具有高温稳定性、高强度的轻骨料混凝土及其制备和应用制造技术

一种具有高温稳定性、高强度的轻骨料混凝土及其制备方法，涉及混凝土设计制备技术领域。本发明专利技术由以下重量份的组分组成：硅酸盐水泥500

【技术实现步骤摘要】
具有高温稳定性、高强度的轻骨料混凝土及其制备和应用


[0001]本专利技术属于混凝土制备
，特别涉及一种具有高温稳定性、高强度的轻骨料混凝土及其制备和应用。

技术介绍

[0002]建筑物暴露在火中是一种极端情况，这种情况会导致建筑材料的性质发生变化，并且建筑材料的整体性能也会发生变化。
[0003]研究发现，混凝土中的游离水在温度达到100℃时开始蒸发，混凝土中的主要水化产物(如硅酸钙水合物等)在300℃时开始脱去结合水并分解，这导致混凝土的力学性能大大降低，增加了救援的困难。专利CN116003070A公开了一种耐高温的铁尾矿砂再生骨料混凝土，其使用铁尾矿砂与再生粗骨料相结合提高了混凝土的耐火极限。但其制备的混凝土自重大，工人施工时搬运困难。
[0004]轻骨料混凝土具有自重低的优点，现已广泛应用于建筑工程中。但是现有的轻集料都存在着致密性差、强度低等问题，这些严重制约了轻骨料混凝土强度等性能的进一步提升。因此，研究具有高强度、高温稳定性的轻骨料混凝土具有良好的实际应用价值。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种具有高温稳定性、高强度的轻骨料混凝土及其制备和应用，以期在降低混凝土容重的同时，解决混凝土高温稳定性差的问题，提高混凝土材料在高温极限环境的应用范围。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种具有高温稳定性、高强度的轻骨料混凝土，由以下重量份的组分组成：硅酸盐水泥500r/>‑
700份，粉煤灰125
‑
175份，钢纤维6.25
‑
8.75份，氧化铝空心球300
‑
420份，减水剂3
‑
4.2份，水175
‑
245份。
[0008]优选地，该混凝土由以下重量份的组分组成：硅酸盐水泥500份，粉煤灰125份，钢纤维6.25份，氧化铝空心球300份，减水剂3份，水175份。
[0009]在一个实施例中，所述硅酸盐水泥是42.5硅酸盐水泥；所述粉煤灰为电厂灰，其矿物成分主要是石英(SiO2)、镁铁矿(MgFe
23+
O4)和莫来石(Al2O3·
SiO2)，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
[0010]在一个实施例中，所述钢纤维是以钢水快速冷凝工艺制备而成，与硅酸盐水泥具有相同热膨胀系数，其形状为波浪形的异形纤维，单丝直径为0.2
‑
0.5mm，长径比为30
‑
60。
[0011]在一个实施例中，所述氧化铝空心球是由熔融的液态氧化铝吹制形成，粒径分别为3
‑
5mm、2
‑
3mm、1
‑
2mm和0.2
‑
1mm，其对应的表观密度分别为0.88g/cm3、1.2g/cm3、1.25g/cm3和1.36g/cm3。
[0012]本专利技术还提供能量该具有高温稳定性、高强度的轻骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0013]步骤(1)，将硅酸盐水泥、粉煤灰、钢纤维、氧化铝空心球和减水剂搅拌混合均匀；
[0014]步骤(2)，在混合均匀的粉料中加入水，搅拌使浆体充分混合均匀；
[0015]步骤(3)，将混合均匀的浆料倒入模具中，在水泥胶砂振动台振动后刮去溢浆，终凝后脱模即得所述轻骨料混凝土复合材料。
[0016]在一个实施例中，所述步骤(1)，利用胶砂搅拌机，在62
±
5r/min慢速搅拌状态搅拌2
‑
3min；所述步骤(2)，先在62
±
5r/min慢速搅拌状态搅拌1
‑
2min；然后在125
±
10r/min快速搅拌2
‑
3min。
[0017]在一个实施例中，所述步骤(3)，在水泥胶砂振动台振动60s。
[0018]本专利技术具有高温稳定性、高强度的轻骨料混凝土可在高温极限环境中作为建筑材料的应用，所述高温极限环境，指发生火灾时的现场环境，火场温度400
‑
800℃。
[0019]在一个实施例中，所述轻骨料混凝土具体是用于制备防火隔墙。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0021](1)利用纤维的增强增韧效果，增加了复合材料的断裂韧性，从而弥补了轻骨料所导致的强度流失。
[0022](2)利用钢纤维与基体相近的热膨胀系数和较好的热传导性，既减少了温度梯度所造成的内部应力，又抑制了由应力产生的混凝土体积变化，从而使高温后混凝土强度得到提高。
[0023](3)热不相容理论突出了骨料和基质间局部应变不相容所诱发裂缝的重要影响，使用热膨胀系数相近的氧化铝空心球作为轻骨料，可减少高温状态下的应力集中所产生的热疲劳破坏。
[0024](4)本专利技术复合材料的成本较低，力学性能良好，制备简单，在高温状态下具有良好性能，适用于防火隔墙等高温环境。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案以及有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例对本专利技术作进一步描述。
[0026]本专利技术提供了一种具有高温稳定性、高强度的轻骨料混凝土，其由以下重量份的组分组成：硅酸盐水泥500
‑
700份，粉煤灰125
‑
175份，钢纤维6.25
‑
8.75份，氧化铝空心球300
‑
420份，减水剂3
‑
4.2份，水175
‑
245份。
[0027]在上述组分中，以硅酸盐水泥为基础，配合与硅酸盐水泥具有相同热膨胀系数的钢纤维作为纤维增强体，使用不同颗粒级配的氧化铝空心球作为轻骨料，搭配其他优选的矿物掺合料和外加剂制备的耐高温的轻骨料混凝土材料，在降低混凝土容重的同时，解决了混凝土高温稳定性差的问题，提高了混凝土材料在高温极限环境的应用范围。
[0028]在上述组分中，硅酸盐水泥作为重要的建筑材料，价格低廉，来源广泛，并且具有较好的强度和防水效果，故将其作为本专利技术的基体材料。示例地，本专利技术优选采用42.5硅酸盐水泥。
[0029]粉煤灰具有形态效应、微集料效应、活性效应等，用于混凝土生产时，不仅可以节约水泥，降低混凝土的成本，保护环境；而且适量的粉煤灰能够消耗和降低水泥水化产物中的氢氧化钙和铝相化合物含量，可以改善混凝土的和易性、降低混凝土的水化热、提高混凝
土的后期强度。
[0030]示例地，本专利技术优选的粉煤灰为电厂灰，其矿物成分主要是石英(SiO2)、镁铁矿(MgFe
23+
O4)和莫来石(Al2O3·
SiO2)，在单因素实验中对水泥基体的增强效果良好。
[0031]钢纤维具有卓越的抗冲击性能和耐久性，更重要的是具有和基体材料相近的热膨胀系数。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高温稳定性、高强度的轻骨料混凝土，其特征在于，由以下重量份的组分组成：硅酸盐水泥500
‑
700份，粉煤灰125
‑
175份，钢纤维6.25
‑
8.75份，氧化铝空心球300
‑
420份，减水剂3
‑
4.2份，水175
‑
245份。2.根据权利要求1所述具有高温稳定性、高强度的轻骨料混凝土，其特征在于，由以下重量份的组分组成：硅酸盐水泥500份，粉煤灰125份，钢纤维6.25份，氧化铝空心球300份，减水剂3份，水175份。3.根据权利要求1所述具有高温稳定性、高强度的轻骨料混凝土，其特征在于，所述硅酸盐水泥是42.5硅酸盐水泥；所述粉煤灰为电厂灰，其矿物成分主要是石英(SiO2)、镁铁矿(MgFe
23+
O4)和莫来石(Al2O3·
SiO2)，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。4.根据权利要求1所述具有高温稳定性、高强度的轻骨料混凝土，其特征在于，所述钢纤维是以钢水快速冷凝工艺制备而成，与硅酸盐水泥具有相同热膨胀系数，其形状为波浪形的异形纤维，单丝直径为0.2
‑
0.5mm，长径比为30
‑
60。5.根据权利要求1或2或3或4所述具有高温稳定性、高强度的轻骨料混凝土，其特征在于，所述氧化铝空心球是由熔融的液态氧化铝吹制形成，粒径分别为3
‑
5mm、2
‑
3mm、1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈畅，王多明，邓逸豪，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：