一种抑爆抗火超高性能混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抑爆抗火超高性能混凝土，以重量份数计，包括如下原料成分：水泥1000～1500份，矿物掺合料200～600份，铝矾土400～1300份、石英砂0～800份、石英粉150～400份、电熔莫来石0～500份、锆英砂0～500份、减水剂5～50份、纤维材料200～350份、橡胶粉3～30份；且骨料铝矾土、石英砂、石英粉、电熔莫来石和锆英砂的总质量份数大于1000份。本发明专利技术提供的抑爆抗火超高性能混凝土，经过1050℃的2小时高温后，不仅不发生爆裂，并且在灾后仍有较高的剩余强度。本发明专利技术还提供一种抑爆抗火超高性能混凝土的制备方法。凝土的制备方法。凝土的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种抑爆抗火超高性能混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土材料
，具体涉及一种抑爆抗火超高性能混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]超高性能混凝土(ultra
‑
high performance concrete，简称UHPC)是建筑领域内一种具有超高强度、超高韧性、高耐久性的新型水泥基材料。由于UHPC力学性能、耐久性能优异，因此在超高层建筑、大跨桥梁、城市交通、工业厂房等工程项目的建造与加固中发挥了重要作用。然而，在火灾等突发灾害中，由于UHPC超低的水胶比，其内部非常密实，高温作用下UHPC内部的水分无法通过孔隙及时逸出，造成孔隙压力过大，最终引发UHPC爆裂破坏。与普通混凝土构件相比，UHPC构件往往“跨度”更大，保护层厚度更小，一旦混凝土保护层在火灾中发生爆裂剥落，钢筋直接暴露在火场温度下，钢筋性能的迅速劣化会引起构件破坏，最终导致建筑垮塌。因此，UHPC的耐火性能研究具有重要意义。为防止UHPC爆裂引发建筑构件破坏的“二次灾害”，我们提出一种抑爆抗火超高性能混凝土及其制备方法与应用，以提高UHPC结构在火灾中的安全性能。
[0003]现有技术中，公开号为CN110563418A、CN104591635A的中国专利申请公开了免蒸汽养护的超高强混凝土，但由于该专利技术未考虑超高强混凝土的耐火性能，因此该专利技术在建筑工程、地下工程、特种工业厂房等工程领域的应用严重受限。公开号为CN 113563034 A的中国专利公布了一种常温养护的耐火超高性能混凝土及其制备方法，其实验最高温度仅850℃，且尺寸效应对于UHPC高温性能的影响非常显著，其实验试块截面尺寸偏小，因此试验结果偏不安全。《GB 50016
‑
2014建筑设计防火规范》中所规定的耐火等级一级的梁、板构件在ISO标准升温制度下耐火极限应超过两小时。该实验温度距离ISO标准升温制度下，升温时间2小时所对应的1050℃高温仍有一定差距。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种抑爆抗火超高性能混凝土，该抑爆抗火超高性能混凝土经过1050℃的2小时高温后，不仅不发生爆裂，并且在灾后仍有较高的剩余强度，完全满足现有《GB 50016
‑
2014建筑设计防火规范》中对于耐火等级为一级的梁、板等建筑构件的耐火极限要求，为UHPC结构防火提供了切实可行的方案，可应用于建筑、桥梁、隧道、甚至地下工程等领域。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种抑爆抗火超高性能混凝土，以重量份数计，包括如下原料成分：
[0007]水泥1000～1500份，矿物掺合料200～600份，铝矾土400～1300份、石英砂0～800份、石英粉150～400份、电熔莫来石0～500份、锆英砂0～500份、减水剂5～50份、纤维材料200～350份、橡胶粉3～30份；
[0008]且骨料铝矾土、石英砂、石英粉、电熔莫来石和锆英砂的总质量份数大于1000份；
[0009]所述纤维材料包括钢纤维、合成纤维、植物纤维中的至少一种。
[0010]进一步地，所述铝矾土中Al2O3含量为80％以上，其粒径为0～5mm，且不为0。
[0011]进一步地，所述电熔莫来石中Al2O3含量大于75％，其粒径为0～5mm，且不为0；所述石英砂中SiO2含量大于99％，其粒径为20～40目；所述石英粉中SiO2含量大于99％，粒径为200～400目；所述锆英砂密度为4.69g/cm3，硬度为7.5，熔点为2430℃，热膨胀系数为4.5
×
10
‑6/℃，粒径为20～40目。
[0012]进一步地，所述减水剂为含水率小于2.8％，减水率大于25％的聚羧酸粉体减水剂。
[0013]进一步地，所述钢纤维为镀铜端钩钢纤维，所述合成纤维为聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、或聚酯纤维中的至少一种；所述植物纤维为黄麻纤维、剑麻纤维或大麻纤维中的至少一种，其长度为10～20mm，直径为40～700μm。
[0014]进一步地，所述橡胶粉的粒径为20～100目。
[0015]进一步地，所述水泥为P.O.42.5级或P.O.52.5级硅酸盐水泥。
[0016]进一步地，所述矿物掺合料包括硅灰和粉煤灰。
[0017]本专利技术还提供一种抑爆抗火超高性能混凝土的制备方法，包括如下步骤：
[0018]按照所述抑爆抗火超高性能混凝土原料配比，将水泥、铝矾土、石英砂、石英粉、电熔莫来石、锆英砂、矿物掺合料倒入搅拌机中均匀混合，然后加入适量的水和减水剂搅拌均匀，再加入纤维材料和橡胶粉，继续搅拌，直到UHPC浆体在搅拌机中搅拌至完全流化，得到抑爆抗火超高性能混凝土浆料；
[0019]将抑爆抗火超高性能混凝土浆料装入模具，在室温条件下自然养护2天后拆模，并进行48小时的蒸汽养护，蒸汽养护的温度控制在90℃以上，湿度控制在95％以上。
[0020]与现有技术相比，本专利技术提供的抑爆抗火超高性能混凝土及其制备方法，有益效果在于：
[0021]本专利技术提供的抑爆抗火超高性能混凝土，通过优化UHPC混凝土原料配方，提高了混凝土的抑爆抗火性能。该超高性能混凝土经过1050℃的2小时高温后，不仅不发生爆裂，并且在灾后仍有较高的剩余强度，完全满足现有《GB50016
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2014建筑设计防火规范》中对于耐火等级为一级的梁、板等建筑构件的耐火极限要求，为UHPC结构防火提供了切实可行的方案，可应用于建筑、桥梁、隧道、甚至地下工程等领域。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是常规UHPC在400℃高温后的外观形貌；
[0024]图2是本专利技术抑爆抗火UHPC高温前、后的外观形貌对比图；
[0025]图3是本专利技术抑爆抗火UHPC高温后剩余抗压破坏形态图；
[0026]图4是本专利技术抑爆抗火UHPC抗折试块高温前、后的外观形貌对比图；
[0027]图5是本专利技术抑爆抗火UHPC狗骨轴拉试块高温前、后的外观形貌对比图。
具体实施方式
[0028]为了使本
的人员更好地理解本专利技术实施例中的技术方案，并使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。
[0029]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应该被视为在本文中具体公开。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑爆抗火超高性能混凝土，其特征在于，以重量份数计，包括如下原料成分：水泥1000～1500份，矿物掺合料200～600份，铝矾土400～1300份、石英砂0～800份、石英粉150～400份、电熔莫来石0～500份、锆英砂0～500份、减水剂5～50份、纤维材料200～350份、橡胶粉3～30份；且骨料铝矾土、石英砂、石英粉、电熔莫来石和锆英砂的总质量份数大于1000份；所述纤维材料包括钢纤维、合成纤维、植物纤维中的至少一种。2.根据权利要求1所述的抑爆抗火超高性能混凝土，其特征在于，所述铝矾土中Al2O3含量为80％以上，其粒径为0～5mm，且不为0。3.根据权利要求1所述的抑爆抗火超高性能混凝土，其特征在于，所述电熔莫来石中Al2O3含量大于75％，其粒径为0～5mm，且不为0；所述石英砂中SiO2含量大于99％，其粒径为20～40目；所述石英粉中SiO2含量大于99％，粒径为200～400目；所述锆英砂密度为4.69g/cm3，硬度为7.5，熔点为2430℃，热膨胀系数为4.5
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‑6/℃，粒径为20～40目。4.根据权利要求1所述的抑爆抗火超高性能混凝土，其特征在于，所述减水剂为含水率小于2.8％，减水率大于25％...

【专利技术属性】
技术研发人员：张阳，林君福，廖新辉，易锦畅，黄松龄，刘颖峰，唐浩，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：