高温型高强耐热混凝土及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高温型高强耐热混凝土及其制备方法和应用。其中，高温型高强耐热混凝土，按重量份数计，原料包括：含铝耐火骨料850～1200份；耐火回收料350～800份；铝酸盐水泥180～360份；硅微粉50～100份；粉煤灰120～240份；耐火粘土粉10～50份；硼酸10～25份；减水剂3～15份；纳米硅溶胶50～120份；以及水160～220份。本发明专利技术弥补了耐热混凝土高温阶段的强度损失，增强了其持久耐热性能，尤其在大于700℃的高温环境中仍具有持久耐热性能和高强度。度。

【技术实现步骤摘要】
高温型高强耐热混凝土及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，特别是涉及一种高温型高强耐热混凝土及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]建筑用普通混凝土随着温度的上升，会产生水泥石中水化产物分解、含石英石或石灰岩的骨料急剧膨胀并化学反应而分解等现象，进而造成混凝土强度大幅度下降。因而，普通混凝土不能长久应用于高温工业环境下，必须要采用耐热混凝土。
[0003]耐热混凝土是指一种能长时期在200℃以上状态下使用，且能保持所要求的物理力学性能和体积稳定性要求的一种特殊混凝土。耐热混凝土主要用于工业窑炉基础、外壳、烟囱及原子能压力容器等处，需要长时间承受高温及冷热温度变化作用，应具备与热工设备相适应的高温物理化学性质，如耐热度、耐热残余强度、高温态强度、热化学性质稳定、高温体积稳定性等性能要求。
[0004]目前高温冶金工业的高炉、转炉、焦炉的基础部位和烟囱部位用耐热混凝土大多以硅酸盐水泥为胶凝材料，一般还有粉煤灰等作掺合料。专利技术人认识到：200℃～500℃内，自由水完全逸出，凝胶结合水开始脱除，胶合作用促进了混凝土强度的提高；500℃～700℃，水化产物持续脱水、骨料及新生产物的膨胀会导致混凝土强度有一定幅度的下降；700℃～1200℃，由于硅酸盐水泥用量大，耐热混凝土需水量多，此时混凝土水泥水化产物大量脱水，内部孔隙增加、结构非常疏松；混凝土结构破坏、残余强度非常低，一般到20MPa以下。整体上不利于耐热混凝土在高温阶段使用的高强度及耐久性；因此，如何在此大于700℃的高温阶段内，保持耐热混凝土的持久耐热性能并获得高强度是需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于现有耐热混凝土的技术缺陷，本专利技术提供一种高温型高强耐热混凝土及其制备方法和应用，以解决现在高温工业耐热混凝土应用中存在的问题。
[0006]本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供的一种高温型高强耐热混凝土，按重量份数计，原料包括：含铝耐火骨料850～1200份、耐火回收料350～800份、铝酸盐水泥180～360份、硅微粉50～100份、粉煤灰120～240份、耐火粘土粉10～50份、硼酸10～25份、减水剂3～15份以及纳米硅溶胶50～120份、水160～220份。
[0008]可选的，所述的含铝耐火骨料包含废高铝砖、废黏土砖、废铝硅质耐火砖、焦宝石熟料、三级矾土熟料的一种或几种。所述含铝耐火骨料，其粒度为5mm～15mm及0～5mm，Al2O3含量>45％。
[0009]可选的，所述耐火回收料是将高温炉窑耐材未被消耗的部分经过处理后，进行分级得到的粒度1mm～5mm和0～1mm的细骨料及细粉，Al2O3含量>55％。其中，处理步骤中包括破碎、除杂步骤。
[0010]可选的，所述的水泥为铝酸盐水泥，其比表面积≥300m2/kg。
[0011]可选的，所述的硅微粉，其SiO2含量>90％，粒径<0.5μm，烧失量<6％，含水率<2％。优选的，所述硅微粉粒径＜0.2μm。
[0012]可选的，所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，细度为(<45μm筛余)<6％，需水量比<92％，烧失量<3％，含水量<0.2％。
[0013]优选的，所述纳米硅溶胶为50～90份。所述的纳米硅溶胶，其SiO2的固含量为20％～35％，如20％～34％等，所含纳米SiO2粒子的粒度为12nm～20nm，pH值为9.5～10.5，粘度≤6.0。
[0014]可选的，所述的减水剂为聚羧酸减水剂，减水率>25％。
[0015]根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供的一种高温型高强耐热混凝土的制备方法，包括：按照重量份数，称量含铝耐火骨料、耐火回收料、铝酸盐水泥、硅微粉、粉煤灰、耐火粘土粉、硼酸和减水剂，在室温条件下搅拌混合5～10分钟，得到混合均匀的粉料；在所述混合均匀的粉料中，按照重量份数加入水和纳米硅溶胶，搅拌均匀，得到所述高温型高强耐热混凝土。
[0016]使用时，可先将所述混合均匀的粉料装袋包装运输到浇筑现场，加入80％所需水量(即水重量份数的80％)的水进行搅拌，再按配比加入纳米硅溶胶和剩余水，进行湿混，混合搅拌均匀得到高温型高强耐热混凝土，达到施工要求的状态后浇筑形成构筑体。
[0017]根据本专利技术的还一个方面，本专利技术提供的一种高温型高强耐热混凝土在高温工业窑炉环境中的应用。其中，在大于700℃的高温阶段内，混凝土仍保持持久耐热性能并具有高强度，且残余强度大于50MPa。
[0018]本专利技术所提供的高温型高强耐热混凝土，具有如下作用和功能：
[0019]采用含铝耐火骨料和耐火回收料骨料可确保耐热混凝土在温度范围内的耐热性能和体积稳定性；铝酸盐水泥本身是耐热材料，在700～1200℃条件下与掺和料等其他组份共同作用提高了残余强度，增强了耐热性能和使用持久性。
[0020]粉煤灰所含的活性硅铝物质与水泥水化产物在常温和高温下都发生反应，减少了高温下造成的强度损失，对混凝土耐热性能有明显的改善作用。硅微粉有着优越的火山灰性能及极强的表面活性，加入到混凝土中，可以增强混凝土泥料的和易性和密实度，提高耐热混凝土材料的早期强度，使得混凝土的耐热性能得到进一步的改善。耐火粘土具有良好的粘塑性，能够降低混凝土胶凝体系的用水量，改善材料的和易性，增强材料的致密性和促进材料的中高温烧结，有利于提高材料的力学强度和耐热性能。
[0021]硼酸有助于强化材料大于700℃的烧结作用；其与SiO2等微粉共同作用可以产生液相，有利于材料更加致密化；液相介质加速了其它物质之间的化学反应，产生的新物质强化材料颗粒间粘结作用，起到了提高混凝土组份的结合程度的效果。
[0022]纳米硅溶胶通过溶胶的方式引入纳米SiO2，不仅可以大幅度提高纳米粒子的分散性，而且纳米SiO2可促进铝酸盐水泥水化反应，有效改善了混凝土的微观结构，使得水泥石晶体结构排列致密，有利于混凝土在高温下能够保持稳定和耐热性能。纳米尺度的硅溶胶弥补了水泥胶凝材料在高温阶段的水化物脱水造成的强度损失，同时其与Al2O3微粒子原位反应产生的新物质具有微膨胀性，填充在颗粒孔隙之间，导致材料组织结构更加致密，结合程度增加。
[0023]本专利技术提供的高温型高强耐热混凝土弥补了耐热混凝土高温阶段的强度损失，增强了其持久耐热性能，尤其可以适用于大于700℃的高温环境中。其中，本专利技术针对耐热混凝土高温阶段抗压强度下降快、长期使用存在耐热性能不足的缺陷，通过采用以铝酸盐水泥完全替代硅酸盐水泥弥补耐热混凝土高温阶段的强度损失，增强其耐热性能；通过硅微粉、粉煤灰减少水泥的用量，增强混凝土的密实度、抗压强度和抗渗透性能；通过硅溶胶、粉煤灰和耐火粘土粉之间的原位反应生成新物质，硼酸的液相烧结皆可有助于增强颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温型高强耐热混凝土，其特征在于，按重量份数计，原料包括：2.根据权利要求1所述的高温型高强耐热混凝土，其特征在于，所述含铝耐火骨料包括废高铝砖、废铝硅质耐火砖、焦宝石熟料、三级矾土熟料中的一种或几种；其粒度分布5mm～15mm及0～5mm，Al2O3含量>45％。3.根据权利要求1所述的高温型高强耐热混凝土，其特征在于，所述耐火回收料是将高温炉窑耐材未被消耗的部分经处理后进行分级得到的粒度1mm～5mm和0～1mm的细骨料及细粉，Al2O3含量>55％。4.根据权利要求1所述的高温型高强耐热混凝土，其特征在于，所述铝酸盐水泥，其比表面积≥300m2/kg。5.根据权利要求1所述的高温型高强耐热混凝土，其特征在于，所述硅微粉，其SiO2含量>90％，粒径<0.5μm，烧失量<6％，含水率<2％。6.根据权利要求1所述的高温...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐自伟，吴志刚，韩宇栋，宋涛文，唐勋海，江山，齐晓彤，丁小平，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司中国京冶工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：