CN112079606A - 一种不发火混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种不发火混凝土及其制备方法，属于不发火混凝土领域，包括以下重量份的组分：水180‑230份；硅酸盐水泥115‑160份；不发火粗骨料710‑850份；不发火细骨料440‑610份；导电钛白粉1.5‑3.3份；氢化蓖麻油0.7‑1.2份；耐火填料3‑5.5份；性能调节剂5‑9.5份；所述性能调节剂包括减水剂2‑5份和耐磨剂3‑4.5份。本申请的不发火混凝土具有不发火性能好、耐火性佳且耐磨的优点。

Description

一种不发火混凝土及其制备方法

技术领域

本申请涉及不发火混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种不发火混凝土及其制备方法。

背景技术

随着现代经济的发展，在一些军工制造、液化石油气站、煤气生产厂、油化库、油站码头、纺织厂、印刷厂及其他易燃易爆工程、仓库等区域均有特殊消防防爆要求，为了保证安全生产对地面材料的要求很严，一定要具有不发火性。所谓的不发火性是指“当所用材料与金属或石块等坚硬物发生摩擦、冲击或冲擦等机械作用时，不发生火花(或火星)，致使易燃物引发火或爆炸的危险，地面发火的原因包括两个方面，机械冲击、摩擦产生静电聚集。当火花达到一定能量时，且外部条件具备时，就引起燃烧、爆炸的灾难。所以必须要求地面具有不发火性才能保证安全。

不发火混凝土是一种能经受冲击摩擦而不产生火花的特种混凝土,又称防爆混凝土。以硅酸盐系列水泥为胶凝材料,以及按比例掺入一定的混合材和外加剂、不发火骨料、水等组分,按一定的比例搅拌而成的一种无机非金属材料。

如公告号为CN107082602B的专利申请公开了一种不发火混凝土，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，从而提高抗弯折性能。

在上述相关技术中，发明人认为不发火混凝土在长时间的使用过程中，经常被摩擦损坏，且不慎出现少量火花时，瞬时的温度比较高，对混凝土内部结构会造成损坏，极大的缩短了不发火混凝土的使用寿命。

发明内容

针对相关技术存在的不足，本申请的第一个目的在于提供一种不发火混凝土，其具有不发火性能好、耐火性佳且耐磨的优点。

本申请的第二个目的在于提供一种不发火混凝土的制备方法，其具有便于改善混凝土的性能的优点。

为实现上述第一个目的，本申请提供了如下技术方案：

一种不发火混凝土，包括以下重量份的组分：

水180-230份；

硅酸盐水泥115-160份；

不发火粗骨料710-850份；

不发火细骨料440-610份；

导电钛白粉1.5-3.3份；

氢化蓖麻油0.7-1.2份；

耐火填料3-5.5份；

性能调节剂5-9.5份；

所述性能调节剂包括减水剂2-5份和耐磨剂3-4.5份。

通过采用上述技术方案，导电钛白粉不仅具有一定的导电作用，还具有一定的阻燃作用，氢化蓖麻油与导电钛白粉在复配不仅可提高导电钛白粉的抗沉降性，使得导电钛白粉均匀分散在混凝土体系内，快速导走不利电荷，减少电火花的产生，从而提高混凝土的不发火性能；还能起到一定的增硬作用，改善混凝土的整体强度。耐火填料有助于提高混凝土的耐火温度，减少不慎出现火花时因瞬时温度过高对混凝土内部造成的损坏，改善混凝土的耐火性能。减水剂用于改善混凝土拌合物的流变性能和可塑性；耐磨剂用于改善混凝土的耐磨性能，减少不必要的摩擦损耗，延长混凝土的使用寿命。

进一步地，所述耐火填料由硅酸钾和绢云母粉中的一种或两种组成。

通过采用上述技术方案，硅酸钾具有良好的防火性能，绢云母粉是具有层状结构的硅酸盐矿物，耐热度高，化学性质稳定，在水介质中分散悬浮性好，与硅酸钾组分配合，可改善混凝土的防火性能。同时绢云母粉还具有良好的抗磨性和耐磨性，在一定程度上提高混凝土的耐磨性。

进一步地，所述耐火填料由硅酸钾和绢云母粉复配而成，所述硅酸钾的重量份为1.8-3份，所述绢云母粉的重量份为1.2-2.5份。

通过采用上述技术方案，采用特定配比的硅酸钾和绢云母粉复配，能有效改善混凝土的耐火性能，提高混凝土的耐火温度。

进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂、干酪素或木质素磺酸盐中的一种。

通过采用上述技术方案，合理选用减水剂以减少水泥和水的用量，保证混凝土强度的同时，改善混凝土的流动性和可塑性。

进一步地，所述耐磨剂包括80-100目的玻化微珠、二氧化硅、滑石粉和液体亚磷酸酯。

进一步地，所述玻化微珠、二氧化硅、滑石粉和液体亚磷酸酯的质量比为(0.9-1.5):(0.7-1.2):(0.8-1.3):(0.6-2)。

通过采用上述技术方案，玻化微珠理化性能稳定，不燃烧、易和性好，表面光泽平滑，滑石粉密度均匀，表面平滑，光滑度强，将玻化微珠、二氧化硅、滑石粉和液体亚磷酸酯进行复配，与混凝土中其他原料配合，可有效改善混凝土的耐磨性能，减少不必要的摩擦损耗，延长混凝土的使用寿命。

进一步地，所述不发火粗骨料为粒径为5-20mm连续级配的石灰岩质或白云石质机制碎石，所述不发火细骨料为细度模数为2.5-3.1的石灰岩质或白云石质机制砂。

通过采用上述技术方案，粒径为5-20mm连续级配的石灰岩质或白云石质机制碎石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0.16-2mm连续级配的石灰岩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起主要作用。

为实现上述第二个目的，本申请提供了如下技术方案：

一种不发火混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按配方量将水、导电钛白粉、氢化蓖麻油和耐火填料混合，高速搅拌形成悬浊液；

步骤二：制备耐磨剂；

步骤三：向步骤一中的悬浊液中加入配方量的硅酸盐水泥、不发火粗骨料、不发火细骨料、减水剂和耐磨剂，搅拌混合均匀。

进一步的，所述耐磨剂的制备方法包括以下步骤：

步骤1：按比例将玻化微珠、二氧化硅和滑石粉混合均匀，得混合料；

步骤2：将液体亚磷酸酯升温至60-75℃并保温，在610-700r/min的转速下，一边搅拌一边加入混合料，搅拌40-60分钟得耐磨剂。

通过采用上述技术方案，液体亚磷酸酯是一种高效的稳定剂，耐热和耐候性好，还可协助耐火填料改善混凝土的耐火性，将液体亚磷酸酯加热后，以使得玻化微珠、二氧化硅和滑石粉混合分散均匀，并对整个体系起维稳作用，协助玻化微珠、二氧化硅和滑石粉起相应的作用，同时二氧化硅在其中还能起增稠和防沉降作用，提高体系的分散性，采用特定的方法制备耐磨剂，以提高耐磨剂的质量，进一步提高混凝土的耐磨性；采用特定的步骤制备不发火混凝土，提高原料的分散性能，改善混凝土的使用寿命。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、导电钛白粉不仅具有一定的导电作用，还具有一定的阻燃作用，氢化蓖麻油与导电钛白粉在复配不仅可提高导电钛白粉的抗沉降性，使得导电钛白粉均匀分散在混凝土体系内，快速导走不利电荷，减少电火花的产生，从而提高混凝土的不发火性能；还能起到一定的增硬作用，改善混凝土的整体强度。

2、采用特定配比的硅酸钾和绢云母粉复配，能有效改善混凝土的耐火性能，提高混凝土的耐火温度。

3、选用玻化微珠、二氧化硅、滑石粉和液体亚磷酸酯进行复配，有效改善混凝土的耐磨性能，减少不必要的摩擦损耗，延长混凝土的使用寿命。

具体实施方式

本实施例和对比例中所用原料均为普通市售原料。

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

实施例

实施例1

一种不发火混凝土，包括以下重量的组分：水200㎏、硅酸盐水泥140㎏、白云石机制碎石800㎏、白云石机制砂520㎏、导电钛白粉2.7㎏、氢化蓖麻油0.9㎏；耐火填料由硅酸钾3㎏组成，减水剂为聚羧酸减水剂5㎏，耐磨剂由90目的玻化微珠0.9㎏、二氧化硅0.7㎏、滑石粉0.8㎏和液体亚磷酸酯0.6㎏组成；

不发火混凝土的制备方法包括以下步骤：

步骤一：将水200㎏、导电钛白粉2.7㎏、氢化蓖麻油0.9㎏和硅酸钾3㎏混合，在850r/min的转速下搅拌35分钟形成悬浊液；

步骤二：耐磨剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将玻化微珠0.9㎏、二氧化硅0.7㎏、滑石粉0.8㎏和液体亚磷酸酯0.6㎏混合均匀，得混合料；

步骤2：将液体亚磷酸酯0.6㎏升温至70℃并保温，在660r/min的转速下，一边搅拌一边加入混合料，搅拌50分钟得耐磨剂。

步骤三：向步骤一中的悬浊液中加入硅酸盐水泥140㎏、白云石机制碎石800㎏、白云石机制砂520㎏、聚羧酸减水剂5㎏和步骤二制得的耐磨剂。

实施例2-11与实施例1的区别仅在与各组分配比不同，其余均与实施例1相同；实施例1-11中各组分的重量如表1所示。

表1实施例1-11中各组分的量

实施例12

与实施例1的区别在于，不发火混凝土的制备方法包括以下步骤：

步骤一：将水200㎏、导电钛白粉2.7㎏、氢化蓖麻油0.9㎏和硅酸钾3㎏混合，在900r/min的转速下搅拌30分钟形成悬浊液；

步骤二：耐磨剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将玻化微珠0.9㎏、二氧化硅0.7㎏、滑石粉0.8㎏和液体亚磷酸酯0.6㎏混合均匀，得混合料；

步骤2：将液体亚磷酸酯0.6㎏升温至60℃并保温，在610r/min的转速下，一边搅拌一边加入混合料，搅拌50分钟得耐磨剂。

步骤三：向步骤一中的悬浊液中加入硅酸盐水泥140㎏、白云石机制碎石800㎏、白云石机制砂520㎏、聚羧酸减水剂5㎏和步骤二制得的耐磨剂。

对比例

对比例1

与实施例1的区别在于，不加入氢化蓖麻油，其余均与实施例1相同。

对比例2

与实施例1的区别在于，不加入耐火填料，其余均与实施例1相同。

对比例3

与实施例1的区别在于，耐磨剂由玻化微珠1.5㎏和滑石粉1.5㎏组成，其余均与实施例1相同。

对比例4

与实施例1的区别在于，耐磨剂的制备方法包括以下步骤：将玻化微珠0.9㎏、二氧化硅0.7㎏、滑石粉0.8㎏和液体亚磷酸酯0.6㎏搅拌混合均匀，得耐磨剂。

对比例5

与实施例1的区别在于，不发火混凝土的制备方法包括以下步骤：将水200㎏、硅酸盐水泥140㎏、白云石机制碎石800㎏、白云石机制砂520㎏、导电钛白粉2.7㎏、氢化蓖麻油0.9㎏和硅酸钾3㎏、玻化微珠0.9㎏、二氧化硅0.7㎏、滑石粉0.8㎏和液体亚磷酸酯0.6㎏、聚羧酸减水剂5㎏混合搅拌均匀。

对比例6

选用山东昊翔工程材料科技有限公司市售的不发火细石混凝土。

性能检测试验

对实施例1-12和对比例1-6的不发火混凝土进行抗压强度和抗弯折强度试验，均符合标准。

对实施例1-12和对比例1-6的不发火混凝土进行不发火性能试验，在完全黑暗的条件下，用直径120mm，转速分别为1000r/min、1300r/min、1600r/min的砂轮在混凝土表面进行摩擦试验，然后观察混凝土表面是否有火花出现；通过标准耐磨仪对实施例1-12和对比例1-6的不发火混凝土进行磨耗，按照JTG E30-2005《水泥混凝土耐磨性试验方法》测量磨耗量；上述实验结果如表2所示。

对实施例1-12和对比例1-6的不发火混凝土根据标准GB/T 7322-2017进行耐火性能试验，上述实验结果如表2所示。

表2实验结果

通过对比实施例1-12与对比例6制得的不发火混凝土，实施例1-12的不发火性能、耐磨性和耐火性能均更好，采用本申请制得的不发火混凝土的质量优于市面上的普通不发火混凝土。通过对比实施例1-12、对比例1和对比例6可以看出，导电钛白粉和氢化蓖麻油可协同改善混凝土的不发火性能。通过对比实施例1、实施例4-7和对比例2可以看到，采用特定配比的硅酸钾和绢云母粉复配，能有效改善混凝土的耐火性能，提高混凝土的耐火温度。通过对比实施例5、实施例8-11可以看到，选用玻化微珠、二氧化硅、滑石粉和液体亚磷酸酯进行复配，有效改善混凝土的耐磨性能，减少混凝土的磨耗量，延长混凝土的使用寿命。结合实施例1、实施例12与对比例4-5可以看出，耐磨剂的制备方法对制得的耐磨剂的质量有一定影响，从而影响混凝土的耐磨性能，而不发火混凝土的制备方法对制得的不发火混凝土的性能也具有一定影响。其中实施例10的各方面性能较佳，因此实施例10为最优方案。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种不发火混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：

水 180-230份；

硅酸盐水泥 115-160份；

不发火粗骨料 710-850份；

不发火细骨料 440-610份；

导电钛白粉 1.5-3.3份；

氢化蓖麻油 0.7-1.2份；

耐火填料 3-5.5份；

性能调节剂 5-9.5份；

所述性能调节剂包括减水剂2-5份和耐磨剂3-4.5份。

2.根据权利要求1所述的一种不发火混凝土，其特征在于，所述耐火填料由硅酸钾和绢云母粉中的一种或两种组成。

3.根据权利要求2所述的一种不发火混凝土，其特征在于，所述耐火填料由硅酸钾和绢云母粉复配而成，所述硅酸钾的重量份为1.8-3份，所述绢云母粉的重量份为1.2-2.5份。

4.根据权利要求1所述的一种不发火混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂、干酪素或木质素磺酸盐中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种不发火混凝土，其特征在于，所述耐磨剂包括80-100目的玻化微珠、二氧化硅、滑石粉和液体亚磷酸酯。

6.根据权利要求5所述的一种不发火混凝土，其特征在于，所述玻化微珠、二氧化硅、滑石粉和液体亚磷酸酯的质量比为（0.9-1.5）:（0.7-1.2）:（0.8-1.3）:（0.6-2）。

7.根据权利要求1所述的一种不发火混凝土，其特征在于，所述不发火粗骨料为粒径为5-20mm连续级配的石灰岩质或白云石质机制碎石，所述不发火细骨料为细度模数为2.5-3.1的石灰岩质或白云石质机制砂。

8.权利要求1-7任一所述的一种不发火混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：按配方量将水、导电钛白粉、氢化蓖麻油和耐火填料混合，高速搅拌形成悬浊液；

步骤二：制备耐磨剂；

步骤三：向步骤一中的悬浊液中加入配方量的硅酸盐水泥、不发火粗骨料、不发火细骨料、减水剂和耐磨剂，搅拌混合均匀。

9.根据权利要求8所述的一种不发火混凝土，其特征在于，所述耐磨剂的制备方法包括以下步骤：

步骤1：按比例将玻化微珠、二氧化硅和滑石粉混合均匀，得混合料；

步骤2：将液体亚磷酸酯升温至60-75℃并保温，在610-700r/min的转速下，一边搅拌一边加入混合料，搅拌40-60分钟得耐磨剂。