CN115124291A - 一种耐高温混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土技术领域，提出了一种耐高温混凝土，按照质量份包括以下组分：水泥200‑250份、粉煤灰150‑180份、矿粉80‑100份、火山岩800‑1000份、矿渣400‑450份、煤制油300‑400份、微硅粉300‑600份、减水剂15‑20份、钢渣粉300‑400份、碳化钛硅粉100‑200份、铬铁渣100‑200份、纤维4‑8份、水170‑200份。本发明还提出了一种耐高温混凝土的制备方法。通过上述技术方案，解决了现有技术中的混凝土耐高温性能差，火灾导致结构破坏严重的问题。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体的，涉及一种耐高温混凝土及其制备方法。
背景技术
据统计，2020年全国火灾发生约25万起，其中较大火灾近一百起，造成人员伤亡上千人。建筑火灾会带来环境污染，造成人员伤亡。房屋等建筑都是以混凝土为主体材料，当火灾发生时，高温会直接作用与外部混凝土上，但是混凝土的耐高温和耐火性较差。当发生火灾时，随着温度的变化，混凝土的力学性能逐渐发生变化。当温度升高时，毛细孔开始失去水分，结构变得更紧密，强度会有所增大，但是当温度升高到800℃以上时，结构变得松散，会发生开裂，力学性能降低，混凝土的内部结构发生破坏，导致混凝土结构逐渐酥化，最后丧失承载能力。
发明内容
本发明提出一种耐高温混凝土及其制备方法，解决了现有技术中的混凝土耐高温性能差，火灾导致结构破坏严重的问题。
本发明的技术方案如下：
一种耐高温混凝土，按照质量份包括以下组分：水泥200-250份、粉煤灰150-180份、矿粉80-100份、火山岩800-1000份、矿渣400-450份、煤制油300-400份、微硅粉300-600份、减水剂15-20份、钢渣粉300-400份、碳化钛硅粉100-200份、铬铁渣100-200份、纤维4-8份、水170-200份。
作为进一步的技术方案，所述微硅粉、碳化钛硅粉、铬铁渣的质量比为3：1：1。
作为进一步的技术方案，所述纤维为碳纤维、石墨烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维中的一种或多种。
作为进一步的技术方案，所述纤维为碳纤维和玻璃纤维的混合物；
或所述纤维为石墨烯纤维和玻璃纤维的混合物。
本发明中碳纤维和玻璃纤维混合物时能够同时提高混凝土的强度和耐高温性能。
作为进一步的技术方案，所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘磺酸盐减水剂、木质素磺酸盐减水剂中的一种或多种。
作为进一步的技术方案，所述微硅粉包括1份粒径20-30μm的微硅粉和9份粒径大于45μm的微硅粉。
本发明中通过不同粒径的微硅粉的添加，能够改善体系颗粒级配区间，提高混凝土的密实性，进一步提高了混凝土的力学性能。另一方面微硅粉在收到高温时能够在一定程度上保持混凝土内部的温度和湿度平衡，可以缓和水分受到高温时发生的突变。
本发明还提出一种耐高温混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将钢渣粉、铬铁渣、碳化钛硅粉混合均匀后粉磨得到第一混合物；
S2、向第一混合物中加入微硅粉混合均匀得到第二混合物；
S3、将其他原料混合均匀，得到第三混合物；
S4、向第三混合物中加入第二混合物，混合均匀，得到耐高温混凝土。
作为进一步的技术方案，所述步骤S1中，粉磨至比表面积在300m2/kg以上。
本发明首先将钢渣、铬铁渣、碳化钛硅粉混合后粉磨，能够改善碳化钛硅粉与基料的亲和性，避免在高温时产生的热不相容性差异产生的热应力，在一定程度上保护混凝土的内部结构。本发明的制备方法中，分步混合改善混合时的团聚问题，提高混凝土的力学性能。
本发明的有益效果为：
1、本发明利用钢渣、铬铁渣、微硅粉等固废材料，配合纤维、碳化钛硅粉，制备得到的混凝土常温下抗压强度和抗折强度较高，而且耐高温性能稳定，1000℃高温热处理后，强度变化幅度很小，不易开裂，适用于温度变化剧烈的场景。
2、本发明中通过微硅粉、铬铁渣、碳化钛硅粉复配，大幅度提高了混凝土的耐高温性能。加入铬铁渣和碳化钛硅粉，提高了混凝土的强度以及承受高温的能力，而通过微硅粉能够提高混凝土的密实度，提高力学性能，但是当温度升高到800℃以上后，尤其在1000℃热处理时，微硅粉与基料之间的密实度降低，结构变得松散，但是由于碳化钛硅粉的加入，能够缓解高温时混凝土结构的大幅度变化，减少开裂的发生，在一定程度上稳定力学性能。本发明中将微硅粉、铬铁渣和碳化钛硅粉协同作用，使得混凝土的力学性能和耐高温性能进一步提高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
一种耐高温混凝土：水泥200份、粉煤灰150份、矿粉80份、火山岩800份、矿渣400份、煤制油300份、微硅粉350份、聚羧酸系减水剂16份、钢渣粉400份、碳化钛硅粉100份、铬铁渣200份、碳纤维4份、水170份；
微硅粉为粒径大于45μm的微硅粉；
将上述原料混合均匀后得到耐高温混凝土。
将上述混凝土制成边长为150mm的立方体试块，养护28天后取出干燥，室温抗压强度44MPa，抗折强度5.7MPa，1000℃热处理1小时后冷却到室温再次测试抗压强度36MPa。
实施例2
一种耐高温混凝土：水泥200份、粉煤灰150份、矿粉100份、火山岩800份、矿渣400份、煤制油300份、微硅粉350份、聚羧酸系减水剂16份、钢渣粉400份、碳化钛硅粉100份、铬铁渣200份、碳纤维2份、玻璃纤维2份、水180份；
微硅粉为粒径大于45μm的微硅粉；
将上述原料混合均匀后得到耐高温混凝土。
将上述混凝土制成边长为150mm的立方体试块，养护28天后取出干燥，室温抗压强度43MPa，抗折强度5.5MPa，1000℃热处理1小时后冷却到室温再次测试抗压强度36MPa。
实施例3
一种耐高温混凝土：水泥250份、粉煤灰180份、矿粉100份、火山岩1000份、矿渣450份、煤制油400份、微硅粉600份、聚羧酸系减水剂20份、钢渣粉300份、碳化钛硅粉200份、铬铁渣200份、碳纤维4份、玻璃纤维4份、水200份；
微硅粉包括粒径20-30μm的微硅粉和粒径大于45μm的微硅粉，两者的比例为1:9；
将上述原料混合均匀后得到耐高温混凝土。
将上述混凝土制成边长为150mm的立方体试块，养护28天后取出干燥，室温抗压强度47MPa，抗折强度6.0MPa，1000℃热处理1小时后冷却到室温再次测试抗压强度39MPa。
实施例4
一种耐高温混凝土：水泥230份、粉煤灰150份、矿粉100份、火山岩1000份、矿渣430份、煤制油340份、微硅粉300份、聚羧酸系减水剂18份、钢渣粉300份、碳化钛硅粉150份、铬铁渣150份、石墨烯纤维4份、玻璃纤维4份、水170份；
微硅粉包括粒径20-30μm的微硅粉和粒径大于45μm的微硅粉，两者的比例为1:9；
将上述原料混合均匀后得到耐高温混凝土。
将上述混凝土制成边长为150mm的立方体试块，养护28天后取出干燥，室温抗压强度49MPa，抗折强度6.1MPa，1000℃热处理1小时后冷却到室温再次测试抗压强度42MPa。
实施例5
一种耐高温混凝土：水泥250份、粉煤灰160份、矿粉90份、火山岩900份、矿渣420份、煤制油360份、微硅粉600份、聚羧酸系减水剂20份、钢渣粉300份、碳化钛硅粉200份、铬铁渣200份、碳纤维4份、玻璃纤维4份、水190份；
微硅粉包括粒径20-30μm的微硅粉和粒径大于45μm的微硅粉，两者的比例为1:9；
制备方法：
S1、将钢渣粉、铬铁渣、碳化钛硅粉混合均匀后粉磨至比表面积在300m2/kg以上，得到第一混合物；
S2、向第一混合物中加入微硅粉混合均匀得到第二混合物；
S3、将其他原料混合均匀，得到第三混合物；
S4、向第三混合物中加入第二混合物，混合均匀，得到耐高温混凝土。
将上述混凝土制成边长为150mm的立方体试块，养护28天后取出干燥，室温抗压强度52MPa，抗折强度6.5MPa，1000℃热处理1小时后冷却到室温再次测试抗压强度45MPa。
对比例1
与实施例5相比，将碳化钛硅粉和铬铁渣用等量的钢渣粉代替，并相应的对制备方法进行调整，其他与实施例5相同。
将上述混凝土制成边长为150mm的立方体试块，养护28天后取出干燥，室温抗压强度45MPa，抗折强度5.8MPa，1000℃热处理1小时后冷却到室温再次测试抗压强度38MPa。
对比例2
与实施例5相比，将碳化钛硅粉用量的钢渣粉代替，并相应的对制备方法进行调整，其他与实施例5相同。
将上述混凝土制成边长为150mm的立方体试块，养护28天后取出干燥，室温抗压强度48MPa，抗折强度6.1MPa，1000℃热处理1小时后冷却到室温再次测试抗压强度41MPa。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)
1.一种耐高温混凝土，其特征在于，按照质量份包括以下组分：水泥200-250份、粉煤灰150-180份、矿粉80-100份、火山岩800-1000份、矿渣400-450份、煤制油300-400份、微硅粉300-600份、减水剂15-20份、钢渣粉300-400份、碳化钛硅粉100-200份、铬铁渣100-200份、纤维4-8份、水170-200份。
2.根据权利要求1所述的耐高温混凝土，其特征在于，所述微硅粉、碳化钛硅粉、铬铁渣的质量比为3：1：1。
3.根据权利要求1所述的耐高温混凝土，其特征在于，所述纤维为碳纤维、石墨烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的耐高温混凝土，其特征在于，所述纤维为碳纤维和玻璃纤维的混合物；
或所述纤维为石墨烯纤维和玻璃纤维的混合物。
5.根据权利要求1所述的耐高温混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘磺酸盐减水剂、木质素磺酸盐减水剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的耐高温混凝土，其特征在于，所述微硅粉包括1份粒径20-30μm的微硅粉和9份粒径大于45μm的微硅粉。
7.一种如权利要求1所述的耐高温混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将钢渣粉、铬铁渣、碳化钛硅粉混合均匀后粉磨得到第一混合物；
S2、向第一混合物中加入微硅粉混合均匀得到第二混合物；
S3、将其他原料混合均匀，得到第三混合物；
S4、向第三混合物中加入第二混合物，混合均匀，得到耐高温混凝土。
8.根据权利要求7所述的耐高温混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，粉磨至比表面积在300m2/kg以上。
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