CN104876485A - 具有隔热性能的混凝土 - Google Patents

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庞建勇
薛俊华
余国锋
周伟
邓东生
刘欢
王强
段昌瑞
任波
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Abstract

本发明提供一种具有隔热性能的混凝土。所述的具有隔热性能的混凝土包括粉煤灰、水泥、水、砂子、瓜子片、陶粒、早强剂、减水剂、聚丙烯纤维；其中，所述粉煤灰、水泥、水、砂子、瓜子片、陶粒、早强剂、减水剂、聚丙烯纤维的占比为：所述粉煤灰(10～30)：所述水泥(70～90)：所述水(40～50)：所述砂子(150～200)：所述瓜子片(80～160)：所述陶粒(40～120)：所述早强剂(3～6)：所述减水剂(0.5～2)：所述聚丙烯纤维(0.25～0.45)。本发明提供的具有隔热性能的混凝土具有良好的隔热性和耐火性，满足矿井深度开采的保温与承重需求。

Description

具有隔热性能的混凝土
技术领域
本发明实施例涉及矿井支护工程材料技术，尤其涉及一种具有隔热性能的混凝土。
背景技术
随着社会经济技术的发展，煤炭的需求量越来越大，矿井的采掘深度在逐步增加，现在世界许多采煤国家已进入深部开采阶段，例如南非卡里顿维尔金矿的开采深度达3800米，竖井井底己达地表以下4146米；西德伊本比伦煤矿的开采深度达1530米；加拿大超千米的矿井有30座，美国有11座；而我国73.2％的煤炭储藏深埋在1000米以下，现在已有许多矿井的开采深度达到900米-1300米，预计未来20年内有很多煤矿将进入到1000米-1500米的开采深度，预测围岩温度在39℃-45℃，即随着开采深度的增加，地温也会不断增高，由此可见，矿井高温热害治理技术将成为在采矿工业发展中具有十分重要的意义。
目前，采矿工业中需要采用混凝土进行煤矿巷道支护，现有技术中常用的是喷射混凝土，该喷射混凝土主要由砂、碎石、水泥等构成，它具有较高的强度、良好的耐久性、施工工艺简单、机动性好等优点。
但是，随着矿井的采掘深度的增加，地温逐渐升高，现有技术的喷射混凝土隔热性能差，不能满足深度开采的需求。
发明内容
本发明实施例提供的一种具有隔热性能的混凝土以实现降低矿井深部高温热害，满足保温与承重并行的需求。
本发明实施例提供的一种具有隔热性能的混凝土，包括：粉煤灰、水泥、水、砂子、瓜子片、陶粒、早强剂、减水剂、聚丙烯纤维；
其中，粉煤灰、水泥、水、砂子、瓜子片、陶粒、早强剂、减水剂、聚 丙烯纤维的占比为：粉煤灰(10～30)：水泥(30～70)：水(40～50)：砂子(150～200)：瓜子片(80～160)：陶粒(40～120)：早强剂(3～6)：减水剂(0.5～2)：聚丙烯纤维(0.25～0.45)。
如上所述，上述粉煤灰为表面积在500平方厘米/克～700平方厘米/克的粉煤灰。
如上所述，上述陶粒包括下述至少一种：黏土陶粒、粉煤灰陶粒、页岩陶粒。
如上所述，上述陶粒为粒径在10毫米～15毫米的连续级陶粒。
如上所述，上述减水剂是为非缓凝型聚羧酸系高性能减水剂。
如上所述，上述聚丙烯纤维的长度为9毫米～12毫米、直径为3微米～60微米。
本发明实施例提供的一种具有隔热性能的混凝土中，使用粉煤灰、陶粒等废弃物作为原材料，可节约资源，降低能耗，减少对生态坏境的破坏，还能大幅度地降低成本；具有良好的隔热性和耐火性，满足矿井深度开采的需求；质量较轻，可减少载荷，弹性模量较低，允许变形性能较大，具有较好的抗震性能，满足煤矿支护结构的要求。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供的一种具有隔热性能的混凝土，所述混凝土包括：粉煤灰、水泥、水、砂子、瓜子片、陶粒、早强剂、减水剂、聚丙烯纤维；
其中，所述粉煤灰、水泥、水、砂子、瓜子片、陶粒、早强剂、减水剂、聚丙烯纤维的占比为：所述粉煤灰(10～30)：所述水泥(70～90)：所述水(40～50)：所述砂子(150～200)：所述瓜子片(80～160)：所述陶粒 (40～120)：所述早强剂(3～6)：所述减水剂(0.5～2)：所述聚丙烯纤维(0.25～0.45)。
进一步地，上述粉煤灰为表面积在500平方厘米/克～700平方厘米/克的粉煤灰。
具体的，粉煤灰是一种人工所得的火山灰质混合料，其显著的特点是自身无水硬性胶凝性能，但在水中溶解后能在常温或水热处理情况下，与水泥中的氢氧化钙或其他碱土金属的氢氧化物发生一系列复杂的化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，这一产物填充在水泥水化产物的空隙中，使得浆液结石体更加密实，这对于提高浆液结石体抗侵蚀性能是非常有利的。同时粉煤灰大多呈现球形颗粒，颗粒与颗粒之间具有很好的润滑作用，这使得浆液的流动特性得到了很好的改善，由此使得在既定的工作条件下浆液需水量降低，同时这种润滑作用有助于克服泵送过程中颗粒与颗粒间的摩擦力，减少输送的能耗。
进一步地，上述陶粒包括下述至少一种：黏土陶粒、粉煤灰陶粒、页岩陶粒。
具体的，陶粒是由泥质岩石(板岩、岩板岩等)、黏土、粉煤灰、煤矸石为主要的原材料，经加工、煅烧而制成的具有一定粒径级配的颗粒状陶质物。它具有密度低、筒压强度高、孔隙率高，软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性优异、隔水保气性能好、高强度等。特别由于陶粒密度小，内部多孔，形态、成分较均一，且具一定强度和坚固性，因而具有质轻，耐腐蚀，抗冻，抗震和良好的隔绝性等多功能特点。
进一步地，上述陶粒为粒径在10毫米～15毫米的连续级陶粒。
进一步地，上述减水剂是为非缓凝型聚羧酸系高性能减水剂。
进一步地，上述聚丙烯纤维的长度为9毫米～12毫米、直径为3微米～60微米。
具体的，聚丙烯纤维是一种新型的增强纤维。掺入聚丙烯纤维的水泥土搅拌桩品质得到改善，综合使用性能得到提高。具有掺加工艺简单、价格低廉、性能优异等特点。单丝聚丙烯纤维混凝土纤维能有效提高水泥土的抗裂能力、抗渗性能、显著提高水泥土的抗冲击性能、提高水泥土的抗冻性能、有效保持制品边、角、表面的完整性。当聚丙烯网状纤维投入到水泥土后， 在水泥土搅拌过程中，纤维单丝间的横向连结经混凝土自身的揉搓和摩擦作用而破坏，形成纤维单丝或网状结构充分张开，从而实现数量众多聚丙烯纤维均匀掺入水泥土中的效果。
对于上述混凝土的制作步骤如下：
1)按照质量配比要求正确计算粉煤灰、水泥、砂子、瓜子片、陶粒、水和早强剂、减水剂、聚丙烯纤维的重量；
2)使用强制式搅拌机将砂子、瓜子片、陶粒、聚丙烯纤维等加入搅拌机，搅拌机搅拌后形成混合料，须注意保证聚丙烯纤维均匀分布在上述混合料中间，搅拌3分钟左右的；
3)再将粉煤灰、水泥、早强剂、减水剂和水湿拌3分钟，使纤维充分分散。
4)搅拌完成后随机取样，如聚丙烯纤维均匀分散成单丝，则拌合料可投入使用，如果仍有成束纤维则延长搅拌时间2分钟～3分钟，即可使用。
本发明实施例一具有如下有益效果：
1、使用粉煤灰、陶粒等废弃物作为原材料，可节约资源，降低能耗，减少对生态坏境的破坏，还能大幅度地降低成本；
2、具有良好的隔热性和耐火性，可以达到普通混凝土隔热效果的5倍，满足矿井深度开采的需求；
3、质量较轻，可减少载荷，弹性模量较低，允许变形性能较大，具有较好的抗震性能，满足煤矿支护结构的要求。
实施例2
一种用于矿井支护工程的陶粒隔热混凝土，它包括：其中水泥和粉煤灰总用量为350kg/m3，水总用量158kg/m3，砂子总用量为645kg/m3，瓜子片和陶粒总用量为645kg/m3，聚丙烯纤维总用量为0.9kg/m3，早强剂总用量为12kg/m3，减水剂总用量为3.5kg/m3，可以获得干表观密度为1600kg/m3～1770kg/m3，28天强度为27.9MPa～44.6MPa，导热系数达到0.31W/(m·k)～0.35W/(m·k)的隔热混凝土。
实施例3
一种用于矿井支护工程的陶粒隔热混凝土，它包括：水泥和粉煤灰总用量为470kg/m3；水总用量210kg/m3，砂子总用量为860kg/m3，瓜子片和陶粒总用量为860kg/m3，聚丙烯纤维总用量0.9kg/m3，早强剂总用量16kg/m3，减水剂总用量4.8kg/m3，可以获得干表观密度为2000kg/m3～2200kg/m3，28天强度为27.9MPa～44.6MPa，导热系数达到0.39W/(m·k)～0.45W/(m·k)的隔热混凝土。
对比例
一种煤矿用喷射混凝土，所述的混凝土包括水泥、瓜子片、砂子、水、速凝剂，其中，水泥：瓜子片：砂：水：速凝剂的质量比为1:1.84:1.84:0.5:0.03，所述的速凝剂为NS水玻璃系速凝剂。
一种煤矿用喷射混凝土，它包括：水泥用量为464kg/m3，水总用量232kg/m3，砂子总用量为852kg/m3，瓜子片用量为852kg/m3，速凝剂总用量为13.9kg/m3，可以使得干表观密度为2264kg/m3，28天强度为33.2MPa，导热系数达到1.71W/(m·k)。
经检测，所述混凝土的干表观密度为1600kg/m3～2200kg/m3，导热系数达到0.31W/(m·k)～0.45W/(m·k)，质量较轻，可减少载荷，弹性模量较低，允许变形性能较大，具有较好的抗震性能，从而具有良好的隔热性和耐火性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种具有隔热性能的混凝土，其特征在于，包括：粉煤灰、水泥、水、砂子、瓜子片、陶粒、早强剂、减水剂、聚丙烯纤维；
其中，所述粉煤灰、水泥、水、砂子、瓜子片、陶粒、早强剂、减水剂、聚丙烯纤维的占比为：所述粉煤灰(10～30)：所述水泥(70～90)：所述水(40～50)：所述砂子(150～200)：所述瓜子片(80～160)：所述陶粒(40～120)：所述早强剂(3～6)：所述减水剂(0.5～2)：所述聚丙烯纤维(0.25～0.45)。
2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为表面积在500平方厘米/克～700平方厘米/克的粉煤灰。
3.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述陶粒包括下述至少一种：黏土陶粒、粉煤灰陶粒、页岩陶粒。
4.根据权利要求1-3任一所述的混凝土，其特征在于，所述陶粒为粒径在10毫米～15毫米的连续级陶粒。
5.根据权利要求4所述的混凝土，其特征在于，所述减水剂是为非缓凝型聚羧酸系高性能减水剂。
6.根据权利要求5所述的混凝土，其特征在于，所述聚丙烯纤维的长度为9毫米～12毫米、直径为3微米～60微米。
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