387-2015）的规定测试相应性能。测试结果如表2所示。
表4所测超高性能混凝土试样的拌合物工作性能和蒸压养护后抗压抗折强度结果。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由表4中的结果可知，本实施例中的绿色超高性能混凝土在较低减水剂掺量下即可达到与普通超高性能混凝土相同的工作性，这说明本实施例的绿色超高性能混凝土可以较普通超高性能混凝土具有更好的工作性。对比U系列和E2、E4、E5、E6、E7可知，胶凝材料体系的初始堆积密度和其氧化钙与氧化硅的摩尔比均对超高性能混凝土的力学性能有着显著的影响。在相近的氧化钙与氧化硅的摩尔比条件下，提高初始堆积密度有助于改善超高性能混凝土的性能。氧化钙与氧化硅的摩尔比在0.6-2.24之间时，过高或者过低的氧化钙与氧化硅的摩尔比均使超高性能混凝土具有较低的性能，当氧化钙与氧化硅的摩尔比在0.8-0.91之间时，超高性能混凝土具有优异的性能。
本实施例列举了几种不同的化学激发剂对超高性能混凝土性能的影响，如表4中系列D所示。从结果中可知，掺入化学激发剂可以有效的改善超高性能混凝土的力学性能，但是值得注意的是，化学激发剂的种类显著影响改善效果，水玻璃和氢氧化钠这两种常用于碱激发材料中的化学激发剂不能有效地应用于超高性能混凝土中，与减水剂无法相容，将会显著降低其新拌性能，即使提高减水剂掺量也无法使其具有良好的工作性，并且对其抗压强度未起到改善甚至有一定的副作用。碳酸钠同样对超高性能混凝土的工作性具有一定的不利影响，但是可以通过提高减水剂掺量可以使其具有适合的流动性，其对超高性能混凝土的力学性能有一定的改善作用，但是相比于硫酸钠的效果要低。硫酸钠对超高性能混凝土的工作性影响相对较小，且对力学性能的改善最为明显，故而在本实施例中优选硫酸钠作为化学激发剂。
D1配合比在标准养护条件下其28天抗压强度为131 MPa，而其蒸压养护条件下抗压强度可以达到176 MPa，这表明蒸压养护可以有效的改善绿色超高性能混凝土的力学性能。掺入化学激发剂硫酸钠后（E2组）其标准养护条件下28天抗压强度为147 MPa，而其蒸压养护条件下抗压强度可以达到215 MPa。相比于标准养护条件下，蒸压养护可以使化学激发剂对超高性能混凝土的力学性能的影响更为显著，这表明化学激发和热激发的方法具有正协同作用。
对比E1、E2、E3可知，化学激发剂的最佳掺量为5 Kg/m3。对比E2、E4、E5可知，级配活性矿物外加剂的用量将会影响混凝土的性能和其绿色性，其最佳掺量为735 Kg/m3。在蒸压养护条件下普通超高性能混凝土的抗压强度可以达到202 MPa，四点弯抗折强度可以达到27.6 MPa。本实施例的绿色超高性能混凝土实施例，其蒸压养护条件下抗压强度可以达到215MPa，点弯抗折强度可以达到31.5 MPa。由此可见，本实施例的绿色超高性能混凝土具有良好的工作性和力学性能，满足《活性粉末混凝土》（GB/T 31387-2015）对超高性能混凝土的性能要求，同时其水泥用量明显低于常规超高性能混凝土，具有显著的经济和环境成本优势。
虽然以上实施例对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

Claims (10)

1.一种超高性能混凝土的复合胶凝材料体系，其特征在于：所述复合胶凝材料体系包括水泥、活性矿物外加剂、化学激发剂，其中所述活性矿物外加剂包括粉煤灰、矿粉、硅灰和纳米氧化铝，所述化学激发剂为硫酸钠；所述复合胶凝材料体系内的氧化钙和氧化硅的摩尔比为0.8-0.91：1。
2.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土的复合胶凝材料体系，其特征在于：所述复合胶凝材料体系的初始堆积密度为0.73-0.74。
3.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土的复合胶凝材料体系，其特征在于：所述活性矿物外加剂中的所述粉煤灰的中值粒径为7µm-9µm，所述矿粉的中值粒径为6µm-8µm，所述硅灰的中值粒径为0.1µm-0.2µm，所述纳米氧化铝的中值粒径为20nm-30nm；且所述粉煤灰、所述矿粉、所述硅灰和所述纳米氧化铝的质量比为14-16：33-37：18-22：1.5-2。
4.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土的复合胶凝材料体系，其特征在于：所述复合胶凝材料体系中所述水泥的重量份为280-320份，所述活性矿物外加剂的重量份为715-756份，所述化学激发剂的重量份为4-6份。
5.一种应用权利要求1-4所述的超高性能混凝土的复合胶凝材料体系的超高性能混凝土，其特征在于：所述超高性能混凝土中包含有复合胶凝材料体系。
6.根据权利要求5所述的一种应用超高性能混凝土的复合胶凝材料体系的超高性能混凝土，其特征在于：所述超高性能混凝土还包括骨料、纤维和化学外加剂，其中所述化学外加剂为减水剂、减缩剂及消泡剂中的至少一种；所述骨料包含粗砂粒径、中砂粒径和细砂粒径的级配石英砂。
7.根据权利要求6所述的一种应用超高性能混凝土的复合胶凝材料体系的超高性能混凝土，其特征在于：所述粗砂粒径在20-40目之间，所述中砂粒径在40-80目之间，所述细砂粒径在80-120目之间；所述粗砂颗粒、所述中砂颗粒、所述细砂颗粒的质量比例为48-52：19-21：28-32；所述的纤维为钢纤维。
8.根据权利要求6所述的一种应用超高性能混凝土的复合胶凝材料体系的超高性能混凝土，其特征在于：按重量份计，在所述超高性能混凝土中，复合胶凝材料体系的重量份为999-1082份，所述骨料的重量份为1100-1170份，所述纤维的重量份为120-200份，所述化学外加剂的重量份为27-39份。
9.根据权利要求8所述的一种应用超高性能混凝土的复合胶凝材料体系的超高性能混凝土，其特征在于：每立方的所述超高性能混凝土中，水泥280-320Kg，活性矿物外加剂715-756Kg，化学激发剂4-6Kg，减水剂15-21Kg，减缩剂8-12Kg，消泡剂4-6Kg，级配石英砂1100-1700Kg，钢纤维120-200Kg。
10.一种涉及权利要求5-9所述的超高性能混凝土的制备方法，其特征在于：将复合胶凝材料体系、骨料、纤维和化学外加剂用水拌合，得到拌合物；将所述拌合物成型后养护硬化后即得。
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