CN107082602A - 不发火混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种不发火混凝土，包括由以下重量份数表示的组分：水泥160‑320份；掺和料100‑140份；不发火细骨料700‑900份；不发火粗骨料950‑1150份；导电增强剂1.7‑2.3份；聚丙烯腈碳纤维1.4‑1.9份；复合外加剂5‑9.5份；水165‑175份。在混凝土中加入不发火粗骨料、不发火细骨料、导电增强剂，提高抗弯折性能。

Description

不发火混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涉及建筑领域中具有防火防爆性能的混凝土，更具体的说，它涉及一种不发火混凝土及其制备方法。

背景技术

不发火混凝土，是一种能经受冲击而不发火花的特种混凝土，又称防爆混凝土。当所配置的混凝土与金属或坚硬等物体发生摩擦冲击或冲擦等机械作用时，不易发生火花或火星使易燃物不易引起发火或爆炸危险。

申请公布号为CN104211345B的专利公开了一种利用普通砂配制的不发火混凝土，由凝胶材料水泥、普通砂、不发火粗骨料、水和外加剂按照一定的比例搅拌配制而成。该专利不发火粗骨料使用粒径在10-20mm的白云石或者粒径为10-20mm的石灰石，普通砂采用细度模数为2.1-1.8的细沙，该专利中未提及利用该组分生产的混凝土的抗弯折强度，而按此组分生产的混凝土往往难以满足铺设大型仪器的地面所需的抗弯折强度，利用该混凝土铺设安放大型仪器的地面容易弯折开裂进而破坏地面完整度，不利于静电的传导而影响混凝土的不发火性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不发火混凝土，在混凝土中加入不发火粗骨料、不发火细骨料、导电增强剂，提高抗弯折性能。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种不发火混凝土，包括由以下重量份数表示的组分：

采用以上技术方案，水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在粗骨料和细骨料表面并填充其空隙，水泥浆体容易在空气中硬化，并且能够把砂、石等材料黏结在一起。掺和料用于调节混凝土的强度，复合外加剂用于改善混凝土的流变性能。不发火粗骨料作为支撑骨架，在不发火粗骨料之间填充不发火细骨料、导电增强剂和聚丙烯腈基碳纤维，在该配比范围内，不发火粗骨料、不发火细骨料、导电增强剂和聚丙烯腈基碳纤维混合更加均匀。不发火粗骨料和不发火细骨料配合能够承受冲击不发生火花，导电增强剂在浆料中均匀分散，导电增强剂在浆料中均匀分散形成大的导电网络，与均匀分散在浆料中的导电增强剂相互配合，利于静电荷快速传递。当混凝土遇到强烈撞击时，聚丙烯腈基碳纤维和导电增强剂所形成的导电网络很快导走不利电荷，避免电荷集中产生电火花。此外，聚丙烯腈基碳纤维在混凝土中所形成的的连接网络与其他骨料相互配合，还可以增强混凝土的抗弯折强度，使得铺设完成后的地面不易因大型设备的压力而变形开裂影响不发火性能。

优选地，所述不发火粗骨料为粒径为5-25mm连续级配的石灰石质或白云石质机制石子。

优选地，所述不发火细骨料为细度模数为2.3-3.0的石灰石质或白云石质机制砂。

粒径为5-25mm连续级配的石灰石质或白云石质机制石子制成的不发火粗骨料作为在混凝土中支撑载重，起到骨架作用，可以传递应力，可以抑制收缩，防止开裂。粒径0.35-0.5mm的石灰石质或白云石质机制砂作为不发火细骨料填充到不发火粗骨料中，使混凝土更加密实。不发火粗骨料和不发火骨料构成整个混凝土的骨架，对整个混凝土不发火性能其主要作用。

进一步地，所述导电增强剂为10-90nm的炭黑粉。

炭黑本身为细小颗粒状结构，不发火细骨料和不发火粗骨料为球状结构。不发火粗骨料搭接构成支撑骨架，在不发火粗骨料之间填充不发火细骨料，细小的炭黑颗粒充分的填充在粗细骨料的缝隙之中，而聚丙烯腈基碳纤维因其长径结构搭接在球状的不发火细骨料之间，连接炭黑粉与粗细骨料，构成连接不发火细骨料的导电网络，在不发火混凝土中形成大的导电网络，起到很好的导电效果。选择10-90nm的炭黑粉，并采用重量份数为1.7-2.3份可更好地实现其与其他组份的配合作用。

优选的，所述水泥为P.O42.5级普通水泥。

选用强度等级较高的水泥，加水搅拌在空气中硬化之后的抗压强度较高，可应用于需要防火防爆的工厂。

优选地，所述掺和料为矿粉。

在混凝土中加入矿粉，减慢水化反应的速度，增加混凝土的密实程度减少收缩，提高混凝土的抗渗抗裂性能。

优选地，所述外加剂包括三萜皂苷、褐藻胶和聚羧酸类减水剂。

进一步所述三萜皂苷、褐藻胶和聚羧酸类减水剂的重量比为0.25-0.75:0.5-2:4.25-6.25。

褐藻胶与水混合形成胶体，引入气泡的同时增加混凝土的黏度，同时会产生缓凝效果，褐藻胶与引气剂三萜皂苷配合可以提升引进气量且稳定性较好，二者配合聚羧酸类减水剂，混凝土具有相对较高坍落度保持性能,增强混凝土的流动性。

优选的，一种不发火混凝土，包括由以下重量份数表示的组分：

采用以上技术方案，由以上配比构筑的不发火混凝土，具有很好的抗压强度和抗弯折强度，并且在不发火性能检测中无任何瞬间火花，该配比作为不发火混凝土的优选。

本发明的另一目的在于提供上述所述不发火混凝土的制备方法。

步骤1：对不发火粗骨料和不发火细骨料进行不发火性能检验，并且使用除铁器除去铁质碎屑；

步骤2：将水泥、掺和料、不发火细骨料、不发火粗骨料和导电增强剂导入各自原材料仓进行预均化；

步骤3：将粗骨料、细骨料和导电增强剂按照重量比例连续配料，搅拌，随后依次加入所需配比的掺合料和水泥搅拌；

步骤4：在步骤3搅拌过程中逐渐加入水和复合外加剂继续搅拌1-1.5分钟至所需工作性，得到所需混凝土。

选用以上步骤，首先预先对不发火粗骨料和不发火细骨料进行不发火性能检验，并且使用除铁器除去铁质碎屑。将直径较小的聚丙烯腈基碳纤维和导电增强剂先和不发火粗骨料和不发火细骨料混匀，在依次加入所需配比的掺合料、水泥和水搅拌，在搅拌过程中逐渐加入复合外加剂继续搅拌至所需工作性，得到湿料。这样可以更加充分的将导电增强剂和聚丙烯腈基碳纤维均匀的分散质整个混凝土中。

综上所述，本发明具有以下有益效果：水泥、掺和料、复合外加剂和水混合形成浆体能够把不发火粗骨料和不发火骨料等材料黏结在一起，增强混凝土的抗压强度。

不发火粗骨料和不发火细骨料均的科学配比提升整个混凝土的不发火性。炭黑粉填充在不发火的粗细骨料的缝隙之中与搭接在不发火粗细骨料炭黑粉之间的聚丙烯腈基碳纤维形成大的导电网络，利于电荷快速传递，避免电荷集中产生火花，增强混凝土的不发火性能。

聚丙烯腈基碳纤维可提高整个混凝土的抗弯折强度和抗压强度。

不发火混凝土的制备方法操作简单，物料混合均匀，使用方便。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。应该理解的是，本发明实施例所述制备方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。

本发明实施例中涉及的所有物质均为市售。

实施例中涉及的具体原材料如表1所示。

表1各原材料的规格以及生产厂家

实施例一：

不发火混凝土的配比为：

以下结合具体制备方法对不发火混凝土进行描述。

1、对石灰石质机制砂，以及石灰石质进行发火性能检验，检验合格之后经除铁器除去铁质碎屑。

2、将水泥、矿粉、石灰石质机制砂、石灰石质机制石子、40nm炭黑粉和聚丙烯腈基碳纤维各个组分导入各自原料仓分别进行预均化。

3、按照1057kg石灰石质机制石子、798kg石灰石质机制砂、2kg炭黑粉和1.8kg聚丙烯腈基碳纤维的重量比例连续配料倒入混凝土搅拌机，慢速搅拌，使聚丙烯腈基碳纤维尽可能的均匀分散，依次按照130kg矿粉和240kg水泥的重量比例连续配料加入，继续搅拌。

4、在步骤3搅拌过程中逐渐加入1kg三萜皂甙、0.5Kg褐藻胶和6kg聚羧酸类减水剂继续搅拌1-1.5分钟至所需工作性，得到所需混凝土。

本发明中石灰石质机制砂和白云石质机制砂的功能相同，使用任何一种均可以满足本发明的要求。石灰石质机制石子和白云石质机制石子的功能也相同，使用任何一种均可以满足本发明的要求。

不发火混凝土性能测试按照《建筑地面工程施工质量验收规范》GB50209-2010的要求进行不发火试验及其在施工使用后，不发火混凝土的各项性能指标测试结果如下。

使用以上配比和工艺得到的不发火混凝土的出机坍落度为160mm，2小时坍落度保留值为150mm。3天抗压强度为19.6MPa，7天抗压强度为26.6MPa，28天抗压强度为35.5MPa，28天抗弯折强度为5.4MPa。原料混合均匀，不发生离析。

制作成的混凝土试块在不发火性能检测中无任何瞬间火花，不发火性能检测合格。

实施例二至实施例八与实施例一的区别仅在于各组分配比不同。实施例二至实施例八中各组分的质量配比如表2所示。

表2实施例二至实施例八中各组分的质量

实施例一至实施例八的不发火混凝土的各项性能指标测试结果如表3所示。

表3实施例一至实施例八制得的不发火混凝土的各项性能比较

综合以上测试结果，由实施例一至实施例八的配比制得的不发火混凝土经过3天、7天和28天之后的抗压强度均比较高，且28天后的抗折强度也比较高，依据这些配比制得的混凝土块在遇到金属或者石块等坚硬物的摩擦或者撞击等，不会发生火花，达到防火防爆的性能指标。其中实施例一的配比制得的混凝土抗压强度和抗弯折强度均最高，因此，实施例一为优选方案。此外，粒径为10nm、20nm、40nm和90nm的炭黑粉均可以满足不发火混凝土的导电要求。

对比例：

各对比例中的质量配比如表4所示。

表4对比例一至对比例七中各组分的质量

对比例一至对比例七的不发火混凝土的各项性能指标测试结果如表5所示。

表5对比例一至对比例七制得的不发火混凝土的各项性能比较

与实施例一相比，对比例一未添加炭黑粉，对比例二未添加聚丙烯腈基碳纤维，对比例三未添加炭黑粉和聚丙烯腈基碳纤维，对比例四未添加三萜皂苷和褐藻胶，对比例五三萜皂苷、褐藻胶和聚羟酸类减水剂添加量较小，对比例六石灰石质机制砂和石灰石质机制石子的添加量较小，对比例七中石灰石质机制砂、石灰石质机制石子比较小且未添加炭黑粉和聚丙烯腈基碳纤维。

经过测试结果比较，未添加炭黑粉、未添加聚丙烯腈基碳纤维以及未添加炭黑粉和聚丙烯腈基碳纤维时，不发火混凝土长时间摩擦会出现小火花，不发火性能不合格。不添加三萜皂苷和褐藻胶或者三萜皂苷、褐藻胶和聚羧酸类减水剂的添加量比较小时，不发火混凝土的塌落度减小，流动性减弱。对比例六和对比例七配比组成中石灰石质机制砂和石灰石质机制石子的添加量较小，不发火混凝土抗压强度相较于实施例一配比的混凝土较差，但是对比例六中添加了炭黑粉和聚丙烯腈基碳纤维，其配比的混凝土抗压强度和抗弯折强度均高于未添加炭黑粉和聚丙烯腈基碳纤维的对比例七配比的混凝土。此外，对比例六中添加了炭黑粉和聚丙烯腈基碳纤维作为导电增强剂，炭黑粉和聚丙烯腈基碳纤维与石灰石质机制砂、石灰石质机制石子结合，在不发火混凝土中构成较大的导电网络，避免电荷集中，其构筑的混凝土块遇到撞击时不会发火。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种不发火混凝土，其特征在于，包括由以下重量份数表示的组分：

2.根据权利要求1所述的不发火混凝土，其特征在于：所述不发火粗骨料为粒径为5-25mm连续级配的石灰石质或白云石质机制石子。

3.根据权利要求1所述的不发火混凝土，其特征在于：所述不发火细骨料为细度模数为2.3-3.0的石灰石质或白云石质机制砂。

4.根据权利要求1所述的不发火混凝土，其特征在于：所述导电增强剂为10-90nm的炭黑粉。

5.根据权利要求1所述的不发火混凝土，其特征在于：所述水泥为P.O42.5级普通水泥。

6.根据权利要求1所述的不发火混凝土，其特征在于：所述掺和料为S95级矿粉。

7.根据权利要求1所述的不发火混凝土，其特征在于：所述复合外加剂包括三萜皂苷、褐藻胶和聚羧酸类减水剂。

8.根据权利要求7所述的不发火混凝土，其特征在于：所述三萜皂苷、褐藻胶和聚羧酸类减水剂的重量比0.25-0.75:0.5-2:4.25-6.25。

9.根据权利要求1所述的不发火混凝土，其特征在于，包括由以下重量份数表示的组分：

10.一种制备如权利要求1-9任一项所述的不发火混凝土的方法，其特征在于：

步骤1：对不发火粗骨料和不发火细骨料进行不发火性能检验，并且使用除铁器除去铁质碎屑；

步骤2：将水泥、掺和料、不发火细骨料、不发火粗骨料和导电增强剂导入各自原材料仓进行预均化；

步骤3：将粗骨料、细骨料和导电增强剂按照重量比例连续配料，搅拌，随后依次加入所需配比的掺合料和水泥搅拌；

步骤4：在步骤3搅拌过程中逐渐加入水和复合外加剂继续搅拌1-1.5分钟至所需工作性，得到所需混凝土。