CN107151118B - 一种耐高温混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温混凝土，按重量份数计，包括以下组分，粗集料1300‑1500份；水泥450‑550份；水100‑130份；外加剂20‑50份；纳米多孔材料50‑100份；纳米纤维100‑180份。本发明具有以下优点和效果：第一，采用集料、水泥、水作为耐高温混凝土的主要材料，加入纳米多孔材料和纳米纤维，纳米纤维通过纳米多孔材料连接形成网状结构，耐高温混凝土遭受火灾时不爆裂且具有较好的力学性能；第二，投入外加剂后，外加剂为纳米二氧化钛、纳米碳酸钙，不仅能改善耐高温混凝土的力学性能，同时能增强纳米纤维与纳米多孔材料之间的连接，进一步提高耐高温混凝土的耐高温性能和抗火性能，达到了耐高温、抗火性能强的效果。

Description

一种耐高温混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土领域，特别涉及一种耐高温混凝土。
背景技术
随着经济发展和社会进步以及人口的不断增加，建筑物日益密集，高层建筑物迅速发展，建筑结构的火灾问题日益突出。在各类火灾中，发成次数最多、损失最严重者当属建筑物失火。混凝土是目前土木工程中用量最大的建筑材料，混凝土结构是建筑物的主要结构形式，因此，混凝土的高温性能对建筑物的火灾行为至关重要。目前土木工程结构对于混凝土强度和耐久性要求越来越高，而强度、耐久性的提高源于混凝土自身密实度的不断提高，而内部致密的混凝土在受到火灾高温作用时会发生严重爆裂，经受高温后混凝土力学和耐久性能严重劣化，不仅威胁结构安全，也对人员生命财产安全造成不可估计的损害。因此不仅要求混凝土具有高强度和较好的耐久性能，还要在遭受火灾时具有良好抗火性能以及火灾高温后良好的残余力学性能和耐久性能，有必要提供一种耐高温的混凝土。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高温混凝土，具有耐高温的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种耐高温混凝土，按重量份数计，包括以下组分，粗集料1300-1500份；水泥450-550份；水100-130份；外加剂20-50份；纳米多孔材料50-100份；纳米纤维100-180份。
通过采用上述技术方案，高温混凝土中采用粗集料、水泥、水作为主要材料，水泥和水形成泥浆后包裹在集料表面，形成胶结层。纳米多孔材料和纳米纤维分散在胶结层内，纳米纤维进入或部分进入到纳米多孔材料内，纳米纤维通过纳米多孔材料连接形成网状结构，起到提高耐高温混凝土强度的作用。
当耐高温混凝土受热后，纳米纤维和纳米多孔材料形成的网状结构对耐高温混凝土的变形起到阻碍作用，耐高温混凝土爆裂需要先克服网状结构的阻碍，使耐高温混凝土具有良好的耐火性能，在遭受火灾时具有良好的力学性能。同时，在火灾后残余的网状结构能对耐高温混凝土结构起到支撑，使火灾后的耐高温混凝土具备良好的残余力学性能，达到了耐高温、抗火性能强的效果。
本发明的进一步设置为：所述纳米多孔材料为氧化硅纳米多孔材料、纳米多孔硅中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，氧化硅纳米多孔材料和纳米多孔硅均属于硅基纳米多孔材料，氧化硅和硅熔点高，避免纳米多孔材料在火灾中熔化。
本发明的进一步设置为：所述纳米纤维为纳米碳纤维。
通过采用上述技术方案，纳米碳纤维的直径在50-200nm之间，加入到耐高温混凝土内后，通过纳米多孔材料形成网状结构，起到提高耐高温混凝土抗火性能的作用。
本发明的进一步设置为：所述纳米纤维为多孔纳米碳纤维。
通过采用上述技术方案，多孔纳米碳纤维具有丰富的中孔结构。
本发明的进一步设置为：所述外加剂包括纳米二氧化钛、纳米碳酸钙中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，外加剂为纳米二氧化钛、纳米碳酸钙，第一，纳米二氧化钛、纳米碳酸钙能改善耐高温混凝土的力学性能，第二，纳米二氧化钛和纳米碳酸钙也能进入到纳米多孔材料内，当同时吸附在纳米多孔材料和纳米纤维上时，增强纳米纤维和纳米多孔材料的连接强度，进一步提高耐高温混凝土的耐高温性能和抗火性能。
本发明的进一步设置为：所述耐高温混凝土内还包括30-50份外掺剂，所述外掺聚为粉煤灰。
通过采用上述技术方案，粉煤灰是一种火山灰质材料，粉煤灰可与混凝土进行反应，生产难溶于水的水化硅酸钙凝胶，填充混凝土内部的孔隙，对混凝土强度和抗渗性能都有提高作用。
本发明的进一步设置为：所述耐高温混凝土内还包括30-50份聚合乳液，所述聚合乳液为固含量为30％的EVA乳液。
通过采用上述技术方案，在耐高温混凝土内加入聚合乳液，EVA乳液加入到耐高温混凝土内后，起到改善水泥性能的作用。
本发明的进一步设置为：所述耐高温混凝土制备方法如下，称取配方量的纳米纤维、纳米多孔材料、水、外加剂，搅拌均匀后用超声波处理，静置；投入配方量的水泥，搅拌均匀；再投入配方量的集料，搅拌均匀。
通过采用上述技术方案，纳米纤维、纳米多孔材料、水、外加剂搅拌均匀后，用超声波处理，促进纳米纤维运动，进入到纳米多孔材料的孔隙内，再投入水泥，搅拌成泥浆后，再投入集料，搅拌均匀后，得到耐高温混凝土。
本发明的进一步设置为：所述集料包括粗集料和细集料，所述粗集料包括粒径为5-20mm且级配连续的碎石，所述细集料为细度模数为2.6的河砂。
通过采用上述技术方案，集料包括粗集料和细集料，粗集料先用级配连续的碎石，细集料选用河砂。
综上所述，本发明具有以下有益效果：第一，采用集料、水泥、水作为耐高温混凝土的主要材料，加入纳米多孔材料和纳米纤维，纳米纤维通过纳米多孔材料连接形成网状结构，耐高温混凝土遭受火灾时不爆裂且具有较好的力学性能；第二，投入外加剂后，外加剂为纳米二氧化钛、纳米碳酸钙，不仅能改善耐高温混凝土的力学性能，同时能增强纳米纤维与纳米多孔材料之间的连接，进一步提高耐高温混凝土的耐高温性能和抗火性能，达到了耐高温、抗火性能强的效果。
具体实施方式
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。
实施例1：一种耐高温混凝土，按重量份数计，各组分及含量见表1。纳米纤维选用纳米碳纤维，纳米多孔材料选用氧化硅纳米多孔材料。集料包括1000份粗集料和400份细集料。粗集料为粒径为5-20mm且级配连续的碎石，细集料为细度模数为2.6的河砂。外加剂为纳米碳酸钙。
耐高温混凝土的制备方法如下，称取纳米纤维、纳米多孔材料、水、外加剂，搅拌均匀后用超声波处理1小时，静置1小时后，投入水泥，搅拌均匀后，再投入集料，搅拌均匀后得到耐高温混凝土。
混凝土高温后力学性能测试：将耐高温混凝土制作成多个边长为150mm的立方体试块，标准养护28d后取出自然干燥，分别进行25℃、200℃、500℃、800℃的高温试验，将立方体试块在目标温度下恒温处理3小时后冷却。每个目标温度下放置两块立方体试块，冷却后测试立方体试块的抗压强度和抗折强度，并在表2中列出。
实施例2：一种耐高温混凝土，与实施例1的不同之处在于，各组分及含量参见表1，集料包括1000份粗集料和300份细集料。进行混凝土高温后力学性能测试，并将结果在表2中列出。
实施例3：一种耐高温混凝土，与实施例1的不同之处在于，各组分及含量参见表1，集料包括1100份粗集料和400份细集料。进行混凝土高温后力学性能测试，并将结果在表2中列出。
实施例4：一种耐高温混凝土，按重量份数计，各组分及含量见表1。纳米纤维选用纳米碳纤维，纳米多孔材料选用氧化硅纳米多孔材料。集料包括1100份粗集料和400份细集料。粗集料为粒径为5-20mm且级配连续的碎石，细集料为细度模数为2.6的河砂。外加剂为纳米碳酸钙。外掺剂为粉煤灰。
耐高温混凝土的制备方法如下，称取纳米纤维、纳米多孔材料、水、外加剂，搅拌均匀后用超声波处理1小时，静置1小时后，投入水泥、外掺剂，搅拌均匀后，再投入集料，搅拌均匀后得到耐高温混凝土。进行混凝土高温后力学性能测试，并将结果在表2中列出。
实施例5：一种耐高温混凝土，与实施例4的不同之处在于，外掺剂份数为50份。进行混凝土高温后力学性能测试，并将结果在表2中列出。
实施例6：一种耐高温混凝土，按重量份数计，各组分及含量见表1。纳米纤维选用多孔纳米碳纤维，纳米多孔材料选用纳米多孔硅。集料包括1100份粗集料和400份细集料。粗集料为粒径为5-20mm且级配连续的碎石，细集料为细度模数为2.6的河砂。外加剂为纳米碳酸钙。外掺剂为粉煤灰。聚合乳液选用固含量为30％的EVA乳液。
耐高温混凝土的制备方法如下，称取纳米纤维、纳米多孔材料、水、外加剂，搅拌均匀后用超声波处理1小时，静置1小时后，投入水泥、外掺剂、聚合乳液，搅拌均匀后，再投入集料，搅拌均匀后得到耐高温混凝土。进行混凝土高温后力学性能测试，并将结果在表2中列出。
实施例7：一种耐高温混凝土，按重量份数计，各组分及含量见表1。纳米纤维选用纳米碳纤维，纳米多孔材料选用氧化硅纳米多孔材料。集料包括1000份粗集料和400份细集料。粗集料为粒径为5-20mm且级配连续的碎石，细集料为细度模数为2.6的河砂。外加剂为纳米碳酸钙。聚合乳液选用固含量为30％的EVA乳液。
耐高温混凝土的制备方法如下，称取纳米纤维、纳米多孔材料、水、外加剂，搅拌均匀后用超声波处理1小时，静置1小时后，投入水泥、聚合乳液，搅拌均匀后，再投入集料，搅拌均匀后得到耐高温混凝土。进行混凝土高温后力学性能测试，并将结果在表2中列出。
对比例1：一种耐高温混凝土，按重量份数计，各组分及含量见表1。纳米纤维选用纳米碳纤维。集料包括1000份粗集料和400份细集料。粗集料为粒径为5-20mm且级配连续的碎石，细集料为细度模数为2.6的河砂。外加剂为纳米碳酸钙。
耐高温混凝土的制备方法如下，称取纳米纤维、水、外加剂，搅拌均匀后用超声波处理1小时，静置1小时后，投入水泥，搅拌均匀后，再投入集料，搅拌均匀后得到耐高温混凝土。进行混凝土高温后力学性能测试，并将结果在表2中列出。
对比例2：一种耐高温混凝土，按重量份数计，各组分及含量见表1。纳米多孔材料选用氧化硅纳米多孔材料。集料包括1000份粗集料和400份细集料。粗集料为粒径为5-20mm且级配连续的碎石，细集料为细度模数为2.6的河砂。外加剂为纳米碳酸钙。
耐高温混凝土的制备方法如下，称取纳米多孔材料、水、外加剂，搅拌均匀后用超声波处理1小时，静置1小时后，投入水泥，搅拌均匀后，再投入集料，搅拌均匀后得到耐高温混凝土。进行混凝土高温后力学性能测试，并将结果在表2中列出。
对比例3：一种耐高温混凝土，按重量份数计，各组分及含量见表1。集料包括1000份粗集料和400份细集料。粗集料为粒径为5-20mm且级配连续的碎石，细集料为细度模数为2.6的河砂。外加剂为纳米碳酸钙。
耐高温混凝土的制备方法如下，称取水、外加剂，搅拌均匀后用超声波处理1小时，静置1小时后，投入水泥，搅拌均匀后，再投入集料，搅拌均匀后得到耐高温混凝土。进行混凝土高温后力学性能测试，并将结果在表2中列出。
对比例4：一种耐高温混凝土，按重量份数计，各组分及含量见表1。集料包括1000份粗集料和400份细集料。粗集料为粒径为5-20mm且级配连续的碎石，细集料为细度模数为2.6的河砂。
耐高温混凝土的制备方法如下，称取水、水泥，搅拌均匀后，再投入集料，搅拌均匀后得到耐高温混凝土。进行混凝土高温后力学性能测试，并将结果在表2中列出。
对比例5：一种耐高温混凝土，按重量份数计，各组分及含量见表1。纳米纤维选用纳米碳纤维，纳米多孔材料选用氧化硅纳米多孔材料。集料包括1000份粗集料和400份细集料。粗集料为粒径为5-20mm且级配连续的碎石，细集料为细度模数为2.6的河砂。外加剂为纳米碳酸钙。
耐高温混凝土的制备方法如下，称取纳米纤维、纳米多孔材料、水、外加剂，搅拌均匀后用超声波处理1小时，静置1小时后，投入水泥，搅拌均匀后，再投入集料，搅拌均匀后得到耐高温混凝土。进行混凝土高温后力学性能测试，并将结果在表2中列出。
对比例6：一种耐高温混凝土，按重量份数计，各组分及含量见表1。纳米纤维选用纳米碳纤维，纳米多孔材料选用氧化硅纳米多孔材料。集料包括1000份粗集料和400份细集料。粗集料为粒径为5-20mm且级配连续的碎石，细集料为细度模数为2.6的河砂。外加剂为纳米碳酸钙。
耐高温混凝土的制备方法如下，称取纳米纤维、纳米多孔材料、水、外加剂，搅拌均匀后用超声波处理1小时，静置1小时后，投入水泥，搅拌均匀后，再投入集料，搅拌均匀后得到耐高温混凝土。进行混凝土高温后力学性能测试，并将结果在表2中列出。
表1
表2

Claims (9)

1.一种耐高温混凝土，按重量份数计，包括以下组分，
集料 1300-1500份；
水泥 450-550份；
水 100-130份；
外加剂 20-50份；
纳米多孔材料 80-100份；
纳米纤维 150-180份。
2.根据权利要求 1所述的一种耐高温混凝土，其特征在于：所述纳米多孔材料为氧化硅纳米多孔材料、纳米多孔硅中的一种或多种。
3.根据权利要求 1所述的一种耐高温混凝土，其特征在于：所述纳米纤维为纳米碳纤维。
4.根据权利要求 1所述的一种耐高温混凝土，其特征在于：所述纳米纤维为多孔纳米碳纤维。
5.根据权利要求 1所述的一种耐高温混凝土，其特征在于：所述外加剂包括纳米二氧化钛、纳米碳酸钙中的一种或多种。
6.根据权利要求 1所述的一种耐高温混凝土，其特征在于：所述耐高温混凝土内还包括 30-50份外掺剂，所述外掺聚为粉煤灰。
7.根据权利要求 1所述的一种耐高温混凝土，其特征在于：所述耐高温混凝土内还包括 30-50份聚合乳液，所述聚合乳液为固含量为 30%的 EVA乳液。
8.根据权利要求 1所述的一种耐高温混凝土，其特征在于：所述耐高温混凝土制备方法如下，称取配方量的纳米纤维、纳米多孔材料、水、外加剂，搅拌均匀后用超声波处理，静置；投入配方量的水泥，搅拌均匀；再投入配方量的粗集料，搅拌均匀。
9.根据权利要求 1所述的一种耐高温混凝土，其特征在于：所述集料包括粗集料和细集料，所述粗集料包括粒径为 5-20mm且级配连续的碎石，所述细集料为细度模数为 2.6的河砂。
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