CN1279220A - 一种水泥基复合材料及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明水泥基复合材料的原料组成按重量份数为水泥基体100份、聚丙烯短纤维0.01～0.1份、减水剂0.01～0.1份,其中水泥基体为水泥和细砂组合物,水泥、细砂和石子组合物或水泥、细砂、石子和无机活性矿粉组合物。无机活性矿粉为硅灰石粉、沸石粉、粉煤灰、磨细矿渣或其混合物。聚丙烯短纤维的单丝纤度0.5～20dtex,长度3～50mm。本发明的水泥基复合材料可用于有防火和防灾减灾要求的民用建筑和大型公共建筑物。

Description

一种水泥基复合材料及其用途
本发明涉及一种水泥基复合材料，特别涉及一种耐高温爆裂的水泥基复合材料。
火灾事故对人的生命和财产造成的严重危害，使人们不得不重视居住和工作环境的防火安全和防灾减灾问题。水泥基材料在建筑等行业中的大量应用，使人们对水泥基材料构成的建筑物耐高温性能提出了更高的要求。水泥基材料本身虽然不会燃烧，具有一定的阻燃性，但是它们的耐高温性能欠佳。水泥基建筑物在火灾中因高温爆裂而崩坍，表明传统水泥基材料构筑物的耐火性和防灾减灾性能不合要求，有待改进。迄今为止，有关如何提高水泥基材料的耐高温爆裂性能的研究论文、专利甚少。
水泥基材料的耐高温性能较差，致使水泥基建筑物在火灾高温下易于发生爆裂崩坍，使这种材料遭受灾难性破坏。通常当温度升到300℃以上，伴随着剧烈的爆炸声，水泥基材料在一瞬间破裂成大小不一的碎块。这是由于致密的水泥基基质在高温下阻止材料中的水蒸气的迅速逸出，使水的蒸汽压力急剧上升，当蒸汽压达到一定数值时，使水泥基材料发生高温爆裂。
一种减少或消除水泥基材料高温爆裂的方法是把该种材料中的水分或水蒸气迅速释放出来。日本专利平4-42867报道了一种含维尼纶(PVA)纤维的低水泥浇注料，一种在钢铁工业中广泛应用的耐高温耐火材料；Proceedings ofInternational Symposium on Refractories(1988)报道了一种添加聚乙烯(PE)纤维的低水泥浇注料。上述有机纤维的加入可改善水泥浇注料的防爆裂性能。但是这两种有机纤维的热分解速率和熔体流动性较差，而且纤维的纤度较粗，在水泥浇注料中不易分散均匀，影响浇注料抗爆裂性的进一步提高。申请号为99121873．6的中国专利公开了低纤度聚丙烯短纤维取代上述有机纤维，发明了聚丙烯短纤维低水泥浇注料，发现它的防爆裂效果优良。
本发明的目的在于解决传统水泥基材料耐高温性能差，在火灾中易于发生爆裂崩坍的缺点而提供了一种含有聚丙烯短纤维的耐高温爆裂的水泥基复合材料。
本发明的水泥基复合材料是在传统的原材料中掺入少量聚丙烯短纤维，当水泥基材料的温度高于聚丙烯纤维熔点(160℃)时，聚丙烯纤维开始熔化，当水泥基材料的温度高于300℃时，聚丙烯短纤维迅速分解，在水泥基材料中留下大量的微细通道，使水泥基材料中的水蒸气迅速逸出，从而减轻或消除了水蒸气压力上升致使水泥基材料爆裂的危险。
本发明的一种水泥基复合材料由以下原料组成：
组份           重量份数
水泥基体       100
聚丙烯短纤维   0．01～0．1
减水剂         0．01～0．1
上述的水泥基体为水泥和细砂组合物，水泥、细砂和石子组合物或水泥、细砂、石子和无机活性矿粉组合物；无机活性矿粉为硅灰石粉、沸石粉、粉煤灰、磨细矿渣或其混合物。上述的聚丙烯短纤维的单丝纤度0．5～20dtex，纤维的拉伸强度350～800MPa，弹性模量1～10GPa，长度3～50mm。上述的减水剂为萘系、蜜胺系和氨基磺酸系减水剂。
本发明的制造方法是将水泥基体100份、聚丙烯短纤维0．01～0．1份、减水剂0．01～0．1份与适量水加入搅拌机中，通过搅拌使聚丙烯短纤维均匀分散在水泥基体中，制得到具有一定流动度的浆体，然后通过振捣或泵送浇注，利用模具通过加压或其它成型方法制得各种水泥制品。
本发明的水泥基复合材料在高温下不爆裂崩坍，可用于民用建筑、隧道、桥梁等在火灾下有防爆裂要求的建筑工程以及商场、宾馆、影剧院、会议大厅等有防火安全和防灾减灾要求的大型公共建筑物等。
通过以下实施例说明本发明的构思及科学原理，但不应该认为本发明仅限于下述实施例中所涉及的材料及组成。
实施例1：按水灰比0．42，水泥∶砂∶石子=1∶1．575∶2．925，砂率为35％，萘系减水剂0．01％，聚丙烯短纤维0．01％，水泥用量400Kg／m3的原料拌合在一起，使聚丙烯短纤维分散均匀，在振动台上振动成型，24小时后脱模，在20～25℃下自然养护至28天后，将混凝土试块放入马弗炉中，当温度升至1200℃时，混凝土试块没有爆裂。
实施例2：540g水泥、200ml水、0．2g蜜胺系减水剂、1350g标准砂、2．0g聚丙烯短纤维在胶砂搅拌机中拌合，使聚丙烯短纤维分散均匀，制得流动度为135±10mm的砂浆，在振动台上振动成型，24小时后脱模，放入水中养护7天后，再自然养护至28天，将砂浆试块放入马弗炉中，温度升至1200℃，试块无爆裂现象发生。
实施例3：按水灰比0．42，水泥∶砂∶石子∶硅灰石粉=1∶1．575∶2．925∶0．20，砂率为35％，萘系减水剂0．1％，聚丙烯短纤维0．02％，水泥用量380Kg／m3的原料拌合在一起，使聚丙烯短纤维分散均匀，在振动台上振动成型，24小时后脱模，在20～25℃下自然养护至28天后，将混凝土试块放入马弗炉中，当温度升至1200℃时，混凝土试块没有爆裂。
实施例4：按水灰比0．42，水泥∶砂∶石子∶沸石粉=1∶1．575∶2．925∶0．30，砂率为35％，蜜胺系减水剂0．1％，聚丙烯短纤维0．02％，水泥用量350Kg／m3的原料拌合在一起，使聚丙烯短纤维分散均匀，在振动台上振动成型，24小时后脱模，在20～25℃下自然养护至28天后，将混凝土试块放入马弗炉中，当温度升至1200℃时，混凝土试块没有爆裂。
实施例5：按水灰比0．42，氨基磺酸系减水剂0．01％，聚丙烯短纤维0．05％，水泥∶砂∶石子∶沸石粉∶磨细矿渣=1∶1．575∶2．925∶0．30∶0．10，砂率为35％，水泥用量320Kg／m3的原料拌合在一起，使聚丙烯短纤维分散均匀，在振动台上振动成型，24小时后脱模，在20～25℃下自然养护至28天后，将混凝土试块放入马弗炉中，当温度升至1200℃时，混凝土试块没有爆裂。
实施例6：500g水泥、40g粉煤灰、180ml水、2．0g氨基磺酸系减水剂、1350g标准砂、1．0g聚丙烯短纤维在胶砂搅拌机中拌合，使聚丙烯短纤维分散均匀，制得流动度为135±10mm的砂浆，在振动台上振动成型，24小时后脱模，放入水中养护7天后，再自然养护至28天，将砂浆试块放入马弗炉中，温度升至1200℃，试块无爆裂现象发生。
实施例7：480g水泥、30g磨细矿渣、30g粉煤灰、190ml水、1．0g蜜胺系减水剂、1350g标准砂、0．5g聚丙烯短纤维在胶砂搅拌机中拌合，使聚丙烯短纤维分散均匀，制得流动度为135±10mm的砂浆，在振动台上振动成型，24小时后脱模，放入水中养护7天后，再自然养护至28天，将砂浆试块放入马弗炉中，温度升至1200℃，试块无爆裂现象发生。
对比例1：按水灰比0．42，水泥∶砂∶石子=1∶1．575∶2．925，砂率为35％，萘系减水剂0．01％，水泥用量400Kg／m3的原料拌合在一起，在振动台上振动成型，24小时后脱模，在20～25℃下自然养护至28天后，将混凝土试块放入马弗炉中，当温度升至500℃时，混凝土试块爆裂。
对比例2：540g水泥、200ml水、0．2g蜜胺系减水剂和1350g标准砂在胶砂搅拌机中拌合，制得流动度为135±10mm的砂浆，在振动台上振动成型，24小时后脱模，砂浆试块放入水中养护7天后，再自然养护至28天，将砂浆试块放入马弗炉中，温度升至450℃，试块爆裂。

Claims (7)

1．一种水泥基复合材料，其特征在于所述的复合材料由以下原料组成：
组份           重量份数
水泥基体       100
聚丙烯短纤维   0．01～0．1
减水剂         0．01～0．1
所述的聚丙烯短纤维的单丝纤度为0．5～20dtex，单丝长度为3～50mm。
2．根据权利要求1所述的一种水泥基复合材料，其特征在于所述的水泥基体为水泥和细砂组合物。
3．根据权利要求1所述的一种水泥基复合材料，其特征在于所述的水泥基体为水泥、细砂和石子组合物。
4．根据权利要求1所述的一种水泥基复合材料，其特征在于所述的水泥基体为水泥、细砂、石子和无机活性矿粉组合物。
5．根据权利要求4所述的一种水泥基复合材料，其特征在于所述的无机活性矿粉为硅灰石粉、沸石粉、粉煤灰、磨细矿渣或其混合物。
6．根据权利要求1所述的一种水泥基复合材料，其特征在于所述的减水剂为萘系、蜜胺系和氨基磺酸系减水剂。
7．根据权利要求1所述的一种水泥基复合材料的用途，其特征在于可用于有防火和防灾减灾要求的民用建筑和大型公共建筑物。
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