CN105060783A - 抗高温混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗高温混凝土及其制备方法，该抗高温混凝土包括水泥、石子、沙子、植物纤维、凹凸棒土、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、纳米四氧化三铁、有机硅、水和减水剂；其中，所述有机硅为甲基硅油、甲基三氯硅烷和硅橡胶中的一种或多种。该制备方法为将水泥、石子、沙子、植物纤维、凹凸棒土、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、纳米四氧化三铁、有机硅、水和减水剂混合而得。通过该方法制备的抗高温混凝土具有优异的抗冲击性能和抗高温性能。

Description

抗高温混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土制备领域，具体地，涉及一种抗高温混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，它作为一种传统的建筑工程材料被广泛的应用在建筑领域，对于混凝土来说，抗压强度和劈裂抗拉强度是判断优劣的一个重要指标。此外，混凝土的抗高温性能也是评价混凝土的一个重要因素。
由于混凝土中混合的各材料的热工性能不同，在高温下，这些材料间的物理化学作用使得混凝土的力学性能产生变异，同时，高温会加快水泥水化反应速率和水分蒸发速率，降低了水泥浆的强度，从而导致了抗压强度和劈裂抗拉强度的显著下降，使混凝土的性能遭到了极大的破坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗高温混凝土及其制备方法，通过该方法制备的抗高温混凝土具有优异的抗冲击性能和抗高温性能。
为了实现上述目的，本发明提供了一种抗高温混凝土，该抗高温混凝土包括水泥、石子、沙子、植物纤维、凹凸棒土、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、纳米四氧化三铁、有机硅、水和减水剂；
其中，所述有机硅为甲基硅油、甲基三氯硅烷和硅橡胶中的一种或多种
本发明还提供了一种抗高温混凝土的制备方法，该制备方法为将水泥、石子、沙子、植物纤维、凹凸棒土、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、纳米四氧化三铁、有机硅、水和减水剂混合而得；
其中，所述有机硅为甲基硅油、甲基三氯硅烷和硅橡胶中的一种或多种。
通过上述技术方案，本发明提供了一种抗高温混凝土，该抗高温混凝土是通过将水泥、石子、沙子、植物纤维、凹凸棒土、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、纳米四氧化三铁、有机硅、水和减水剂混合而得，在制备过程中，凹凸棒土、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、纳米四氧化三铁和有机硅之间进行了协同作用，使得该抗高温混凝土在高温条件下水泥水化反应速率和水分蒸发速率提升较少，减缓了水泥浆的强度的下降，从而使制得的混凝土具有优异的抗冲击性能和抗高温性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种抗高温混凝土，该高温混凝土包括水泥、石子、沙子、植物纤维、凹凸棒土、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、纳米四氧化三铁、有机硅、水和减水剂；
其中，所述有机硅为甲基硅油、甲基三氯硅烷和硅橡胶中的一种或多种。
在本发明中，各组分的用量均可以在宽的范围内选择，为了使制得的混凝土具有更优异的抗冲击性能和抗高温性能，优选地，相对于100重量份的石子，水泥的含量为30-50重量份，沙子的含量为25-35重量份，植物纤维的含量为2-6重量份，凹凸棒土的含量为6-15重量份，聚对苯二甲酸丁二醇酯的含量为4-8重量份，聚苯醚的含量为2-5重量份，纳米四氧化三铁的含量为3-9重量份，有机硅的含量为1-3重量份，水的含量为20-35重量份，减水剂的含量为2-4重量份。
当然，聚对苯二甲酸丁二醇酯的重均分子量可以在宽的范围内选择，为了使制得的混凝土具有更优异的抗高温性能，优选地，聚对苯二甲酸丁二醇酯的重均分子量为15000-18000。
同样地，聚苯醚的重均分子量可以在宽的范围内选择，为了使制得的混凝土具有更优异的抗高温性能，优选地，聚苯醚的重均分子量为15000-20000。
同时，水泥的种类可以在宽的范围内选择，可以是硅酸盐水泥、铝酸盐水泥，也可以是铝酸盐水泥，从提高制得的混凝土的抗冲击性能考虑，优选地，水泥为硅酸盐水泥。
当然，植物纤维可以在宽的范围内选择，为了使制得的混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度更大，优选地，植物纤维选自玉米秸秆纤维、麦皮纤维和棉花纤维中的一种或多种。
在本发明中，纳米四氧化三铁的粒径具有多样性，为了使制得的混凝土具有更优异的抗高温性能，优选地，纳米四氧化三铁的粒径为200-300nm。
另外，减水剂的种类可以在宽的范围内选择，可以是木质素磺酸盐类减水剂，萘类减水剂，三聚氰胺类减水剂，氨基磺酸盐类减水剂，脂肪酸类水剂和聚羧酸盐类减水剂中的一种或多种，从减水效果考虑，优选地，减水剂为氨基磺酸盐类减水剂。
本发明还提供了一种高温混凝土的制备方法，该制备方法为将水泥、石子、沙子、植物纤维、凹凸棒土、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、纳米四氧化三铁、有机硅、水和减水剂混合而得；
其中，所述有机硅为甲基硅油、甲基三氯硅烷和硅橡胶中的一种或多种。
在上述制备方法中，各组分的用量均可以在宽的范围内选择，为了使制得的混凝土具有更优异的抗冲击性能和抗高温性能，优选地，相对于100重量份的石子，水泥的用量为30-50重量份，沙子的用量为25-35重量份，植物纤维的用量为2-6重量份，凹凸棒土的用量为6-15重量份，聚对苯二甲酸丁二醇酯的用量为4-8重量份，聚苯醚的用量为2-5重量份，纳米四氧化三铁的用量为3-9重量份，有机硅的用量为1-3重量份，水的用量为20-35重量份，减水剂的用量为2-4重量份。
当然，聚对苯二甲酸丁二醇酯的重均分子量可以在宽的范围内选择，为了使制得的混凝土具有更优异的抗高温性能，优选地，聚对苯二甲酸丁二醇酯的重均分子量为15000-18000。
同样地，聚苯醚的重均分子量可以在宽的范围内选择，为了使制得的混凝土具有更优异的抗高温性能，优选地，聚苯醚的重均分子量为15000-20000。
同时，水泥的种类可以在宽的范围内选择，可以是硅酸盐水泥、铝酸盐水泥，也可以是刘铝酸盐水泥，从提高制得的混凝土的抗冲击性能考虑，优选地，水泥为硅酸盐水泥。
当然，植物纤维可以在宽的范围内选择，为了使制得的混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度更大，优选地，植物纤维选自玉米秸秆纤维、麦皮纤维和棉花纤维中的一种或多种。
在上述制备方法中，纳米四氧化三铁的粒径具有多样性，为了使制得的混凝土具有更优异的抗高温性能，优选地，纳米四氧化三铁的粒径为200-300nm。
另外，减水剂的种类可以在宽的范围内选择，可以是木质素磺酸盐类减水剂，萘类减水剂，三聚氰胺类减水剂，氨基磺酸盐类减水剂，脂肪酸类水剂和聚羧酸盐类减水剂中的一种或多种，从减水效果考虑，优选地，减水剂为氨基磺酸盐类减水剂。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，抗高温混凝土的养护7天的抗压强度和劈裂抗拉强度参数按照国家标准GB/T50081-2002检测而得，耐热度参数按照YB/T4252-2011检测而得，凹凸棒土购自石家庄辰兴实业有限公司，聚对苯二甲酸丁二醇酯购自东莞市东风塑胶原料有限公司，聚苯醚为昆山富阳工业材料有限公司的市售品，纳米四氧化三铁为晶瑞广州新材料有限公司的市售品，有机硅购自青岛恒运有机硅材料有限公司。
实施例1
在25℃下，将400kg硅酸盐水泥、1000kg石子、300kg沙子、40kg秸秆纤维、120kg凹凸棒土、60kg聚对苯二甲酸丁二醇酯(重均分子量为16000)、30kg聚苯醚(重均分子量为18000)、60kg纳米四氧化三铁(粒径为250nm)、20kg甲基硅油、280kg水和30kg氨基磺酸盐类减水剂混合3h制得抗高温混凝土A1。
该抗高温混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和耐热度参数如表1所示。
实施例2
在25℃下，将300kg硅酸盐水泥、1000kg石子、250kg沙子、20kg麦皮纤维、60kg凹凸棒土、40kg聚对苯二甲酸丁二醇酯(重均分子量为15000)、20kg聚苯醚(重均分子量为15000)、30kg纳米四氧化三铁(粒径为200nm)、10kg甲基三氯硅烷、200kg水和30kg氨基磺酸盐类减水剂混合3h制得抗高温混凝土A2。
该抗高温混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和耐热度参数如表1所示。
实施例3
在25℃下，将500kg硅酸盐水泥、1000kg石子、350kg沙子、60kg棉花纤维、150kg凹凸棒土、80kg聚对苯二甲酸丁二醇酯(重均分子量为18000)、50kg聚苯醚(重均分子量为20000)、90kg纳米四氧化三铁(粒径为300nm)、30kg硅橡胶、350kg水和40kg氨基磺酸盐类减水剂混合3h制得抗高温混凝土A3。
该抗高温混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和耐热度参数如表1所示。
对比例1
按照实施例1的方法制得抗高温混凝土B1，不同的是，未使用凹凸棒土。该抗高温混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和耐热度参数如表1所示。
对比例2
按照实施例1的方法制得抗高温混凝土B2，不同的是，未使用聚对苯二甲酸丁二醇酯。该抗高温混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和耐热度参数如表1所示。
对比例3
按照实施例1的方法制得抗高温混凝土B3，不同的是，未使用聚苯醚。该抗高温混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和耐热度参数如表1所示。
对比例4
按照实施例1的方法制得抗高温混凝土B4，不同的是，未使用纳米四氧化三铁。该抗高温混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和耐热度参数如表1所示。
对比例5
按照实施例1的方法制得抗高温混凝土B5，不同的是，未使用有机硅。该抗高温混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和耐热度参数如表1所示。
表1
抗压强度(MPa) 劈裂抗拉强度(MPa) 耐热度(℃)
A1 38.46 2.78 1150
A2 38.98 2.98 1120
A3 38.56 2.91 1140
B1 21.98 2.16 800
B2 23.15 1.98 780
B3 22.89 2.26 790
B4 22.14 2.15 780
B5 22.68 2.17 800
由表1可知，本发明提供的抗高温混凝土具有优异的抗冲击性能和抗高温性能。相对于A1-A3，B1-B5的抗压强度、劈裂抗拉强度和耐热度均明显下降，而抗压强度和劈裂抗拉强度越小说明混凝土抗冲击能力越小，耐热度越小说明混凝土抗高温能力越小，因此可知，在制备过程中，凹凸棒土、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、纳米四氧化三铁和有机硅之间进行了协同作用，使制得的混凝土具有优异的抗冲击性能和抗高温性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种抗高温混凝土，其特征在于，所述抗高温混凝土包括水泥、石子、沙子、植物纤维、凹凸棒土、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、纳米四氧化三铁、有机硅、水和减水剂；
其中，所述有机硅为甲基硅油、甲基三氯硅烷和硅橡胶中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的抗高温混凝土，其中，相对于100重量份的所述石子，所述水泥的含量为30-50重量份，所述沙子的含量为25-35重量份，所述植物纤维的含量为2-6重量份，所述凹凸棒土的含量为6-15重量份，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的含量为4-8重量份，所述聚苯醚的含量为2-5重量份，所述纳米四氧化三铁的含量为3-9重量份，所述有机硅的含量为1-3重量份，所述水的含量为20-35重量份，所述减水剂的含量为2-4重量份。
3.根据权利要求2所述的抗高温混凝土，其中，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的重均分子量为15000-18000，所述聚苯醚的重均分子量为15000-20000。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的抗高温混凝土，其中，所述水泥为硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的抗高温混凝土，其中，所述植物纤维选自玉米秸秆纤维、麦皮纤维和棉花纤维中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的抗高温混凝土，其中，所述纳米四氧化三铁的粒径为200-300nm。
7.根据权利要求1所述的抗高温混凝土，其中，所述减水剂为氨基磺酸盐类减水剂。
8.一种抗高温混凝土的制备方法，其特征在于，所述制备方法为将水泥、石子、沙子、植物纤维、凹凸棒土、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、纳米四氧化三铁、有机硅、水和减水剂混合而得；
其中，所述有机硅为甲基硅油、甲基三氯硅烷和硅橡胶中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，相对于100重量份的所述石子，所述水泥的用量为30-50重量份，所述沙子的用量为25-35重量份，所述植物纤维的用量为2-6重量份，所述凹凸棒土的用量为6-15重量份，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的用量为4-8重量份，所述聚苯醚的用量为2-5重量份，所述纳米四氧化三铁的用量为3-9重量份，所述有机硅的用量为1-3重量份，所述水的用量为20-35重量份，所述减水剂的用量为2-4重量份；
优选地，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的重均分子量为15000-18000，所述聚苯醚的重均分子量为15000-20000；
更优选地，所述水泥为硅酸盐水泥。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述植物纤维选自玉米秸秆纤维、麦皮纤维和棉花纤维中的一种或多种；
优选地，所述纳米四氧化三铁的粒径为200-300nm；
更优选地，所述减水剂为氨基磺酸盐类减水剂。
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