CN112521085A - 一种防火耐热混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防火耐热混凝土，其特征在于，包括下列重量份的原料：水泥100‑400份；掺合料125‑550份；水100‑300份；骨料808‑1608份；聚氯乙烯树脂50‑200份；丙烯酸酯橡胶75‑150份；硼酸锌25‑75份；无机阻燃剂40‑90份；减水剂20‑152份；本发明具有以下优点和效果：本发明制备的混凝土热稳定时间长、防火性能好、耐高温、不易开裂，塌落度损失较少，大大提高了建筑材料安全性能和经济效益。此外，该混凝土制备方法简单方便，适合大规模推广。

Description

一种防火耐热混凝土
技术领域
本发明涉及一种防火耐热混凝土，属于防火建筑材料领域。
背景技术
随着经济发展，高层建筑物如雨后春笋般拔地而起，同时建筑物失火的报道也日益增多。混凝土是目前土木工程中用量最大的建筑材料，因此，混凝土的防火耐热性能对建筑物的火灾行为至关重要。普通混凝土在高温环境下结构容易破坏，出现裂缝，甚至坍塌，主要是因为：1、氢氧化钙脱水，使水泥组织破坏，混凝土抗压强度下降；2、碳酸钙分解，混凝土中生成了氧化钙，在射水的作用或火灾后吸收空气中的水分，氧化钙再次水化，体积膨胀，水泥层会酥松剥落；3、水泥收缩和骨料膨胀加剧，两者结合被破坏，水泥骨架破裂成块状；4、骨料中的石英晶体发生晶型转变，体积膨胀，初生的不连贯裂缝迅速扩展并连续起来，形成大裂缝，造成混凝土的宏观破坏；5、混凝土表面受火处温度升高比内部快得多以及骨料和水泥石之间的热不相容造成的内外温差和应力差引起混凝土开裂和强度下降。
因此，如何改善混凝土自身的防火耐热性能，提升其结构在高温高压环境下的稳定性、完整性和绝热性，对提高建筑物的防火以及失火后的安全性具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种防火耐热混凝土，即使在高温环境下也具有良好的稳定性、完整性和隔热性。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现：一种防火耐热混凝土，包括以下成份，按重量份数计，水泥100-400份；掺合料125-550份；水100-300份；骨料808-1608份；聚氯乙烯树脂(PVC)50-200份；丙烯酸酯橡胶(ACR)75-150份；硼酸锌25-75份；无机阻燃剂40-90份；减水剂20-152份。
更进一步的，包括以下成份，按重量份数计，42.5R硅酸盐水泥200份、粉煤灰100份、水200份、矿粉125份、花岗岩颗粒400份、玄武岩粉碎石子500份、玻璃纤维408份、聚氯乙烯树脂(PVC)200份、丙烯酸酯橡胶(ACR)100份、硼酸锌25份、氢氧化铝40份、木质素磺酸盐减水剂26份、氨基磺酸系高效减水剂26份。
本发明的混凝土中添加了聚氯乙烯树脂，其分子量在15-20万，聚合度为2000-3000，分子链间缠结点较多，呈交联结构，耐热性能好，具有优良的综合物理性能。同时，丙烯酸酯橡胶(ACR)具有核壳结构，核层为聚丙烯酸丁酯交联弹性体(PBA)，壳层是甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯聚合物(PMMA)，是一种弹性粒子，具有较大的冲击强度、拉伸强度及模量，热变形温度高，耐火性较好。ACR能明显改善PVC制品的抗冲击性能，提高混凝土的稳定性，增强混凝土的耐火性能。
更进一步的，所述水泥为42.5R硅酸盐水泥。
更进一步的，所述掺合料由粉煤灰和矿粉组成。
硅酸盐水泥中的C3S和C2S在高温下脱水产生CaO，和粉煤灰、矿粉中的SiO2和Al2O3反应，生成无水硅酸钙和无水铝酸钙，能够使获得的混凝土具有较高的耐热性。
更进一步的，所述骨料包括花岗岩颗粒、玄武岩粉碎石子和玻璃纤维。
花岗岩的矿物成分主要为硅酸盐矿物，不易风化、硬度高、耐磨损玄武岩粉碎石子作为骨料，其内部含有大量的SiO2和CaO及Fe2O3，体积密度为2.8～3.3g/cm3，致密者压缩强度很大，可高达300MPa耐热性能较好，且具有耐磨、隔热、导电性能差、抗压性强、压碎指低、抗腐蚀性强等特点。
花岗岩一种可陶瓷化填料，其加入PVC制品中可实现陶瓷化效果，不仅可以提高材料的热稳定性，还可以在高温火焰下形成陶瓷层，对外界的热量进行阻隔，同时保持材料本身的形状而起到自支撑作用。
玻璃纤维作为助熔剂使用，本身自身耐热性好，具有较低熔点，可以降低其它物质软化、熔化温度。同时，玻璃纤维软化和熔融后，处于液相状态，渗透到SiO2结构和矿粉、Al2O3、花岗岩颗粒、玄武岩粉碎石子之间，将它们很好的粘结在一起，当温度继续升高发生陶瓷化反应，会形成具有一定强度的陶瓷层，对热量进行阻隔，起到耐高温和防火的作用。
更进一步的，所述无机阻燃剂为氢氧化铝。
氢氧化铝作为阻燃填料，在受热时吸收燃烧过程中放出的热量而脱去结晶水，对聚合物起到冷却作用；热解产物Al2O3作为覆盖层，可隔绝空气和阻断火焰，减少可燃条件，防止着火和火焰蔓延，起到阻燃作用。硼酸锌作为协效阻燃剂，其高温下脱水，发泡形成玻璃态无机膨胀涂层，促进成炭，并能阻碍挥发性可燃物的产生和逸出(具有抑烟的作用)，阻止氧化反应和热分解作用。
更进一步的，所述减水剂为木质素磺酸盐或氨基磺酸系高效减水剂的一种或两种按任意比例混合，净浆减水率为20％左右。
木质素磺酸盐与氨基磺酸系高效减水剂进行接枝共聚改性，可以降低生产成本，同时能够改善氨基磺酸系减水剂的离析泌水现象，提高坍落度。
本发明的防火耐热混凝土，原料中各添加物的作用如下：
在高温或者火焰条件下，玻璃纤维可是软化和熔融，处于液相状态，渗透到SiO2结构和Al2O3、粉煤灰、矿粉和骨料之间，将它们很好的粘结在一起，同时与聚氯乙烯树脂、丙烯酸酯橡胶(ACR)形成交联弹性结构，当温度继续升高发生陶瓷化反应，会形成具有一定强度的陶瓷层，对热量进行阻隔，达到防火耐热的效果。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明制备的混凝土热稳定时间长、防火性能好、耐高温、不易开裂，塌落度损失较少，大大提高了建筑材料安全性能和经济效益。此外，该混凝土制备方法简单方便，适合大规模推广。
附图说明
图1为防火耐热混凝土的制备工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
所述的防火耐热混凝土的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将26Kg木质素磺酸盐高效减水剂和26Kg氨基磺酸高效减水剂加入到混合器中进行充分混合制得混合减水剂，以作为备用；
第二步：将200Kg42.5R硅酸盐水泥、100Kg粉煤灰、200Kg水、125Kg矿粉、400Kg花岗岩颗粒、500Kg玄武岩粉碎石子混合，搅拌均匀，得到混合浆液；
第三步：将200Kg聚氯乙烯树脂、100Kg丙烯酸酯橡胶、25Kg硼酸锌、40Kg氢氧化铝混合，在85℃条件下保温共混1.0h后，降温至45℃共混30min，与第(1)步得到的混合减水剂以及第二步浆液混合均匀，搅拌反应11分钟，然后浇注，振捣；
第四步：浇注后在12-25℃的潮湿环境中进行养护7天，即得。
实验数据：
实施例1所得型防火耐热混凝土测得混凝土强度等级为C40，坍落度为15.9cm，防火等级为A级，耐火极限为5小时49分。
实施例2：
所述的防火耐热混凝土的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将15Kg木质素磺酸盐高效减水剂和5Kg氨基磺酸高效减水剂加入到混合器中进行充分混合制得混合减水剂，以作为备用；
第二步：将400Kg42.5R硅酸盐水泥、300Kg粉煤灰、100Kg水、250Kg矿粉、300Kg花岗岩颗粒、320Kg玄武岩粉碎石子混合，搅拌均匀，得到混合浆液；
第三步：将150Kg聚氯乙烯树脂、75Kg丙烯酸酯橡胶、60Kg硼酸锌、67Kg氢氧化铝混合，在85℃条件下保温共混1.0h后，降温至45℃共混30min，与第(1)步得到的混合减水剂以及第二步浆液混合均匀，搅拌反应11分钟，然后浇注，振捣；
第四步：浇注后在12-25℃的潮湿环境中进行养护7天，即得。实验数据：
实施例2所得型防火耐热混凝土测得混凝土强度等级为C40，坍落度为16.3cm，防火等级为A级，耐火极限为5小时15分。
实施例3：
所述的防火耐热混凝土的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将66Kg木质素磺酸盐高效减水剂和86Kg氨基磺酸高效减水剂加入到混合器中进行充分混合制得混合减水剂，以作为备用；
第二步：将100Kg42.5R硅酸盐水泥、50Kg粉煤灰、300Kg水、75Kg矿粉、600Kg花岗岩颗粒、200Kg玄武岩粉碎石子混合，搅拌均匀，得到混合浆液；
第三步：将聚氯乙烯树脂、丙烯酸酯橡胶、硼酸锌、氢氧化铝混合，在85℃条件下保温共混1.0h后，降温至45℃共混30min，与第(1)步得到的混合减水剂以及第二步浆液混合均匀，搅拌反应11分钟，然后浇注，振捣；
第四步：浇注后在12-25℃的潮湿环境中进行养护7天，即得。实验数据：
实施例3所得型防火耐热混凝土测得混凝土强度等级为C40，坍落度为16.1cm，防火等级为A级，耐火极限为5小时57分。

Claims (10)

1.一种防火耐热混凝土，按重量份数计，包括以下组分，
水泥100-400份；
掺合料125-550份；
水100-300份；
骨料808-1608份；
聚氯乙烯树脂50-200份；
丙烯酸酯橡胶75-150份；
硼酸锌25-75份；
无机阻燃剂40-90份；
减水剂20-152份。
2.根据权利要求1所述的防火耐热混凝土，其特征在于，所述水泥为42.5R硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的防火耐热混凝土，其特征在于，所述掺合料由粉煤灰和矿粉组成。
4.根据权利要求1所述的防火耐热混凝土，其特征在于，所述骨料包括花岗岩颗粒、玄武岩粉碎石子和玻璃纤维。
5.根据权利要求1所述的防火耐热混凝土，其特征在于，所述无机阻燃剂为氢氧化铝。
6.根据权利要求1所述的防火耐热混凝土，其特征在于，所述减水剂为木质素磺酸盐或氨基磺酸系高效减水剂的一种或两种按任意比例混合，净浆减水率为20％左右。
7.根据权利要求3所述的防火耐热混凝土，其特征在于，所述矿粉为S105级矿粉，密度为2.0～2.9g/m3，各项指标符合《GB/T18046-2017用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》的相关规定。
8.根据权利要求4所述的防火耐热混凝土，其特征在于，所述花岗岩颗粒的粒径10-30mm。
9.根据权利要求4所述的防火耐热混凝土，其特征在于，所述玄武岩粉碎石子50-80mm。
10.根据权利要求4所述的防火耐热混凝土，其特征在于，所述玻璃纤维为高耐热性连续石英玻璃纤维，长度范围为3-10mm。
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