水玻璃耐火混凝土及其製備方法
2023-05-23 12:53:01 4
水玻璃耐火混凝土及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種水玻璃耐火混凝土及其製備方法，該方法包括：1)將氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物混合以製得混凝土初料的工序；2)將混凝土初料與水玻璃和水相混合以製得混凝土漿料工序；3)將混凝土漿料在15-30℃下養護3-4d以製得混凝土初品的工序；4)將混凝土初品在30-700℃下烘烤20-25h以製得水玻璃耐火混凝土的工序。該水玻璃耐火混凝土具有優異的耐火性能和機械性能。
【專利說明】水玻璃耐火混凝土及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及混凝土領域，具體地，涉及一種水玻璃耐火混凝土以及該混凝土的製備方法。
【背景技術】
[0002]混凝土是指由膠凝材料將集料膠結成整體的工程複合材料的統稱。通常講的混凝土一詞是指用水泥作膠凝材料，砂、石作集料與水(可含外加劑和摻合料)按一定比例配合，經攪拌而得的水泥混凝土，也稱普通混凝土，它廣泛應用於土木工程。隨著目前我國房地產行業的快速房展，對於混凝土的需求量也越來越大，同時對與混凝土的各種性能也越來越重視，現有耐火混凝土通常為通過普通混凝土改性而得，耐火效果差。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種水玻璃耐火混凝土，該耐火混凝土具有優異的耐火性能，同時製備該耐火混凝土的方法步驟簡單，原料易得。
[0004]為了實現上述目的，本發明提供了一種水玻璃耐火混凝土的製備方法，所述方法包括:
[0005]I)將氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物混合以製得混凝土初料的工序；
[0006]2)將所述混凝土初料與水玻璃和水相混合以製得混凝土漿料工序；
[0007]3)將所述混凝土漿料在15_30°C下養護3-4天以製得混凝土初品的工序；
[0008]4)將所述混凝土初品在30_700°C下烘烤20_25小時以製得水玻璃耐火混凝土的工序；
[0009]其中，所述一級鎂砂為粒徑為5-10mm的鎂砂，所述二級鎂砂為粒徑為0.15-1.5mm的鎂砂；相對於100重量份的水玻璃，所述一級鎂砂的用量為150-200重量份，所述二級鎂砂的用量為500-600重量份,所述硫酸鎂的用量為35-60重量份,所述稀土金屬氧化物的用量為0.1-0.3重量份,所述氟娃酸鈉的用量為12-15重量份,所述水的用量為55-90重量份。
[0010]本發明還提供了一種水玻璃耐火混凝土，所述水玻璃耐火混凝土通過上述的方法製備而成。
[0011]通過上述技術方案，本發明通過氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂、稀土金屬氧化物和水玻璃製得的水玻璃耐火混凝土的極限使用溫度高達1300°c，同時在極限使用溫度時，該混凝土仍具有優異的殘餘抗壓強度且線收縮率小。同時製備該水玻璃耐火混凝土的方法步驟簡單、易操作且原料易得。
[0012]本發明的其他特徵和優點將在隨後的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0013]以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
[0014]本發明提供了一種水玻璃耐火混凝土的製備方法，所述方法包括:
[0015]I)將氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物混合以製得混凝土初料的工序；
[0016]2)將所述混凝土初料與水玻璃和水相混合以製得混凝土漿料工序；
[0017]3)將所述混凝土漿料在15_30°C下養護3-4天以製得混凝土初品的工序，其中，混凝土的養護即為在混凝土澆搗後，讓混凝土自身通過水化作用逐漸凝結硬化以使其強度不斷增長的過程；
[0018]4)將所述混凝土初品在30_700°C下烘烤20_25小時以製得水玻璃耐火混凝土的工序；
[0019]其中，所述一級鎂砂為粒徑為5-10mm的鎂砂，所述二級鎂砂為粒徑為0.15-1.5mm的鎂砂；相對於100重量份的水玻璃，所述一級鎂砂的用量為150-200重量份，所述二級鎂砂的用量為500-600重量份,所述硫酸鎂的用量為35-60重量份,所述稀土金屬氧化物的用量為0.1-0.3重量份,所述氟娃酸鈉的用量為12-15重量份,所述水的用量為55-90重量份。
[0020]在本發明中，所述稀土金屬氧化物可為本領域所公知的任何一種稀土金屬氧化物，為了使得製得的水玻璃耐火混凝土具有優異的耐火性能，優選地，所述稀土金屬氧化物選自氧化鑭、氧化鈰、氧化釷和氧化銪中的一種或多種。
[0021 ] 同時，製備水玻璃耐火混凝土的原料水玻璃的密度可以在寬的範圍內選擇，為了使得製備而成的混凝土具有優異的抗壓強度和彈性模量，優選地，所述水玻璃的密度為
1.36-1.40g/cm3。
[0022]另外，氟娃酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物的含水量對混凝土的抗壓強度和彈性模量有影響，為了進一步提高的混凝土的抗壓強度和彈性模量，優選地，所述氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物的含水率在I重量％以下。
[0023]此外，為了防止一級鎂砂和二級鎂砂的表面的雜質對混凝土的耐火性能的影響，優選地，所述方法還包括在製得混凝土初料的工序之前對一級鎂砂和二級鎂砂的炭化處理，即將所述一級鎂砂和二級鎂砂平鋪至5-lOcm厚度且用水溼潤，然後蓋上潮溼的覆蓋物且在15-25°C下靜置5-6d ;之後，將所述氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物進行乾燥，以使所述氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物的含水率在I重量％以下。
[0024]根據本發明，在製得水玻璃耐火混凝土的工序中，所述烘烤技術為本領域所公知的技術，可以為一步連續升溫進行烘烤，也可以是分步升溫或降溫進行烘烤，為了使得製備而得的混凝土具有優異的耐火性能、抗壓強度和彈性模量，優選地，在製得水玻璃耐火混凝土的工序中，所述烘烤分為連續的第一至第四階段；所述第一階段為由30°C升溫至250-300°C的階段，且升溫速率為15-20 °C /h ;所述第二階段為在溫度為250_300°C下保持8-9h的階段；所述第三階段為由250-300°C升溫至700°C的階段，且升溫速率為150-2000C /h ;所述第四階段為由700°C降溫至25_30°C的階段，且降溫速率為670-675°C /h0
[0025]根據本發明，在製得混凝土初料的工序中，所述混合的時間和溫度可在寬的範圍內選擇，為了提高工作效率，同時降低能耗，優選地，所述混合的時間為2-5min，所述混合的溫度為15-30°C。
[0026]根據本發明，在製得混凝土漿料工序中，所述混合的時間和溫度可在寬的範圍內選擇，為了提高工作效率，同時降低能耗，優選地，所述混合的時間為5-10min，所述混合的溫度為15-30°C。
[0027]本發明還提供了一種水玻璃耐火混凝土，所述水玻璃耐火混凝土通過上述的方法製備而成。
[0028]以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。以下實施例中，殘餘抗壓強度參數和烘乾抗壓強度參數是通過JGJ-T-23-2001的方法測得，彈性模量參數通過GB11971-89的方法測得。
[0029]氟矽酸鈉為福建渠成化工有限公司的產品，一級鎂砂和二級鎂砂為海城市東旭耐火材料有限公司的產品，硫酸鎂為錦州光宏金屬粉末有限公司的產品，氧化鑭、氧化鈰、氧化釷和氧化銪為贛州市廣利高新技術材料有限公司的產品。
[0030]實施例1
[0031]I)在20°C下，將一級鎂砂和二級鎂砂平鋪至8cm厚度且用水溼潤，然後蓋上潮溼的覆蓋物且在20°C下靜置5d。
[0032]2)將氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物分別在100°C下乾燥2小時，使得氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物的含水率為0.3重量％。
[0033]3)將乾燥後的170kg —級鎂砂和550kg 二級鎂砂、13kg氟矽酸鈉、50kg硫酸鎂和0.2kg氧化鋪混合3min製得混凝土初料。
[0034]4)將10kg水玻璃和70kg水加入至混凝土初料中混合8min製得混凝土眾料。
[0035]5)將混凝土漿料25 °C下養護3d以製得混凝土初品。
[0036]6)將混凝土初品以17V /h的升溫速率升溫至280°C，然後保溫8h以180°C /h的升溫速率升溫至700°C，再以672°C /h的降溫速率降溫至28°C製得水玻璃耐火混凝土。
[0037]其中，一級鎂砂為粒徑為8mm的鎂砂,二級鎂砂為粒徑為1.1mm的鎂砂,水玻璃的密度為 1.38g/cm3。
[0038]該混凝土烘乾抗壓強度為49MPa，彈性模量為30300N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為0.5 %，殘餘抗壓強度為26MPa。
[0039]實施例2
[0040]I)在20°C下，將一級鎂砂和二級鎂砂平鋪至5cm厚度且用水溼潤，然後蓋上潮溼的覆蓋物且在15°C下靜置5d。
[0041]2)將氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物分別在100°C下乾燥2小時，使得氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物的含水率為0.5重量％。
[0042]3)將乾燥後的150kg —級鎂砂和500kg 二級鎂砂、12kg氟矽酸鈉、35kg硫酸鎂和0.1kg氧化鋪混合2min製得混凝土初料。
[0043]4)將10kg水玻璃和55kg水加入至混凝土初料中混合5min製得混凝土漿料。
[0044]5)將混凝土漿料15 °C下養護3d以製得混凝土初品。
[0045]6)將混凝土初品以15°C /h的升溫速率升溫至250°C，然後保溫8h以150°C /h的升溫速率升溫至700°C，再以670°C /h的降溫速率降溫至25°C製得水玻璃耐火混凝土。
[0046]其中，一級鎂砂為粒徑為5mm的鎂砂,二級鎂砂為粒徑為0.15mm的鎂砂,水玻璃的密度為 1.36g/cm3。
[0047]該混凝土烘乾抗壓強度為48MPa，彈性模量為29760N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為0.5 %，殘餘抗壓強度為27MPa。
[0048]實施例3
[0049]I)在20°C下，將一級鎂砂和二級鎂砂平鋪至1cm厚度且用水溼潤，然後蓋上潮溼的覆蓋物且在25°C下靜置6d。
[0050]2)將氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物分別在100°C下乾燥2小時，使得氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物的含水率為0.8重量％。
[0051]3)將乾燥後的200kg —級鎂砂和600kg 二級鎂砂、15kg氟矽酸鈉、60kg硫酸鎂和0.3kg氧化鋪混合5min製得混凝土初料。
[0052]4)將10kg水玻璃和90kg水加入至混凝土初料中混合1min製得混凝土眾料。
[0053]5)將混凝土漿料30 0C下養護4d以製得混凝土初品。
[0054]6)將混凝土初品以20 V /h的升溫速率升溫至300 V，然後保溫9h以200 V /h的升溫速率升溫至700°C，再以675°C /h的降溫速率降溫至30°C製得水玻璃耐火混凝土。
[0055]其中，一級鎂砂為粒徑為1mm的鎂砂,二級鎂砂為粒徑為1.5mm的鎂砂,水玻璃的密度為L 40g/cm3。
[0056]該混凝土烘乾抗壓強度為50MPa，彈性模量為30080N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為0.5 %，殘餘抗壓強度為28MPa。
[0057]實施例4
[0058]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，將氧化鈰換成氧化銪。
[0059]該混凝土烘乾抗壓強度為47MPa，彈性模量為29890N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為0.6 %，殘餘抗壓強度為25MPa。
[0060]實施例5
[0061]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，沒有將所述氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物進行乾燥的工序。
[0062]該混凝土烘乾抗壓強度為46MPa，彈性模量為27580N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為0.6 %，殘餘抗壓強度為24MPa。
[0063]實施例6
[0064]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，在製得混凝土初料的工序之前，沒有將所述一級鎂砂和二級鎂砂進行炭化處理。
[0065]該混凝土烘乾抗壓強度為47MPa，彈性模量為28080N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為0.6 %，殘餘抗壓強度為25MPa。
[0066]實施例7
[0067]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，在製得水玻璃耐火混凝土的工序中，所述烘烤直接以15-20°C /h升溫至700°C接著保溫3h後以670°C /h降溫速率降溫至30°C。
[0068]該混凝土烘乾抗壓強度為45MPa，彈性模量為27480N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為0.5 %，殘餘抗壓強度為23MPa。
[0069]對比例I
[0070]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，一級鎂砂為粒徑為3mm的鎂砂。
[0071]該混凝土烘乾抗壓強度為38MPa，彈性模量為23750N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為1.6%，殘餘抗壓強度為17MPa。
[0072]對比例2
[0073]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，一級鎂砂為粒徑為15mm的鎂砂。
[0074]該混凝土烘乾抗壓強度為32MPa，彈性模量為24630N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為1.9%，殘餘抗壓強度為14MPa。
[0075]對比例3
[0076]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，二級鎂砂為粒徑為0.1mm的鎂砂。
[0077]該混凝土烘乾抗壓強度為35MPa，彈性模量為21570N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為1.4%，殘餘抗壓強度為14MPa。
[0078]對比例4
[0079]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，二級鎂砂為粒徑為2mm的鎂砂。
[0080]該混凝土烘乾抗壓強度為39MPa，彈性模量為20480N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為1.7%，殘餘抗壓強度為17MPa。
[0081]對比例5
[0082]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，一級鎂砂的用量為10kg0
[0083]該混凝土烘乾抗壓強度為32MPa，彈性模量為23030N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為1.9%，殘餘抗壓強度為17MPa。
[0084]對比例6
[0085]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，一級鎂砂的用量為220kgo
[0086]該混凝土烘乾抗壓強度為33MPa，彈性模量為23153N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為1.4%，殘餘抗壓強度為lOMPa。
[0087]對比例7
[0088]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，二級鎂砂的用量為400kg。
[0089]該混凝土烘乾抗壓強度為32MPa，彈性模量為20130N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為1.8%，殘餘抗壓強度為12MPa。
[0090]對比例8
[0091]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，二級鎂砂的用量為700kg。
[0092]該混凝土烘乾抗壓強度為33MPa，彈性模量為20450N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為1.2%，殘餘抗壓強度為16MPa。
[0093]對比例9
[0094]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，不含有稀土金屬氧化物。
[0095]該混凝土烘乾抗壓強度為34MPa，彈性模量為25300N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為1.2%，殘餘抗壓強度為14MPa。
[0096]對比例10
[0097]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，氧化鈰的用量為
0.8kg。
[0098]該混凝土烘乾抗壓強度為33MPa，彈性模量為22530N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為1.2%，殘餘抗壓強度為16MPa。
[0099]對比例11
[0100]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，硫酸鎂的用量為20kg。
[0101]該混凝土烘乾抗壓強度為37MPa，彈性模量為20650N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為1.3%，殘餘抗壓強度為17MPa。
[0102]對比例12
[0103]按照實施例1的方法進行製得水玻璃耐火混凝土，不同的是，硫酸鎂的用量為70kg。
[0104]該混凝土烘乾抗壓強度為35MPa，彈性模量為24205N/mm2，加熱至1300°C後的線收縮為1.4%，殘餘抗壓強度為17MPa。
[0105]通過上述實施例和對比例可知，本發明製備的水玻璃耐火混凝土具有優異的烘乾抗壓強度和彈性模量，同時將該混凝土加熱至1300°C，該混凝土的線收縮低於0.7%，殘餘抗壓強度> 50%的烘乾抗壓強度。由本領域對水玻璃耐火混凝土的規定:水玻璃混凝土的殘餘抗壓強度> 50 %的烘乾抗壓強度，加熱至極限使用溫度的線收縮低於0.7 %，可知本發明提供的水玻璃耐火混凝土的極限使用溫度至少為1300°C。
[0106]以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。
[0107]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0108]此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
【權利要求】
1.一種水玻璃耐火混凝土的製備方法，其特徵在於，所述方法包括: 1)將氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物混合以製得混凝土初料的工序； 2)將所述混凝土初料與水玻璃和水相混合以製得混凝土漿料工序； 3)將所述混凝土漿料在15-30°C下養護3-4天以製得混凝土初品的工序； 4)將所述混凝土初品在30-700°C下烘烤20-25小時以製得水玻璃耐火混凝土的工序; 其中，所述一級鎂砂為粒徑為5-10mm的鎂砂，所述二級鎂砂為粒徑為0.15-1.5mm的鎂砂；相對於100重量份的水玻璃,所述一級鎂砂的用量為150-200重量份,所述二級鎂砂的用量為500-600重量份，所述硫酸鎂的用量為35-60重量份，所述稀土金屬氧化物的用量為0.1-0.3重量份，所述氟娃酸鈉的用量為12-15重量份，所述水的用量為55-90重量份。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其中，所述稀土金屬氧化物選自氧化鑭、氧化鈰、氧化釷和氧化銪中的一種或多種。
3.根據權利要求1或2所述的製備方法，其中，所述水玻璃的密度為1.36-1.40g/cm3。
4.根據權利要求1或2所述的製備方法，其中，所述氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物的含水率在I重量％以下。
5.根據權利要求4所述的製備方法，其中，所述方法還包括在製得混凝土初料的工序之前，將所述一級鎂砂和二級鎂砂平鋪至5-lOcm厚度且用水溼潤，然後蓋上潮溼的覆蓋物且在15-25°C下靜置5-6d ;其後，將所述氟矽酸鈉、一級鎂砂、二級鎂砂、硫酸鎂和稀土金屬氧化物進行乾燥。
6.根據權利要求1或2所述的製備方法，其中，在製得水玻璃耐火混凝土的工序中，所述烘烤分為連續的第一至第四階段；所述第一階段為由30°C升溫至250-300°C的階段，且升溫速率為15-20°C /h ;所述第二階段為在溫度為250-300°C下保持8_9h的階段；所述第三階段為由250-300°C升溫至700°C的階段，且升溫速率為150-200°C /h ;所述第四階段為由700°C降溫至25-30°C的階段，且降溫速率為670-675°C /h。
7.根據權利要求1或2所述的製備方法，其中，在製得混凝土初料的工序中，所述混合的時間為2-5min，所述混合的溫度為15_30°C。
8.根據權利要求1或2所述的製備方法，其中，在製得混凝土漿料工序中，所述混合的時間為5-10min，所述混合的溫度為15_30°C。
9.一種水玻璃耐火混凝土，其特徵在於，所述水玻璃耐火混凝土通過權利要求1-8中的任意一項所述的方法製備而成。
【文檔編號】C04B111/28GK104261788SQ201410475920
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】朱琪 申請人:安徽蕪湖飛琪水泥製品有限公司