CN114394786B - 一种防爆复合墙体及其在蓄电池隔离防护中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防爆复合墙体，由混凝土砌块、硅酸钙板、膨胀珍珠岩粉复合而成；所述的硅酸钙板竖直间隔设置；所述的混凝土砌块堆砌在硅酸钙板四周的外侧和上方，形成混凝土防护层，所述的混凝土防护层与硅酸钙板之间留有间隙；所述的膨胀珍珠岩粉填充于硅酸钙板之间及混凝土防护层与硅酸钙板之间的间隙中；所述的混凝土砌块包括以下原料：水泥、复合纤维、砂石、碎石、硅灰、硅藻土、聚碳酸酯接枝共聚物、炔基化石墨烯/钯复合材料、纳米碳酸钙粉、偶联剂、水。本发明以混泥土砌块、硅酸钙板、膨胀珍珠岩粉为原料制备一种防爆复合墙体，将其应用于蓄电池隔离防护，能够大大降低爆炸安全隐患。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料制备技术领域，具体涉及一种防爆复合墙体及其在蓄电池隔离防护中的应用。
背景技术
蓄电池的主要危险性在于它在充电或放电过程中会析出相当能量的氢气。氢气的爆炸极限范围较大，氢气与空气混合的爆炸下限为4％，上限为80％。氢气的化学活性较大，当它与氯气混合后，遇热或日光照射能爆炸；如与氟混合则立即爆炸。其点火能量很小，只有0.019mJ，极微小的明火，如腈纶、的确良等衣服因摩擦而产生的静电火花，就能引起爆炸，另外猛烈的撞击也会引起爆炸。氢气在空气中燃烧时温度可达2000℃以上。氢气与空气相结合的最高火焰传播速度为2.67m/s，较其它气体均高。当氢与90％浓度的氧相结合，则燃烧速度可高达8.5m/s。传统的火电机组110V蓄电池、220V蓄电池组共同安装在一个配电室。无隔离，或者是隔离方式简单无防火、防爆、防冲击功能，容易发生隐患。
发明内容
针对上述问题，本发明以混泥土砌块、硅酸钙板、膨胀珍珠岩粉为原料制备一种防爆复合墙体，将其应用于蓄电池隔离防护，能够大大降低爆炸安全隐患。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种防爆复合墙体，由混凝土砌块、硅酸钙板、膨胀珍珠岩粉复合而成；所述的硅酸钙板竖直间隔设置；所述的混凝土砌块堆砌在硅酸钙板四周的外侧和上方，混凝土砌块与硅酸钙板之间留有间隙；所述的膨胀珍珠岩粉填充于硅酸钙板之间及混凝土砌块与硅酸钙板之间的间隙中；
所述的混凝土砌块由包括以下重量份的原料制备而成：水泥200～500份、复合纤维30～50份、砂石500～1000份、碎石800～1200份、硅灰20～30份、硅藻土5～15份、聚碳酸酯接枝共聚物11～15份、炔基化石墨烯/钯复合材料1～10份、纳米碳酸钙粉2～4份、偶联剂1～2份、水100～200份。
进一步，所述的复合纤维包括质量比为5～10:1的钢纤维、无碱玻璃纤维。
进一步，所述的偶联剂为含氨基硅烷偶联剂。
进一步，所述的聚碳酸酯接枝共聚物由聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰胺按质量比为2～5:2:1在熔融状态下搅拌混合而得。
进一步，所述的炔基化石墨烯/钯复合材料的制备方法为：在氧化石墨烯上接枝炔丙胺，获得炔基功能化氧化石墨烯；再将钯金属催化剂负载在炔基功能化氧化石墨烯上；其中，氧化石墨烯、不饱和炔基、钯金属催化剂的质量比为1:4:2～3。
本发明还提供一种防爆复合墙体的制备方法，包括以下步骤：
A、将水泥、复合纤维、砂石、碎石、硅灰、硅藻土、纳米碳酸钙粉、偶联剂、水混合，搅拌均匀，得混合浆料；将聚碳酸酯接枝共聚物加入混合浆料中，搅拌1～5min后，加入炔基化石墨烯/钯复合材料，继续搅拌1～5min，得混凝土原料，将混凝土原料压制成混凝土砌块，备用；
B、硅酸钙板竖直间隔放置，在硅酸钙板的外侧堆砌混凝土防护层，混凝土防护层与硅酸钙板之间留有间隙；
C、将膨胀珍珠岩粉与胶黏剂混合均匀后，填充在硅酸钙板之间及混凝土防护层与硅酸钙板之间的间隙中，并铺装在硅酸钙板顶部上方；最后在顶部上方的膨胀珍珠岩粉上堆砌混凝土防护层，即得。
进一步，所述的硅酸钙板数量为2～10块，厚度为6～24mm。
进一步，间隔距离和间隙宽度均为8～12mm。
本发明还提供一种防爆复合墙体在蓄电池隔离防护中的应用，所述的防爆复合墙体为T字形防护结构，间隔分布在室内，墙体之间形成过道；蓄电池分别置于“T”字的左、右两侧。
进一步，所述的防爆复合墙体高度为1200～1600mm。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明在混凝土砌块防护层内置硅酸钙板并填充膨胀珍珠岩粉，硅酸钙板具有耐火、防火、不燃烧、不散发有毒气体、防潮、防霉、防蛀、隔声、隔热、保温、安装方便快捷、可重复使用等多种优良性能，其质量轻、强度高，具极佳的防火、防水、防潮、隔热、耐撞、抗压、抗酸性等优良性能。膨胀珍珠岩具有良好的保温性，其撞击性能优于其它传统保温材料，抗湿热性能优良，而且还有较好的防火性能，耐久性较好，不易老化，能够对硅酸钙板形成全胶塑包裹保护作用；膨胀珍珠岩在正常使用条件下，如遇干燥、严寒、高温、潮湿、电化腐蚀或昆虫、真菌或藻类生长，以及因锯齿动物的破坏、物体撞击等种种侵袭，都不致造成损害，大大地延长墙体的使用寿命。硅酸钙板之间填充膨胀珍珠岩，在冲击作用下发生较大的变形、压缩的特性，承担爆炸冲击波产生的压力，在高压力作用下产生较大的挤压变形，将爆炸冲击响应均匀传至硅酸钙板，并且在挤压变形中吸收、消耗爆炸冲击波的大部分能量，以提高墙体的整体抗暴性能。
2.本发明的混凝土砌块的制备原料中添加了聚碳酸酯接枝共聚物和炔基化石墨烯/钯复合材料，聚碳酸酯具有良好的抗冲击性、耐紫外线辐射及其尺寸稳定性和良好的成型加工性能，聚碳酸酯接枝共聚物通过对聚碳酸酯进行了改性，提高了其冲击韧性以及在高湿高温条件下的稳定性；聚碳酸酯接枝共聚物的加入能够改善墙体的抗冲击性能。炔基化石墨烯/钯复合材料是一种适用于常温常压甚至是低氢压密闭环境中的新型吸氢材料，能够吸收蓄电池的主要危险性在于它在充电或放电过程中会析出相当能量的氢气，降低爆炸风险。同时，炔基化石墨烯/钯复合材料与聚碳酸酯接枝共聚物之间存在键合能，能够形成更稳定的复合材料，进一步提高了墙体的抗暴性能。因此，聚碳酸酯接枝共聚物和炔基化石墨烯/钯复合材料之间具有协同作用，协同提高复合墙体的抗冲击性和抗暴性能。
附图说明
图1为本发明复合墙体的使用状态图；
图中各序号及名称如下：
1-防爆复合墙体；2-蓄电池。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种防爆复合墙体，由混凝土砌块、硅酸钙板、膨胀珍珠岩粉复合而成；所述的硅酸钙板竖直间隔设置；所述的混凝土砌块堆砌在硅酸钙板四周的外侧和上方，形成混凝土防护层，所述的混凝土防护层与硅酸钙板之间留有间隙；所述的膨胀珍珠岩粉填充于硅酸钙板之间及混凝土防护层与硅酸钙板之间的间隙中；
所述的混凝土砌块由包括以下重量份的原料制备而成：水泥200份、钢纤维41.7份、无碱玻璃纤维8.3份、砂石800份、碎石800份、硅灰30份、硅藻土5份、聚碳酸酯接枝共聚物11份、炔基化石墨烯/钯复合材料1份、纳米碳酸钙粉2份、含氨基硅烷偶联剂2份、水100份；
所述的聚碳酸酯接枝共聚物由聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰胺按质量比为2:2:1在熔融状态下搅拌混合而得；
所述的炔基化石墨烯/钯复合材料的制备方法为：在氧化石墨烯上接枝炔丙胺，获得炔基功能化氧化石墨烯；再将钯金属催化剂负载在炔基功能化氧化石墨烯上；其中，氧化石墨烯、不饱和炔基、钯金属催化剂的质量比为1:4:2。
一种防爆复合墙体的制备方法，包括以下步骤：
A、将水泥、复合纤维、砂石、碎石、硅灰、硅藻土、纳米碳酸钙粉、偶联剂、水混合，搅拌均匀，得混合浆料；将聚碳酸酯接枝共聚物加入混合浆料中，搅拌5min后，加入炔基化石墨烯/钯复合材料，继续搅拌1min，得混凝土原料，将混凝土原料压制成混凝土砌块，备用；
B、硅酸钙板竖直间隔放置，硅酸钙板数量为2块，厚度为24mm；间隔距离为8mm；在硅酸钙板的外侧堆砌混凝土砌块，形成混凝土防护层，所述的混凝土防护层与硅酸钙板之间留有间隙；间隙宽度为8mm；
C、将膨胀珍珠岩粉与胶黏剂混合均匀后，填充在硅酸钙板之间及混凝土砌块与硅酸钙板之间的间隙中，并铺装在硅酸钙板顶部上方；最后在顶部上方的膨胀珍珠岩粉上堆砌混凝土防护层，即得。
一种防爆复合墙体在蓄电池隔离防护中的应用，如图1所示，所述的防爆复合墙体1为T字形防护结构，间隔分布在室内，墙体之间形成过道；蓄电池2分别置于“T”字的左、右两侧；所述的防爆复合墙体1高度为1200mm，厚度为472mm。
实施例2
一种防爆复合墙体，由混凝土砌块、硅酸钙板、膨胀珍珠岩粉复合而成；所述的硅酸钙板竖直间隔设置；所述的混凝土砌块堆砌在硅酸钙板四周的外侧和上方，形成混凝土防护层，所述的混凝土防护层与硅酸钙板之间留有间隙；所述的膨胀珍珠岩粉填充于硅酸钙板之间及混凝土防护层与硅酸钙板之间的间隙中；
所述的混凝土砌块由包括以下重量份的原料制备而成：水泥300份、钢纤维26.3份、无碱玻璃纤维3.7份、砂石1000份、碎石1000份、硅灰25份、硅藻土10份、聚碳酸酯接枝共聚物13份、炔基化石墨烯/钯复合材料5份、纳米碳酸钙粉3份、含氨基硅烷偶联剂1份、水150份；
所述的聚碳酸酯接枝共聚物由聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰胺按质量比为5:2:1在熔融状态下搅拌混合而得；
所述的炔基化石墨烯/钯复合材料的制备方法为：在氧化石墨烯上接枝炔丙胺，获得炔基功能化氧化石墨烯；再将钯金属催化剂负载在炔基功能化氧化石墨烯上；其中，氧化石墨烯、不饱和炔基、钯金属催化剂的质量比为1:4:2.5。
一种防爆复合墙体的制备方法，包括以下步骤：
A、将水泥、复合纤维、砂石、碎石、硅灰、硅藻土、纳米碳酸钙粉、偶联剂、水混合，搅拌均匀，得混合浆料；将聚碳酸酯接枝共聚物加入混合浆料中，搅拌3min后，加入炔基化石墨烯/钯复合材料，继续搅拌2min，得混凝土原料，将混凝土原料压制成混凝土砌块，备用；
B、硅酸钙板竖直间隔放置，硅酸钙板数量为5块，厚度为12mm；间隔距离为10mm；在硅酸钙板的外侧堆砌混凝土砌块，形成混凝土防护层，所述的混凝土防护层与硅酸钙板之间留有间隙；间隙宽度为10mm；
C、将膨胀珍珠岩粉与胶黏剂混合均匀后，填充在硅酸钙板之间及混凝土防护层与硅酸钙板之间的间隙中，并铺装在硅酸钙板顶部上方；最后在顶部上方的膨胀珍珠岩粉上堆砌混凝土防护层，即得。
一种防爆复合墙体在蓄电池隔离防护中的应用，如图1所示，所述的防爆复合墙体1为T字形防护结构，间隔分布在室内，墙体之间形成过道；蓄电池2分别置于“T”字的左、右两侧；所述的防爆复合墙体1高度为1500mm，厚度为520mm。
实施例3
一种防爆复合墙体，由混凝土砌块、硅酸钙板、膨胀珍珠岩粉复合而成；所述的硅酸钙板竖直间隔设置；所述的混凝土砌块堆砌在硅酸钙板四周的外侧和上方，形成混凝土防护层，所述的混凝土防护层与硅酸钙板之间留有间隙；所述的膨胀珍珠岩粉填充于硅酸钙板之间及混凝土防护层与硅酸钙板之间的间隙中；
所述的混凝土砌块由包括以下重量份的原料制备而成：水泥500份、钢纤维36.4份、无碱玻璃纤维3.6份、砂石500份、碎石1200份、硅灰20份、硅藻土15份、聚碳酸酯接枝共聚物15份、炔基化石墨烯/钯复合材料10份、纳米碳酸钙粉4份、含氨基硅烷偶联剂1.5份、水200份；
所述的聚碳酸酯接枝共聚物由聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰胺按质量比为3:2:1在熔融状态下搅拌混合而得；
所述的炔基化石墨烯/钯复合材料的制备方法为：在氧化石墨烯上接枝炔丙胺，获得炔基功能化氧化石墨烯；再将钯金属催化剂负载在炔基功能化氧化石墨烯上；其中，氧化石墨烯、不饱和炔基、钯金属催化剂的质量比为1:4:3。
一种防爆复合墙体的制备方法，包括以下步骤：
A、将水泥、复合纤维、砂石、碎石、硅灰、硅藻土、纳米碳酸钙粉、偶联剂、水混合，搅拌均匀，得混合浆料；将聚碳酸酯接枝共聚物加入混合浆料中，搅拌1min后，加入炔基化石墨烯/钯复合材料，继续搅拌5min，得混凝土原料，将混凝土原料压制成混凝土砌块，备用；
B、硅酸钙板竖直间隔放置，硅酸钙板数量为10块，厚度为6mm；间隔距离为12mm；在硅酸钙板的外侧堆砌混凝土砌块，形成混凝土防护层，所述的混凝土防护层与硅酸钙板之间留有间隙；间隙宽度为12mm；
C、将膨胀珍珠岩粉与胶黏剂混合均匀后，填充在硅酸钙板之间及混凝土防护层与硅酸钙板之间的间隙中，并铺装在硅酸钙板顶部上方；最后在顶部上方的膨胀珍珠岩粉上堆砌混凝土防护层，即得。
一种防爆复合墙体在蓄电池隔离防护中的应用，如图1所示，所述的防爆复合墙体1为T字形防护结构，间隔分布在室内，墙体之间形成过道；蓄电池2分别置于“T”字的左、右两侧；所述的防爆复合墙体1高度为1600mm，厚度为592mm。
对比例1
直接采用实施例2的混凝土砌块砌成T字形防爆复合墙体。
对比例2
与实施例2基本相同，唯有不同的是，膨胀珍珠岩粉全部替换成胶黏剂。
对比例3
与实施例2基本相同，唯有不同的是，硅酸钙板替换成填充膨胀珍珠岩粉。
对比例4
与实施例2基本相同，唯有不同的是，混凝土砌块制备原料中不含有聚碳酸酯接枝共聚物，其他成分配比不变。
对比例5
与实施例2基本相同，唯有不同的是，混凝土砌块制备原料中不含有炔基化石墨烯/钯复合材料，其他成分配比不变。
对比例6
与实施例2基本相同，唯有不同的是，混凝土砌块制备原料中不含有聚碳酸酯接枝共聚物和炔基化石墨烯/钯复合材料，其他成分配比不变。
防爆性能检测实验
分别将实施例1～3及对比例1～6制备的复合墙体送广东锐鉴建筑检测鉴定有限公司贺州分公司检测其抗爆性能。采用均匀化模型建模方式对混凝土砌块砌块墙体的爆炸效应进行了分析。墙体尺寸为3000mm*3000mm*各样品厚度，爆炸荷载取荷载峰值为0.944MPa，荷载作用时间为0.353ms。检测其抗压强度、抗拉强度、跨中最大位移、跨中最大速度，结果如下表所示。
(1)由实施例1～3的数据可知，随着墙体厚度的增加，墙体的抗压强度和抗拉强度增大，墙体跨中节点位移和速度最大值显著减小，墙体达到最大响应的时间也逐渐减小，即反应周期缩短。这说明增加墙体厚度能够有效地提高墙体的抗爆能力。这是由于在相同的高度下，增大墙体厚度，使得截面的惯性矩增大，而高厚比减小，提高了墙体抵抗平面外荷载的能力。所以，适当提高墙体厚度有利于抵抗爆炸荷载；
(2)由实施例2和对比例1～3可知，实施例2复合墙体的抗压强度、抗剪强度均比未经复合的混凝土砌块墙体、只复合膨胀珍珠岩粉的墙体、只复合硅酸钙板的墙体要高，墙体跨中节点位移和速度最大值显著减小。这是由于硅酸钙板和膨胀珍珠岩粉本身的特性决定了其具有一定的抗暴性能。
(3)由实施例2和对比例4～6可知，实施例2、对比例4、对比例5复合墙体的抗压强度、抗剪强度均比对比例6大，墙体跨中节点位移和速度最大值均比对比例6小；而且，实施例2相比于对比例6的增量均大于对比例4、对比例5相对于对比例6的增量之和。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种防爆复合墙体，其特征在于：由混凝土砌块、硅酸钙板、膨胀珍珠岩粉复合而成；所述的硅酸钙板竖直间隔设置；所述的混凝土砌块堆砌在硅酸钙板四周的外侧和上方，形成混凝土防护层，所述的混凝土防护层与硅酸钙板之间留有间隙；所述的膨胀珍珠岩粉填充于硅酸钙板之间及混凝土防护层与硅酸钙板之间的间隙中；
所述的混凝土砌块由以下重量份的原料制备而成：水泥200~500份、复合纤维30~50份、砂石500~1000份、碎石800~1200份、硅灰20~30份、硅藻土5~15份、聚碳酸酯接枝共聚物11~15份、炔基化石墨烯/钯复合材料1~10份、纳米碳酸钙粉2~4份、偶联剂1~2份、水100~200份；
所述的聚碳酸酯接枝共聚物由聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰胺按质量比为2~5:2:1在熔融状态下搅拌混合而得；
所述的炔基化石墨烯/钯复合材料的制备方法为：在氧化石墨烯上接枝炔丙胺，获得炔基功能化氧化石墨烯；再将钯金属催化剂负载在炔基功能化氧化石墨烯上；其中，氧化石墨烯、不饱和炔基、钯金属催化剂的质量比为1:4:2~3。
2.根据权利要求1所述的防爆复合墙体，其特征在于：所述的复合纤维包括质量比为5~10:1的钢纤维、无碱玻璃纤维。
3.根据权利要求1所述的防爆复合墙体，其特征在于：所述的偶联剂为含氨基硅烷偶联剂。
4.根据权利要求1~3任一项所述的防爆复合墙体，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
A、将水泥、复合纤维、砂石、碎石、硅灰、硅藻土、纳米碳酸钙粉、偶联剂、水混合，搅拌均匀，得混合浆料；将聚碳酸酯接枝共聚物加入混合浆料中，搅拌1~5min后，加入炔基化石墨烯/钯复合材料，继续搅拌1~5min，得混凝土原料，将混凝土原料压制成混凝土砌块，备用；
B、硅酸钙板竖直间隔放置，在硅酸钙板的外侧堆砌混凝土防护层，混凝土防护层与硅酸钙板之间留有间隙；
C、将膨胀珍珠岩粉与胶黏剂混合均匀后，填充在硅酸钙板之间及混凝土防护层与硅酸钙板之间的间隙中，并铺装在硅酸钙板顶部上方；最后在顶部上方的膨胀珍珠岩粉上堆砌混凝土防护层，即得。
5.根据权利要求4所述的防爆复合墙体，其特征在于：所述的硅酸钙板数量为2~10块，厚度为6~24mm。
6.根据权利要求4所述的防爆复合墙体，其特征在于：间隔距离和间隙宽度均为8~12mm。
7.一种根据权利要求1~6任一项所述的防爆复合墙体在蓄电池隔离防护中的应用，其特征在于：所述的防爆复合墙体为T字形防护结构，间隔分布在室内，墙体之间形成过道；蓄电池分别置于“T”字的左、右两侧。
8.根据权利要求7所述的防爆复合墙体在蓄电池隔离防护中的应用，其特征在于：所述的防爆复合墙体高度为1200~1600mm。
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