CN118005356B - 一种高保塑性抗裂耐火混凝土及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种高保塑性抗裂耐火混凝土及其制备方法和应用，所属混凝土生产技术领域，本发明混凝土采用21mm～40mm改性碎石粗骨料、5mm～20mm改性碎石粗骨料、合成砂、复合石墨粉、泌水抑制剂、水泥和水合理复配拌合，其中，改性碎石粗骨料为碎石粗骨料表面包覆有充质改性物；合成砂由岩砂、电熔镁砂、甲基硅醇钠、热固树脂和沥青合成；泌水抑制剂由淀粉、大豆卵磷和胆固醇制备成片状结构，各成分配合使用具有很好的和易性，无需添加引气剂，避免了引气剂带来的负面缺陷，很好的提高保塑性，抗渗、抗裂和耐火性优异，是高性能混凝土，能够应用于制备桥梁地基、墩台和墩柱，堤坝，房屋建筑地基，工业防火墙，具有良好的实用价值。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高保塑性抗裂耐火混凝土及其制备方法和应用。
背景技术
混凝土是现代建筑物中普遍应用的建筑材料，混凝土是由水泥、砂、石和水为基础原料所合成。其中，不同粒度的砂、石起到骨架的作用，称为骨料；而水泥和水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料颗粒的表面，用于填充骨料颗粒表面的空隙和缺陷；在混凝土硬化之前，水泥浆还起到润滑的作用，提高材料搅拌的和易性，提高材料的均质性；在混凝土硬化成型后，水泥浆具有一定粘结性，能够将骨料凝结在一起，防止开裂。
混凝土的使用性质主要是由原材料的性质和配比决定的，同时也与制备工艺有关。混凝土的一般性能指标包括：混凝土拌合物的和易性（流动性、黏聚性和保水性），和易性是一种综合性能，一般采用坍落度法进行检测；成型过程中的收缩率；混凝土成型后的抗压强度、变形性能、耐久性（抗渗性、保温性、抗冻性、抗侵蚀性）、隔音性、耐火性等。不同的建筑需求，需采用不同特性的混凝土，因此，为了进一步提高混凝土的某些性能，还经常加入有适量的外加剂和掺合料，外加剂如减水剂、引气剂、泵送剂、缓凝剂、早强剂、速凝剂、防水剂、阻锈剂、膨胀剂、防冻剂等；掺合料如粉煤灰、高炉矿渣、沸石粉、硅灰、火山灰等。
然而，各种外加剂和掺合料的复配使用，简单的拌合，还是不能从根本上提高混凝土基础原料的特性，由于各种材料的颗粒大小不同，密度不同，以及成型过程中的泌水、缩水和不均质沉降的问题，混凝土还是存在和易性差及成型质量不均的问题，导致成型后各项指标难以有突破性的提高。另外，混凝土在施工过程中需要不断的拌合，导致大量不均匀的气泡产生，会降低混凝土的和易性及施工质量；而加入引气剂均质成小气泡后，虽然能够提高和易性和降低泌水，但气泡量会降低混凝土的抗裂性和抗渗性，不适用于高强、抗渗、耐火混凝土。
发明内容
针对现有混凝土的和易性难以有突破性提高，以及拌合不可避免的产生气泡，影响混凝土和易性，而添加引气剂则会降低混凝土的抗裂性和抗渗性，不适用于高强、抗渗、耐火混凝土，高质量混凝土的生产仍然存在技术瓶颈问题。本发明提供的一种高保塑性抗裂耐火混凝土及其制备方法和应用，混凝土采用两级改性碎石粗骨料、合成砂细骨料、复合石墨粉、泌水抑制剂、水泥和水合理复配拌合，其中，改性碎石粗骨料为碎石粗骨料表面包覆有充质改性物；合成砂由岩砂、电熔镁砂、甲基硅醇钠、热固树脂和沥青合成；泌水抑制剂由淀粉、大豆卵磷和胆固醇制备成片状结构，各成分配合使用具有很好的和易性，无需添加引气剂，避免了引气剂带来的负面缺陷，很好的提高保塑性，抗渗、抗裂和耐火性优异，是高性能混凝土，能够应用于制备桥梁地基、墩台和墩柱，堤坝，房屋建筑地基，工业防火墙。其具体技术方案如下：
一种高保塑性抗裂耐火混凝土，混凝土包括以下质量份数的原料：21mm～40mm改性碎石粗骨料100份～150份、5mm～20mm改性碎石粗骨料250份～400份、0.2mm～1.0mm合成砂200份～300份、复合石墨粉20份～50份、泌水抑制剂10份～50份、水泥200份～250份和水80份～140份；
改性碎石粗骨料为碎石粗骨料表面包覆有充质改性物；合成砂的成分质量比为：岩砂:电熔镁砂:甲基硅醇钠:热固树脂:沥青=100:（30～50）:（3～8）:（5～10）:（3～8）；泌水抑制剂的成分质量比为：淀粉:大豆卵磷脂:胆固醇=100:（60～80）:（15～20）。
上述技术方案中，改性碎石粗骨料的碎石基质为石英岩、玄武岩、花岗岩和黑青石沉积岩中的一种或多种组合；充质改性物的成分为：聚丙烯酰胺15份～20份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10份～15份、纳米聚脲弹性体0.3份～1份、三甲基硅烷氧基硅酸酯2份～5份、FMEE0.5份～2份、KM-S抗沉淀剂1份～3份、山梨醇硬脂酸酯3份～6份、聚氨酯胶黏剂0.5份～1.5份，质量份数。
上述技术方案中，改性碎石粗骨料的制备方法为：按溶剂:充质改性物=100:（3～10）的质量比，将充质改性物与溶剂进行混合均匀，得到包覆剂，然后按照碎石粗骨料:包覆剂=100:（10～40）的质量比，将包覆剂分2次以上喷洒在碎石粗骨料表面，每次喷洒后，混合均匀，烘干或晒干，之后进行下一次喷洒，直至包覆剂喷洒完，干燥后，得到改性碎石粗骨料；溶剂为水或乙醇水溶液。
上述技术方案中，热固树脂为酚醛树脂、环氧树脂和聚氨酯树脂中的一种或多种组合。
上述技术方案中，合成砂的制备方法为：按质量份数，将岩砂、热固树脂和沥青进行均匀混合，然后加入电熔镁砂，混合均匀后，最后加入甲基硅醇钠，混合均匀后，进行压块，制成块状料，在300℃～400℃进行烧结，得到烧结块，然后粉碎、筛分，得到粒度0.2mm～1.0mm的合成砂。
上述技术方案中，岩砂为石英岩砂、玄武岩砂、花岗岩砂和天然河砂中的一种或多种组合；岩砂的粒度为0.05mm～0.5mm，电熔镁砂的粒度为0.01mm～0.2mm。
上述技术方案中，复合石墨粉的成分质量比为，天然鳞片石墨:人造石墨=100:（30～50）；天然鳞片石墨和人造石墨的粒度为50μm以下；人造石墨为延迟石油焦粉在2400℃～2600℃烧结制备的人造石墨。
上述技术方案中，泌水抑制剂的制备方法为：将淀粉、大豆卵磷脂和胆固醇置于无水乙醇中，混合均匀，得到混合乳液，将混合乳液浆涂布于载体槽中，进行烘干，剥离、粉碎后，制成片状的泌水抑制；泌水抑制剂的片厚不超过0.5mm，所述泌水抑制剂的片径为2mm～20mm。
上述技术方案中，水泥为普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。
上述技术方案中，为了符合特殊使用需要，混凝土还添加有外加剂，外加剂为减水剂、泵送剂、缓凝剂、早强剂、速凝剂、防水剂、阻锈剂、防冻剂中的一种或多种组合。
上述一种高保塑性抗裂耐火混凝土的制备方法，包括如下步骤：
按质量份数，先将0.2mm～1.0mm合成砂200份～300份和复合石墨粉20份～50份进行预混均匀，然后加入21mm～40mm改性碎石粗骨料100份～150份、5mm～20mm改性碎石粗骨料250份～400份、水泥200份～250份和水80份～140份，拌合均匀，最后加入泌水抑制剂10份～50份，进行复配拌合得到高保塑性抗裂耐火混凝土。
上述一种高保塑性抗裂耐火混凝土的应用于制备桥梁地基、墩台、墩柱、堤坝、房屋建筑地基或工业防火墙。
本发明提供的一种高保塑性抗裂耐火混凝土及其制备方法和应用，与现有技术相比，有益效果为：
一、本发明设计改性碎石粗骨料为碎石粗骨料表面包覆有充质改性物；充质改性物能够提高碎石粗骨料的和易性，与其它成分的结合性，另外还能够提高保塑性，改善延缓沉降。充质改性物由聚丙烯酰胺（络合絮凝剂）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（络合絮凝增强剂）、纳米聚脲弹性体（防水耐磨剂）、三甲基硅烷氧基硅酸酯（水泥结合剂）、FMEE（表面活性剂）、KM-S抗沉淀剂（抗沉淀剂分散剂）、山梨醇硬脂酸酯（乳化剂）和聚氨酯胶黏剂组成，经过合理配比，在喷雾附着后，能够形成一种粘附性较好的具有保塑性能的膜层，它能在固-液界面上产生吸附，改变固体粒子表面性质，亲水基团和疏水基团合理配合使用，亲水基团吸附适量水分子形成较厚的水膜层，具有保水性，与水泥和细骨料融合性好，且能够抑制碎石粗骨料表面水泥的水化进程，起到很好的缓凝和保塑效果，降低泌水和收缩；另外，充质改性物还具有自身引气剂的作用，在接触水泡后，能够将水大水泡分散成水沫，提高流动性，且能够保证碎石粗骨料表面产生较少的细小气泡，提高耐火和抗渗性；适量的疏水基团（不能超量）具有一定的防水、抗渗性，各成分结合紧密后，抗渗效果大幅提高。
二、聚丙烯酰胺剪切安定性差，泵送时机械降解严重，耐盐性差，易发生沉淀；因此在碎石粗骨料上提前喷洒聚丙烯酰胺，能够有效分散聚丙烯酰胺，防止混合性差，发生沉淀；另外添加2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、KM-S抗沉淀剂和三甲基硅烷氧基硅酸酯能够与聚丙烯酰胺形成共聚物，提高缓凝作用，不易发生沉降，能够在高温高盐环境下使用。相比于在混凝土拌合时单独添加聚丙烯酰胺，本发明充质改性物具有非常突出的稳定性。
三、黑青石是一种高硬度的石料，但其断面较为光滑，不易于与水泥黏合，因此混凝土中通常不会添加黑青石。本发明设计了充质改性物对碎石粗骨料进行表面改性，进而能够增强黑青石的表面粘合性，容易与水泥结合，解决了黑青石添加不适的问题。
四、本发明设计合成砂由岩砂、电熔镁砂、甲基硅醇钠、热固树脂和沥青经过合理配比，压块、烧结、粉碎复合而成，使岩砂具有更好的耐火性和保水性，其中加入适量甲基硅醇钠具有一定的疏水性，防止合成砂过量吸水发生崩解，甲基硅醇钠还能够提高合成砂的抗渗性。其中，先将岩砂先与树脂和沥青进行均匀混合，然后加入电熔镁砂，能够使电熔镁砂包裹岩砂，提高合成砂的耐火性。合成砂具有表面缺陷能够吸收一定水份，具有良好的保水性，具有缓凝、抗泌水、抗收缩，提高保塑性效果；但为了防止合成砂吸水且在拌合过程中崩解，加入适量甲基硅醇钠，保证合成砂不过量吸水，但不影响合成砂整体的和易性；由于改性碎石粗骨料表面具有充质改性物，具有较好的和易性，因此少量的甲基硅醇钠不会影响粗骨料和细骨料的和易性。
五、本发明设计了特殊成分和结构的泌水抑制剂，采用淀粉、大豆卵磷脂和胆固醇制备片状泌水抑制剂，片状结构的淀粉、大豆卵磷脂和胆固醇具有很好的膜性效果，且具有吸水性，形成吸水和锁水膜，附着在各成分表面，也具有抗沉降性，因此具有很好的泌水抑制效果。另外，亲水基团吸附水分子形成较厚的水膜层，使水泥晶体间的相互接触受到屏蔽，改变了结构形成过程，从而抑制水泥的水化进程，起到缓凝、保塑效果。
六、本发明还设计添加了复合石墨粉，含有天然鳞片石墨和人造石墨，天然鳞片石墨用于附着在其它固体成分表面，起到良好的抑菌、抗渗、耐火、抗酸碱效果；人造石墨的粘性比天然鳞片石墨好，且不是片状结构，能够填充在其它固体成分的缺陷处，降低气孔量，另外，同样具有良好的抑菌、抗渗、耐火、抗酸碱效果。
七、本发明混凝土拌合过程中，先将合成砂与复合石墨粉进行拌合，复合石墨粉能够提高合成砂的流动性，在后续拌合过程中不易受到挤压力、剪切力或摩擦力对合成砂的结构破坏；最后加入泌水抑制剂，能够尽量减少拌合对泌水抑制剂片状结构的破坏，且利用拌合能够适当降低片状尺寸，达到合理配置。
综上，本发明混凝土采用两级改性碎石粗骨料、合成砂细骨料、复合石墨粉、泌水抑制剂、水泥和水合理复配拌合，其中，改性碎石粗骨料为碎石粗骨料表面包覆有充质改性物；合成砂由岩砂、电熔镁砂、甲基硅醇钠、热固树脂和沥青合成；泌水抑制剂由淀粉、大豆卵磷和胆固醇制备成片状结构，各成分配合使用具有很好的和易性，无需添加引气剂，避免了引气剂带来的负面缺陷，很好的提高保塑性，抗渗、抗裂和耐火性优异，是高性能混凝土，能够应用于制备桥梁地基、墩台和墩柱，堤坝，房屋建筑地基，工业防火墙，具有良好的实用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施案例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
一种高保塑性抗裂耐火混凝土，混凝土包括以下质量份数的原料：21mm～40mm改性碎石粗骨料120份、5mm～20mm改性碎石粗骨料300份、0.2mm～1.0mm合成砂250份、复合石墨粉30份、泌水抑制剂25份、水泥220份和水108份。
本实施例的改性碎石粗骨料的碎石基质为石英岩和玄武岩的等质量比混合物；改性碎石粗骨料为碎石粗骨料表面包覆有充质改性物，充质改性物的成分为：聚丙烯酰胺18份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸12份、纳米聚脲弹性体0.5份、三甲基硅烷氧基硅酸酯3份、FMEE1份、KM-S抗沉淀剂2份、山梨醇硬脂酸酯5份、聚氨酯胶黏剂1份，质量份数。改性碎石粗骨料的制备方法为：按溶剂:充质改性物=100:6的质量比，将充质改性物与溶剂进行混合均匀，得到包覆剂，然后按照碎石粗骨料:包覆剂=100:25的质量比，将包覆剂分3次喷洒在碎石粗骨料表面，每次喷洒后，混合均匀，烘干或晒干，之后进行下一次喷洒，直至包覆剂喷洒完，干燥后，得到改性碎石粗骨料；溶剂为水。
本实施例的合成砂的成分质量比为：岩砂:电熔镁砂:甲基硅醇钠:热固树脂:沥青=100:40:5:8:5；热固树脂为酚醛树脂。合成砂的制备方法为：按质量份数，将岩砂、热固树脂和沥青进行均匀混合，然后加入电熔镁砂，混合均匀后，最后加入甲基硅醇钠，混合均匀后，进行压块，制成块状料，在360℃进行烧结，得到烧结块，然后粉碎、筛分，得到粒度0.2mm～1.0mm的合成砂。岩砂为石英岩砂和玄武岩砂的等质量比混合物；岩砂的粒度为0.05mm～0.5mm，电熔镁砂的粒度为0.01mm～0.2mm。
本实施例的复合石墨粉的成分质量比为，天然鳞片石墨:人造石墨=100:40；天然鳞片石墨和人造石墨的粒度为50μm以下；人造石墨为延迟石油焦粉在2600℃烧结制备的人造石墨。
本实施例的泌水抑制剂的成分质量比为：淀粉:大豆卵磷脂:胆固醇=100:70:18；泌水抑制剂的制备方法为：将淀粉、大豆卵磷脂和胆固醇置于无水乙醇中，混合均匀，得到混合乳液，将混合乳液浆涂布于载体槽中，进行烘干，剥离、粉碎后，制成片状的泌水抑制；泌水抑制剂的片厚不超过0.5mm，所述泌水抑制剂的片径为2mm～20mm。
本实施例水泥为普通硅酸盐水泥。
本实施例一种高保塑性抗裂耐火混凝土的制备方法，包括如下步骤：
按质量份数，先将0.2mm～1.0mm合成砂250份和复合石墨粉30份进行预混均匀，然后加入21mm～40mm改性碎石粗骨料120份、5mm～20mm改性碎石粗骨料300份、水泥220份和水108份，拌合均匀，最后加入泌水抑制剂25份，进行复配拌合得到高保塑性抗裂耐火混凝土。
本实施例的高保塑性抗裂耐火混凝土的应用于制备桥梁地基、墩台、墩柱、堤坝、房屋建筑地基或工业防火墙。
实施例2
一种高保塑性抗裂耐火混凝土，混凝土包括以下质量份数的原料：21mm～40mm改性碎石粗骨料150份、5mm～20mm改性碎石粗骨料400份、0.2mm～1.0mm合成砂300份、复合石墨粉50份、泌水抑制剂50份、水泥250份和水140份。
本实施例的改性碎石粗骨料的碎石基质为石英岩、玄武岩和花岗岩的等质量比混合物；改性碎石粗骨料为碎石粗骨料表面包覆有充质改性物，充质改性物的成分为：聚丙烯酰胺20份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸15份、纳米聚脲弹性体1份、三甲基硅烷氧基硅酸酯5份、FMEE2份、KM-S抗沉淀剂3份、山梨醇硬脂酸酯6份、聚氨酯胶黏剂1.5份，质量份数。改性碎石粗骨料的制备方法为：按溶剂:充质改性物=100:10的质量比，将充质改性物与溶剂进行混合均匀，得到包覆剂，然后按照碎石粗骨料:包覆剂=100:40的质量比，将包覆剂分4次喷洒在碎石粗骨料表面，每次喷洒后，混合均匀，烘干或晒干，之后进行下一次喷洒，直至包覆剂喷洒完，干燥后，得到改性碎石粗骨料；溶剂为水。
本实施例的合成砂的成分质量比为：岩砂:电熔镁砂:甲基硅醇钠:热固树脂:沥青=100:50:8:10:8；热固树脂为环氧树脂。合成砂的制备方法为：按质量份数，将岩砂、热固树脂和沥青进行均匀混合，然后加入电熔镁砂，混合均匀后，最后加入甲基硅醇钠，混合均匀后，进行压块，制成块状料，在400℃进行烧结，得到烧结块，然后粉碎、筛分，得到粒度0.2mm～1.0mm的合成砂。岩砂为石英岩砂、玄武岩砂和天然河砂的等质量比混合物；岩砂的粒度为0.05mm～0.5mm，电熔镁砂的粒度为0.01mm～0.2mm。
本实施例的复合石墨粉的成分质量比为，天然鳞片石墨:人造石墨=100:50；天然鳞片石墨和人造石墨的粒度为50μm以下；人造石墨为延迟石油焦粉在2600℃烧结制备的人造石墨。
本实施例的泌水抑制剂的成分质量比为：淀粉:大豆卵磷脂:胆固醇=100:80:20；泌水抑制剂的制备方法为：将淀粉、大豆卵磷脂和胆固醇置于无水乙醇中，混合均匀，得到混合乳液，将混合乳液浆涂布于载体槽中，进行烘干，剥离、粉碎后，制成片状的泌水抑制；泌水抑制剂的片厚不超过0.5mm，所述泌水抑制剂的片径为2mm～20mm。
本实施例水泥为普通硅酸盐水泥。
本实施例一种高保塑性抗裂耐火混凝土的制备方法，包括如下步骤：
按质量份数，先将0.2mm～1.0mm合成砂300份和复合石墨粉50份进行预混均匀，然后加入21mm～40mm改性碎石粗骨料150份、5mm～20mm改性碎石粗骨料400份、水泥250份和水140份，拌合均匀，最后加入泌水抑制剂50份，进行复配拌合得到高保塑性抗裂耐火混凝土。
本实施例的高保塑性抗裂耐火混凝土的应用于制备桥梁地基、墩台、墩柱、堤坝、房屋建筑地基或工业防火墙。
实施例3
一种高保塑性抗裂耐火混凝土，混凝土包括以下质量份数的原料：21mm～40mm改性碎石粗骨料100份、5mm～20mm改性碎石粗骨料250份、0.2mm～1.0mm合成砂200份、复合石墨粉20份、泌水抑制剂10份、水泥200份和水80份。
本实施例的改性碎石粗骨料的碎石基质为石英岩；改性碎石粗骨料为碎石粗骨料表面包覆有充质改性物，充质改性物的成分为：聚丙烯酰胺15份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10份、纳米聚脲弹性体0.3份、三甲基硅烷氧基硅酸酯2份、FMEE0.5份、KM-S抗沉淀剂1份、山梨醇硬脂酸酯3份、聚氨酯胶黏剂0.5份，质量份数。改性碎石粗骨料的制备方法为：按溶剂:充质改性物=100:3的质量比，将充质改性物与溶剂进行混合均匀，得到包覆剂，然后按照碎石粗骨料:包覆剂=100:10的质量比，将包覆剂分2次喷洒在碎石粗骨料表面，每次喷洒后，混合均匀，烘干或晒干，之后进行下一次喷洒，直至包覆剂喷洒完，干燥后，得到改性碎石粗骨料；溶剂为水。
本实施例的合成砂的成分质量比为：岩砂:电熔镁砂:甲基硅醇钠:热固树脂:沥青=100:30:3:5:3；热固树脂为聚氨酯树脂。合成砂的制备方法为：按质量份数，将岩砂、热固树脂和沥青进行均匀混合，然后加入电熔镁砂，混合均匀后，最后加入甲基硅醇钠，混合均匀后，进行压块，制成块状料，在300℃进行烧结，得到烧结块，然后粉碎、筛分，得到粒度0.2mm～1.0mm的合成砂。岩砂为石英岩砂和天然河砂的等质量比混合物；岩砂的粒度为0.05mm～0.5mm，电熔镁砂的粒度为0.01mm～0.2mm。
本实施例的复合石墨粉的成分质量比为，天然鳞片石墨:人造石墨=100:30；天然鳞片石墨和人造石墨的粒度为50μm以下；人造石墨为延迟石油焦粉在2400℃烧结制备的人造石墨。
本实施例的泌水抑制剂的成分质量比为：淀粉:大豆卵磷脂:胆固醇=100:60:15；泌水抑制剂的制备方法为：将淀粉、大豆卵磷脂和胆固醇置于无水乙醇中，混合均匀，得到混合乳液，将混合乳液浆涂布于载体槽中，进行烘干，剥离、粉碎后，制成片状的泌水抑制；泌水抑制剂的片厚不超过0.5mm，所述泌水抑制剂的片径为2mm～20mm。
本实施例水泥为普通硅酸盐水泥。
本实施例一种高保塑性抗裂耐火混凝土的制备方法，包括如下步骤：
按质量份数，先将0.2mm～1.0mm合成砂200份和复合石墨粉20份进行预混均匀，然后加入21mm～40mm改性碎石粗骨料100份、5mm～20mm改性碎石粗骨料250份、水泥200份和水80份，拌合均匀，最后加入泌水抑制剂10份，进行复配拌合得到高保塑性抗裂耐火混凝土。
本实施例的高保塑性抗裂耐火混凝土的应用于制备桥梁地基、墩台、墩柱、堤坝、房屋建筑地基或工业防火墙。
实施例4
一种高保塑性抗裂耐火混凝土，混凝土包括以下质量份数的原料：21mm～40mm改性碎石粗骨料140份、5mm～20mm改性碎石粗骨料350份、0.2mm～1.0mm合成砂280份、复合石墨粉40份、泌水抑制剂40份、水泥240份和水115份。
本实施例的改性碎石粗骨料的碎石基质为玄武岩和黑青石沉积岩的混合物，混合比例为玄武岩:黑青石沉积岩=3:1；改性碎石粗骨料为碎石粗骨料表面包覆有充质改性物，充质改性物的成分为：聚丙烯酰胺18份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸14份、纳米聚脲弹性体0.8份、三甲基硅烷氧基硅酸酯4份、FMEE1.5份、KM-S抗沉淀剂2.5份、山梨醇硬脂酸酯5份、聚氨酯胶黏剂1.2份，质量份数。改性碎石粗骨料的制备方法为：按溶剂:充质改性物=100:8的质量比，将充质改性物与溶剂进行混合均匀，得到包覆剂，然后按照碎石粗骨料:包覆剂=100:35的质量比，将包覆剂分4次喷洒在碎石粗骨料表面，每次喷洒后，混合均匀，烘干或晒干，之后进行下一次喷洒，直至包覆剂喷洒完，干燥后，得到改性碎石粗骨料；溶剂为乙醇水溶液，乙醇占10%体积。
本实施例的合成砂的成分质量比为：岩砂:电熔镁砂:甲基硅醇钠:热固树脂:沥青=100:45:7:8:7；热固树脂为酚醛树脂和环氧树脂等质量比混合物。合成砂的制备方法为：按质量份数，将岩砂、热固树脂和沥青进行均匀混合，然后加入电熔镁砂，混合均匀后，最后加入甲基硅醇钠，混合均匀后，进行压块，制成块状料，在380℃进行烧结，得到烧结块，然后粉碎、筛分，得到粒度0.2mm～1.0mm的合成砂。岩砂为天然河砂；岩砂的粒度为0.05mm～0.5mm，电熔镁砂的粒度为0.01mm～0.2mm。
本实施例的复合石墨粉的成分质量比为，天然鳞片石墨:人造石墨=100:45；天然鳞片石墨和人造石墨的粒度为50μm以下；人造石墨为延迟石油焦粉在2500℃烧结制备的人造石墨。
本实施例的泌水抑制剂的成分质量比为：淀粉:大豆卵磷脂:胆固醇=100:75:18；泌水抑制剂的制备方法为：将淀粉、大豆卵磷脂和胆固醇置于无水乙醇中，混合均匀，得到混合乳液，将混合乳液浆涂布于载体槽中，进行烘干，剥离、粉碎后，制成片状的泌水抑制；泌水抑制剂的片厚不超过0.5mm，所述泌水抑制剂的片径为2mm～20mm。
本实施例水泥为硅酸盐水泥。
本实施例一种高保塑性抗裂耐火混凝土的制备方法，包括如下步骤：
按质量份数，先将0.2mm～1.0mm合成砂280份和复合石墨粉40份进行预混均匀，然后加入21mm～40mm改性碎石粗骨料140份、5mm～20mm改性碎石粗骨料350份、水泥240份和水115份，拌合均匀，最后加入泌水抑制剂40份，进行复配拌合得到高保塑性抗裂耐火混凝土。
本实施例的高保塑性抗裂耐火混凝土的应用于制备桥梁地基、墩台、墩柱、堤坝、房屋建筑地基或工业防火墙。
实施例5
一种高保塑性抗裂耐火混凝土，混凝土包括以下质量份数的原料：21mm～40mm改性碎石粗骨料100份、5mm～20mm改性碎石粗骨料400份、0.2mm～1.0mm合成砂200份、复合石墨粉50份、泌水抑制剂10份、水泥250份和水95份。
本实施例的改性碎石粗骨料的碎石基质为玄武岩；改性碎石粗骨料为碎石粗骨料表面包覆有充质改性物，充质改性物的成分为：聚丙烯酰胺20份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10份、纳米聚脲弹性体1份、三甲基硅烷氧基硅酸酯2份、FMEE2份、KM-S抗沉淀剂1份、山梨醇硬脂酸酯6份、聚氨酯胶黏剂0.5份，质量份数。改性碎石粗骨料的制备方法为：按溶剂:充质改性物=100:10的质量比，将充质改性物与溶剂进行混合均匀，得到包覆剂，然后按照碎石粗骨料:包覆剂=100:10的质量比，将包覆剂分2次喷洒在碎石粗骨料表面，每次喷洒后，混合均匀，烘干或晒干，之后进行下一次喷洒，直至包覆剂喷洒完，干燥后，得到改性碎石粗骨料；溶剂为乙醇水溶液，乙醇占15%体积。
本实施例的合成砂的成分质量比为：岩砂:电熔镁砂:甲基硅醇钠:热固树脂:沥青=100:50:3:10:3；热固树脂为酚醛树脂和聚氨酯树脂的等质量比混合物。合成砂的制备方法为：按质量份数，将岩砂、热固树脂和沥青进行均匀混合，然后加入电熔镁砂，混合均匀后，最后加入甲基硅醇钠，混合均匀后，进行压块，制成块状料，在400℃进行烧结，得到烧结块，然后粉碎、筛分，得到粒度0.2mm～1.0mm的合成砂。岩砂为石英岩砂、玄武岩砂、花岗岩砂和天然河砂的等质量比混合物；岩砂的粒度为0.05mm～0.5mm，电熔镁砂的粒度为0.01mm～0.2mm。
本实施例的复合石墨粉的成分质量比为，天然鳞片石墨:人造石墨=100:30；天然鳞片石墨和人造石墨的粒度为50μm以下；人造石墨为延迟石油焦粉在2600℃烧结制备的人造石墨。
本实施例的泌水抑制剂的成分质量比为：淀粉:大豆卵磷脂:胆固醇=100:60:20；泌水抑制剂的制备方法为：将淀粉、大豆卵磷脂和胆固醇置于无水乙醇中，混合均匀，得到混合乳液，将混合乳液浆涂布于载体槽中，进行烘干，剥离、粉碎后，制成片状的泌水抑制；泌水抑制剂的片厚不超过0.5mm，所述泌水抑制剂的片径为2mm～20mm。
本实施例水泥为普通硅酸盐水泥。
本实施例混凝土还添加有3份防冻剂和5份缓凝剂，防冻剂为氯盐阻锈类防冻剂，缓凝剂为焦磷酸钠缓凝剂。
本实施例一种高保塑性抗裂耐火混凝土的制备方法，包括如下步骤：
按质量份数，先将0.2mm～1.0mm合成砂200份和复合石墨粉50份进行预混均匀，然后加入21mm～40mm改性碎石粗骨料100份、5mm～20mm改性碎石粗骨料400份、水泥250份和水95份，拌合均匀，最后加入泌水抑制剂10份，进行复配拌合得到高保塑性抗裂耐火混凝土。
本实施例的高保塑性抗裂耐火混凝土的应用于制备桥梁地基、墩台、墩柱、堤坝、房屋建筑地基或工业防火墙。
实施例6
一种高保塑性抗裂耐火混凝土，混凝土包括以下质量份数的原料：21mm～40mm改性碎石粗骨料150份、5mm～20mm改性碎石粗骨料250份、0.2mm～1.0mm合成砂300份、复合石墨粉20份、泌水抑制剂15份、水泥200份和水80份。
本实施例的改性碎石粗骨料的碎石基质为玄武岩和花岗岩的等质量比混合物；改性碎石粗骨料为碎石粗骨料表面包覆有充质改性物，充质改性物的成分为：聚丙烯酰胺15份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸15份、纳米聚脲弹性体0.3份、三甲基硅烷氧基硅酸酯5份、FMEE0.5份、KM-S抗沉淀剂3份、山梨醇硬脂酸酯3份、聚氨酯胶黏剂1.5份，质量份数。改性碎石粗骨料的制备方法为：按溶剂:充质改性物=100:3的质量比，将充质改性物与溶剂进行混合均匀，得到包覆剂，然后按照碎石粗骨料:包覆剂=100:40的质量比，将包覆剂分5次喷洒在碎石粗骨料表面，每次喷洒后，混合均匀，烘干或晒干，之后进行下一次喷洒，直至包覆剂喷洒完，干燥后，得到改性碎石粗骨料；溶剂为水。
本实施例的合成砂的成分质量比为：岩砂:电熔镁砂:甲基硅醇钠:热固树脂:沥青=100:30:8:5:8；热固树脂为酚醛树脂、环氧树脂和聚氨酯树脂的等质量比混合物。合成砂的制备方法为：按质量份数，将岩砂、热固树脂和沥青进行均匀混合，然后加入电熔镁砂，混合均匀后，最后加入甲基硅醇钠，混合均匀后，进行压块，制成块状料，在340℃进行烧结，得到烧结块，然后粉碎、筛分，得到粒度0.2mm～1.0mm的合成砂。岩砂为石英岩砂、花岗岩砂和天然河砂的混合物，混合比例为石英岩砂:花岗岩砂:天然河砂=2:1:3；岩砂的粒度为0.05mm～0.5mm，电熔镁砂的粒度为0.01mm～0.2mm。
本实施例的复合石墨粉的成分质量比为，天然鳞片石墨:人造石墨=100:50；天然鳞片石墨和人造石墨的粒度为50μm以下；人造石墨为延迟石油焦粉在2450℃烧结制备的人造石墨。
本实施例的泌水抑制剂的成分质量比为：淀粉:大豆卵磷脂:胆固醇=100:80:15；泌水抑制剂的制备方法为：将淀粉、大豆卵磷脂和胆固醇置于无水乙醇中，混合均匀，得到混合乳液，将混合乳液浆涂布于载体槽中，进行烘干，剥离、粉碎后，制成片状的泌水抑制；泌水抑制剂的片厚不超过0.5mm，所述泌水抑制剂的片径为2mm～20mm。
本实施例水泥为硅酸盐水泥。
本实施例混凝土还添加有5份减水剂和8份速凝剂，减水剂为粉末聚羧酸酯减水剂，速凝剂为偏铝酸钠速凝剂。
本实施例一种高保塑性抗裂耐火混凝土的制备方法，包括如下步骤：
按质量份数，先将0.2mm～1.0mm合成砂300份和复合石墨粉20份进行预混均匀，然后加入21mm～40mm改性碎石粗骨料150份、5mm～20mm改性碎石粗骨料250份、水泥200份和水80份，拌合均匀，最后加入泌水抑制剂15份，进行复配拌合得到高保塑性抗裂耐火混凝土。
本实施例的高保塑性抗裂耐火混凝土的应用于制备桥梁地基、墩台、墩柱、堤坝、房屋建筑地基或工业防火墙。
制备对比例1
混凝土包括以下质量份数的原料：21mm～40mm碎石粗骨料120份、5mm～20mm碎石粗骨料300份、0.2mm～1.0mm合成砂250份、复合石墨粉30份、泌水抑制剂25份、水泥220份和水108份。碎石粗骨料不进行改性。其它参数和方法同实施例1。
制备对比例2
混凝土包括以下质量份数的原料：21mm～40mm碎石粗骨料120份、5mm～20mm碎石粗骨料300份、0.2mm～1.0mm石英岩砂90份、0.2mm～1.0mm玄武岩砂90份、0.2mm～1.0mm电熔镁砂70份、复合石墨粉30份、泌水抑制剂25份、水泥220份和水108份。不制备合成砂。其它参数和方法同实施例1。
制备对比例3
混凝土包括以下质量份数的原料：21mm～40mm改性碎石粗骨料120份、5mm～20mm改性碎石粗骨料300份、0.2mm～1.0mm合成砂250份、复合石墨粉30份、水泥220份和水108份。不添加泌水抑制剂。其它参数和方法同实施例1。
制备对比例4
混凝土包括以下质量份数的原料：21mm～40mm碎石粗骨料120份、5mm～20mm碎石粗骨料300份、0.2mm～1.0mm石英岩砂90份、0.2mm～1.0mm玄武岩砂90份、0.2mm～1.0mm电熔镁砂70份、复合石墨粉30份、水泥220份和水108份。碎石粗骨料不进行改性，不制备合成砂，不添加泌水抑制剂。其它参数和方法同实施例1。
将上述实施例1至实施例6的混凝土，对比例1至对比例4的混凝土进行如下测试。
一、取300mm喇叭状的塌落度桶，将混凝土拌合物分三次装入塌落度桶中，每次装入后用力敲击侧壁，保证内部密实无缝隙；装密实混凝土后，将塌落度桶拔离，观测塌落现象，计算塌落度：用桶高数值剪去塌落后混凝土最高点的高度，即为塌落度。在30℃、50℃的温度下测1h、4h时坍落度变化量；测试结果如下表1所示：
表1 坍落度变化量检测结果
由上述结果可知，实施例1至实施例6的混凝土塑性好，坍落度在70mm～80mm左右，流动性好，适合泵送浇筑，在1h至4h坍落变化不大，说明粘结性很好；改性后的碎石粗骨料与合成砂配合使用和易性保塑性大幅提高。
二、将混凝土拌合物置入100×100×500mm的试模，振捣后在混凝土表面覆盖保鲜膜，在覆盖保鲜膜后的12h、24h、48h、72h测算混凝土的收缩率，观察泌水现象，结果如下表2所示：
表2 收缩率测试结果
由上述结果可知，实施例1至实施例6的混凝土中，制备合成砂的收缩率相对较低，保水性很好，没有泌水。另外，添加泌水抑制剂后的混凝土，无泌水现象，能够很好的防止泌水，保水性较好。
三、根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》检测各实施例混凝土未出现渗水的最大静水压力（MPa），结果如下表3所示：
表3 未出现渗水的最大静水压力检测结果
由上述结果可知，改性后的碎石粗骨料与合成砂配合使用，和易性、结合度更好，抗渗水性能更高。
四、将混凝土试块用岩相切割机切割成100×100×15mm样块，打磨至表面光滑后，按照测试要求对混凝土试块表面进行处理，测定内部气孔数量、含气量、气孔比表面积；测试结果如下表4所示：
表4 内部气孔检测结果
由上述结果可知，改性后的碎石粗骨料、合成砂配合使用与泌水抑制剂配合使用，无需添加引气剂，也能够使混凝土中的大气泡变成很多小气泡，提高和易性，且含气量较少。
五、将混凝土试件，参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》测试混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，观察是否产生裂缝，并记录裂缝的长度，测试结果如下表5所示：
表5 抗裂性能测试结果
由上述结果可知，实施例1至实施例6的混凝土力学性能很好，其中，改性后的碎石粗骨料、合成砂配合使用，使混凝土各成分的结合更加紧密，抗压强度和劈裂抗拉强度更高。
六、将混凝土在1300℃进行烧结处理30min，线收缩率和抗压强度结果如下表6所示：
表6 1300℃线收缩率结果
由上述结果可知，改性后的碎石粗骨料、合成砂配合泌水抑制剂使用，混凝土和易性好，结合性好，能够提高混凝土紧实性，尤其是合成砂内部均布耐火材料，提高合成砂的耐火性，附加石墨粉提高其它成分表面的耐火性，使混凝土综合耐火性大幅提高。
Claims (8)
1.一种高保塑性抗裂耐火混凝土，其特征在于，混凝土包括以下质量份数的原料：21mm～40mm改性碎石粗骨料100份～150份、5mm～20mm改性碎石粗骨料250份～400份、0.2mm～1.0mm合成砂200份～300份、复合石墨粉20份～50份、泌水抑制剂10份～50份、水泥200份～250份和水80份～140份；
所述改性碎石粗骨料为碎石粗骨料表面包覆有充质改性物；所述充质改性物的成分组成质量份数为：聚丙烯酰胺15份～20份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10份～15份、纳米聚脲弹性体0.3份～1份、三甲基硅烷氧基硅酸酯2份～5份、FMEE0.5份～2份、KM-S抗沉淀剂1份～3份、山梨醇硬脂酸酯3份～6份、聚氨酯胶黏剂0.5份～1.5份；所述合成砂的成分质量比为：岩砂:电熔镁砂:甲基硅醇钠:热固树脂:沥青=100:（30～50）:（3～8）:（5～10）:（3～8）；所述合成砂的制备方法为：按质量份数，将岩砂、热固树脂和沥青进行均匀混合，然后加入电熔镁砂，混合均匀后，最后加入甲基硅醇钠，混合均匀后，进行压块，制成块状料，在300℃～400℃进行烧结，得到烧结块，然后粉碎、筛分，得到粒度0.2mm～1.0mm的合成砂；
所述复合石墨粉的成分质量比为，天然鳞片石墨:人造石墨=100:（30～50）；所述天然鳞片石墨和人造石墨的粒度为50μm以下；所述人造石墨为延迟石油焦粉在2400℃～2600℃烧结制备的人造石墨；
所述泌水抑制剂的成分质量比为：淀粉:大豆卵磷脂:胆固醇=100:（60～80）:（15～20）。
2.根据权利要求1所述的一种高保塑性抗裂耐火混凝土，其特征在于，所述改性碎石粗骨料的碎石基质为石英岩、玄武岩、花岗岩和黑青石沉积岩中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1或2所述的一种高保塑性抗裂耐火混凝土，其特征在于，所述改性碎石粗骨料的制备方法为：按溶剂:充质改性物=100:（3～10）的质量比，将充质改性物与溶剂进行混合均匀，得到包覆剂，然后按照碎石粗骨料:包覆剂=100:（10～40）的质量比，将包覆剂分2次以上喷洒在碎石粗骨料表面，每次喷洒后，混合均匀，烘干或晒干，之后进行下一次喷洒，直至包覆剂喷洒完，干燥后，得到改性碎石粗骨料；所述溶剂为水或乙醇水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种高保塑性抗裂耐火混凝土，其特征在于，所述热固树脂为酚醛树脂、环氧树脂和聚氨酯树脂中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的一种高保塑性抗裂耐火混凝土，其特征在于，所述岩砂为石英岩砂、玄武岩砂、花岗岩砂和天然河砂中的一种或多种组合；所述岩砂的粒度为0.05mm～0.5mm，电熔镁砂的粒度为0.01mm～0.2mm。
6.根据权利要求1所述的一种高保塑性抗裂耐火混凝土，其特征在于，所述泌水抑制剂的制备方法为：将淀粉、大豆卵磷脂和胆固醇置于无水乙醇中，混合均匀，得到混合乳液，将混合乳液浆涂布于载体槽中，进行烘干，剥离、粉碎后，制成片状的泌水抑制；所述泌水抑制剂的片厚不超过0.5mm，所述泌水抑制剂的片径为2mm～20mm。
7.权利要求1所述的一种高保塑性抗裂耐火混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按质量份数，先将0.2mm～1.0mm合成砂200份～300份和复合石墨粉20份～50份进行预混均匀，然后加入21mm～40mm改性碎石粗骨料100份～150份、5mm～20mm改性碎石粗骨料250份～400份、水泥200份～250份和水80份～140份，拌合均匀，最后加入泌水抑制剂10份～50份，进行复配拌合得到高保塑性抗裂耐火混凝土。
8.权利要求1所述的一种高保塑性抗裂耐火混凝土的应用，其特征在于，混凝土应用于制备桥梁地基、墩台、墩柱、堤坝、房屋建筑地基或工业防火墙。
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