CN115196921A - 一种防火抗裂普通混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑应用材料混凝土技术领域，尤其涉及一种防火抗裂普通混凝土及其制备方法，包括用于制作混凝土的原料组分和用于提升混凝土紧实度的复合型外加剂，所述原料组分及其重量百分比含量为：水泥：25％～35％、骨料：45％～65％、羟乙基纤维素：3％～4.5％、耐火材料：6％～9％、丙烯酰胺：3％～4.5％、羧甲基纤维素：3％～4.5％、减水剂：1.5％～3％、保水剂：2.25％～4.5％，所述复合型外加剂各组分及其重量百分比含量为：粉煤灰：40％～50％、氧化石墨烯：20％～35％、石灰石粉：10％～30％。本发明确保混凝土具有优良的防火性能及稳定性，在一定程度上保障了混凝土在高温下的保水性、抗压强度和抗裂化能力，降低混凝土出现裂缝的可能，改善混凝土使用功能性，实用性能显著。

Description

一种防火抗裂普通混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑应用材料混凝土技术领域，尤其涉及一种防火抗裂普通混凝土及其制备方法。

背景技术

随着社会的不断进步和经济的高速发展，城市中的高层建筑遍布，以供人们的日常生活起居。在此类工程建设过程中，混凝土则不可或缺的当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶结材料、颗粒状松散集料(也称为骨料)、水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。

目前，随着日常工作和生活中的用电量明显增多，引发火灾的因素也逐渐增多，尤其是针对于高层建筑在发生特大火灾事故时，难以展开有效的救援工作，因此，混凝土作为目前土木工程中用量最大的建筑材料而言，其防火性能对建筑物的火灾行为至关重要。

由于在发生火灾时，建筑物上的高温会造成混凝土的失水，致使混凝土收缩而出现裂纹，在此情形下的混凝土抗压强度大幅降低而发生坍塌，从而造成了建筑物的坍塌，加大了救援难度，无法保障救援人员及居住人员的人身安全。为了提升混凝土的防火性能，而有效提高建筑物的安全性；在现有技术中，人们通常是在混凝土表层涂覆上防火涂料，但是，这样所存在的弊端是：防火涂料易出现脱落，而导致混凝土不具有良好的防火性能，同时，混凝土还存在容易产生裂缝而裂化发生坍塌的可能，为此，我们提供了一种防火抗裂普通混凝土及其制备方法。

发明内容

本发明针对上述所存在的技术问题，提出一种设计合理、制备简单、加工方便、易于操作且能够确保混凝土具有良好的防火性能及使用过程中的稳定性，并在一定程度上有效提高了其在高温下的抗压强度和抗裂化能力，降低混凝土出现裂缝的可能性，改善混凝土使用功能性的一种防火抗裂普通混凝土及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为一种防火抗裂普通混凝土及其制备方法，包括用于制作混凝土的原料组分和用于提升混凝土紧实度的复合型外加剂，所述原料组分及其重量百分比含量为：水泥：25％～35％、骨料：45％～65％、羟乙基纤维素：3％～4.5％、耐火材料：6％～9％、丙烯酰胺：3％～4.5％、羧甲基纤维素：3％～4.5％、减水剂：1.5％～3％、保水剂：2.25％～4.5％，所述复合型外加剂各组分及其重量百分比含量为：粉煤灰：40％～50％、氧化石墨烯：20％～35％、石灰石粉：10％～30％。

作为优选，所述耐火材料为耐火钢纤维。

作为优选，所述水泥为硅酸盐水泥。

作为优选，所述选取的粉煤灰密度大小为2.5g/cm³。

作为优选，所述氧化石墨烯的含量设置为悬浊液总质量的0.1wt％。

作为优选，包括以下制备步骤：

S1、将羧甲基纤维素与丙烯酰胺按照质量比例1：1混合均匀，形成双网格水凝胶，制得备用料①；

S2、将羟乙基纤维素、耐火材料和聚乙烯醇按照质量比例1：2：2混合均匀，制得备用料②；

S3、将保水剂和减水剂按照质量比例3：2混合均匀，制得备用料③；

S4、将备用料①与备用料②进行搅拌混合，使其均匀，制得备用料④；

S5、将备用料④投入到石灰石粉、水泥和骨料中并进行均匀混合，制得备用料⑤；

S6、按照质量比例为1：4的粉煤灰和水泥，投入到备用料⑤中，同时加入氧化石墨烯悬浊液，并按照0.6的水灰比制备混凝土。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

1、本发明提供的一种防火抗裂普通混凝土及其制备方法，所添加的羟乙基纤维素，其具有优良的增稠效果，能够充分配合着所制成的水泥浆而包裹在骨料上，起到良好的胶结作用，提升了混凝土的稳定性，改善混凝土的抗裂性，并有助混凝土在凝固期形成高机械强度；

2、本发明提供的一种防火抗裂普通混凝土及其制备方法，采用羧甲基纤维素和丙烯酰胺间的聚合，可以形成双网格水凝胶，机械强度高，且在高温环境下具有良好的保水性，从而改善了其防火性能，同时改善水泥基材料的抗裂性和韧性；

3、本发明提供的一种防火抗裂普通混凝土及其制备方法，采用粉煤灰和氧化石墨烯的悬浊液间的复合添加，能够提升混凝土的抗压强度和抗负载能力，降低其出现缝隙而发生裂化的可能，对于保证混凝土稳定的安全性带来帮助；借助添加至原料组分中的石灰石粉，能够有改善上混凝土的流动性和粘聚性，改善体系相容性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种防火抗裂普通混凝土及其制备方法的流程结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例，如图1所示，一种防火抗裂普通混凝土及其制备方法，包括用于制作混凝土的原料组分和用于提升混凝土紧实度的复合型外加剂，原料组分及其重量百分比含量为：水泥：25％～35％、骨料：45％～65％、羟乙基纤维素：3％～4.5％、耐火材料：6％～9％、丙烯酰胺：3％～4.5％、羧甲基纤维素：3％～4.5％、减水剂：1.5％～3％、保水剂：2.25％～4.5％，所述复合型外加剂各组分及其重量百分比含量为：粉煤灰：40％～50％、氧化石墨烯：20％～35％、石灰石粉：10％～30％；

具体的说：在混凝土配方中所添加的羟乙基纤维素，其具有优良的增稠效果，能够充分配合着所制成的水泥浆而包裹在骨料上，起到良好的胶结作用，提升了混凝土的稳定性，改善混凝土的抗裂性，并有助混凝土在凝固期形成高机械强度；羧甲基纤维素和丙烯酰胺间的聚合，可以形成双网格水凝胶，机械强度高，且在高温环境下具有良好的保水性，从而改善了其防火性能，同时改善水泥基材料的抗裂性和韧性，提高混凝土的抗拉和抗冲击性能；粉煤灰和氧化石墨烯的悬浊液间的复合添加，能够提升混凝土的抗压强度和抗负载能力，降低其出现缝隙而发生裂化的可能，对于保证混凝土稳定的安全性带来帮助；借助添加至原料组分中的石灰石粉，能够有改善上混凝土的流动性和粘聚性，同时，其提供晶核来加速凝结、降低初始流动度、增大流动度，最终表现为有效改善体系的相容性。

为了有效实现混凝土的防火性能，并确保所浇筑混凝土后的整体强度，耐火材料为耐火钢纤维，其避免了混凝土中骨料与基质在高温状态下发生的涨差，耐高温性能优良，整体强度得到提升。

为了有效完成对混凝土的制备，保证胶凝现象的形成，所选用水泥为硅酸盐水泥，其具有强度高、水化热大、耐磨性较好等特性，以确保混凝土的有效成型，满足使用需求。

为了能够增强混凝土的流动性能和力学性能，选取的粉煤灰密度大小为2.5g/cm³，其与混凝土原料组分中的水泥进行混合，用以提高其黏结能力，提高混凝土的抗压强度，降低其出现裂化的可能性。

为了充分平衡氧化石墨烯对水泥浆的增强效果，氧化石墨烯的含量设置为悬浊液总质量的0.1wt％，其搭配减水剂，协助其在水泥中的分散和进一步提高水泥浆的流动性能。

为了有效完成对防火抗裂化混凝土的获得，包括以下制备步骤：

S1、将羧甲基纤维素与丙烯酰胺按照质量比例1：1混合均匀，形成双网格水凝胶，制得备用料①；

具体的，以N，N-亚甲基双丙烯酰胺做交联剂、过硫酸铵做引发剂，四甲基乙二胺做催化剂，通过热引发，丙烯酰胺单体水溶液则会发生聚合交联反应而生成网状的聚丙酰胺水凝胶，再利用其与羧甲基纤维素混合形成双网格水凝胶，其网格相互交缠，提高了混合凝胶的机械强度并具有良好的保水性，成型便捷，起到良好的防火效果，同时，在一定程度上增加了混凝土成型的强度，抗裂化能力高；

S2、将羟乙基纤维素、耐火材料和双网格水凝胶按照质量比例1：2：2混合均匀，制得备用料②；

具体的，所制备的备用料②为所制备的混凝土提供防火、抗裂化的作用，其中，添加的羟乙基纤维素与水泥作为共同胶结材料，能够充分包裹在骨料上且较为紧密，聚乙烯醇上的活性基团与水泥浆间相互作用，提高砂浆粘结性，进而提升混凝土的稳定性，以降低其出现裂缝的可能，增强抗裂化能力；

S3、将保水剂和减水剂按照质量比例3：2混合均匀，制得备用料③；

具体的，所制备的备用料③能够提高所制备混凝土的强度、硬度和流动性，其中，保水剂为合成有机分子物质，含有改善胶体表面张力的位置，其对混凝土的流动性无负面影响，不引气，不缓凝，使用方便且具有超强保水性；所选用的减水剂可以为醚类、酯类、萘系、脂肪族、聚羧酸减水剂等，其与保水剂配伍好，复配不分层，配合使用后的流动性、粘聚性和保水性更好，易于搅拌、运输、浇捣成型，同时可以获得质量均匀密实的混凝土；

S4、将备用料②与备用料③进行搅拌混合，使其均匀，制得备用料④；

具体的，为备用料④的投入节约时间成本，且各个混合均匀后的备用料再次得到搅拌混合，进一步提升原料组分间的混合度，提高工作进程；

S5、将备用料④投入到石灰石粉、水泥和骨料中并进行均匀混合，制得备用料⑤；

具体的，添加至混凝土中的石灰石粉，一方面来说，由于其颗粒表面致密光滑，吸水能力相对较弱，减小了水泥颗粒之间的摩擦阻力，且可以置换出更多的水分来润滑浆体，增大其流动度，另一方面来说，其具有一定的减水作用，有效改善体系的相容性，从而可以加速水泥尤其是C3S的水化，具体描述为：石灰石粉具有一定的活性，可以与水泥水化产物反应生产碱式碳酸盐，进而加速C3S的水化，也在一定程度上提升了混凝土的硬度，实用性强；

S6、按照质量比例为1：4的粉煤灰和水泥，投入到备用料⑤中，同时加入氧化石墨烯悬浊液，并按照0.6的水灰比制备混凝土；

具体的，步骤2中所添加的减水剂，其能够协助氧化石墨烯在水泥中分散和进一步提高讲题的流动性能，在对氧化石墨烯悬浊液进行添加前，需要进行超声分散，保证其能够与水泥浆进行充分接触；所加入的氧化石墨烯，增强了浆体材料的孔隙机构，降低了孔隙率，同时提高了材料韧性，降低其养护成型后的混凝土出现裂缝的可能，提升承载能力；在利用该配方搭配好原料进行搅拌加工均匀后，利用振动棒密实后再进行相应的养护。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种防火抗裂普通混凝土，其特征在于，包括用于制作混凝土的原料组分和用于提升混凝土紧实度的复合型外加剂，所述原料组分及其重量百分比含量为：水泥：25％～35％、骨料：45％～65％、羟乙基纤维素：3％～4.5％、耐火材料：6％～9％、丙烯酰胺：3％～4.5％、羧甲基纤维素：3％～4.5％、减水剂：1.5％～3％、保水剂：2.25％～4.5％，所述复合型外加剂各组分及其重量百分比含量为：粉煤灰：40％～50％、氧化石墨烯：20％～35％、石灰石粉：10％～30％。

2.根据权利要求1所述的一种防火抗裂普通混凝土，其特征在于，所述耐火材料为耐火钢纤维。

3.根据权利要求1所述的一种防火抗裂普通混凝土，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥。

4.根据权利要求1所述的一种防火抗裂普通混凝土，其特征在于，所述选取的粉煤灰密度大小为2.5g/cm³。

5.根据权利要求1所述的一种防火抗裂普通混凝土，其特征在于，所述氧化石墨烯的含量设置为悬浊液总质量的0.1wt％。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种防火抗裂普通混凝土制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

S1、将羧甲基纤维素与丙烯酰胺按照质量比例1：1混合均匀，形成双网格水凝胶，制得备用料①；

S2、将羟乙基纤维素、耐火材料和聚乙烯醇按照质量比例1：2：2混合均匀，制得备用料②；

S3、将保水剂和减水剂按照质量比例3：2混合均匀，制得备用料③；

S4、将备用料②与备用料③进行搅拌混合，使其均匀，制得备用料④；

S5、将备用料④投入到石灰石粉、水泥和骨料中并进行均匀混合，制得备用料⑤；

S6、按照质量比例为1：4的粉煤灰和水泥，投入到备用料⑤中，同时加入氧化石墨烯悬浊液，并按照0.6的水灰比制备混凝土。

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