一種耐高溫混凝土的製作方法

2023-10-18 00:24:39 2

本發明涉及混凝土領域，特別涉及一種耐高溫混凝土。

背景技術：

隨著經濟發展和社會進步以及人口的不斷增加，建築物日益密集，高層建築物迅速發展，建築結構的火災問題日益突出。在各類火災中，發成次數最多、損失最嚴重者當屬建築物失火。混凝土是目前土木工程中用量最大的建築材料，混凝土結構是建築物的主要結構形式，因此，混凝土的高溫性能對建築物的火災行為至關重要。目前土木工程結構對於混凝土強度和耐久性要求越來越高，而強度、耐久性的提高源於混凝土自身密實度的不斷提高，而內部緻密的混凝土在受到火災高溫作用時會發生嚴重爆裂，經受高溫後混凝土力學和耐久性能嚴重劣化，不僅威脅結構安全，也對人員生命財產安全造成不可估計的損害。因此不僅要求混凝土具有高強度和較好的耐久性能，還要在遭受火災時具有良好抗火性能以及火災高溫後良好的殘餘力學性能和耐久性能，有必要提供一種耐高溫的混凝土。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種耐高溫混凝土，具有耐高溫的效果。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種耐高溫混凝土，按重量份數計，包括以下組分，粗集料1300-1500份；水泥450-550份；水100-130份；外加劑20-50份；納米多孔材料50-100份；納米纖維100-180份。

通過採用上述技術方案，高溫混凝土中採用粗集料、水泥、水作為主要材料，水泥和水形成泥漿後包裹在集料表面，形成膠結層。納米多孔材料和納米纖維分散在膠結層內，納米纖維進入或部分進入到納米多孔材料內，納米纖維通過納米多孔材料連接形成網狀結構，起到提高耐高溫混凝土強度的作用。

當耐高溫混凝土受熱後，納米纖維和納米多孔材料形成的網狀結構對耐高溫混凝土的變形起到阻礙作用，耐高溫混凝土爆裂需要先克服網狀結構的阻礙，使耐高溫混凝土具有良好的耐火性能，在遭受火災時具有良好的力學性能。同時，在火災後殘餘的網狀結構能對耐高溫混凝土結構起到支撐，使火災後的耐高溫混凝土具備良好的殘餘力學性能，達到了耐高溫、抗火性能強的效果。

本發明的進一步設置為：所述納米多孔材料為氧化矽納米多孔材料、納米多孔矽中的一種或多種。

通過採用上述技術方案，氧化矽納米多孔材料和納米多孔矽均屬於矽基納米多孔材料，氧化矽和矽熔點高，避免納米多孔材料在火災中熔化。

本發明的進一步設置為：所述納米纖維為納米碳纖維。

通過採用上述技術方案，納米碳纖維的直徑在50-200nm之間，加入到耐高溫混凝土內後，通過納米多孔材料形成網狀結構，起到提高耐高溫混凝土抗火性能的作用。

本發明的進一步設置為：所述納米纖維為多孔納米碳纖維。

通過採用上述技術方案，多孔納米碳纖維具有豐富的中孔結構。

本發明的進一步設置為：所述外加劑包括納米二氧化鈦、納米碳酸鈣中的一種或多種。

通過採用上述技術方案，外加劑為納米二氧化鈦、納米碳酸鈣，第一，納米二氧化鈦、納米碳酸鈣能改善耐高溫混凝土的力學性能，第二，納米二氧化鈦和納米碳酸鈣也能進入到納米多孔材料內，當同時吸附在納米多孔材料和納米纖維上時，增強納米纖維和納米多孔材料的連接強度，進一步提高耐高溫混凝土的耐高溫性能和抗火性能。

本發明的進一步設置為：所述耐高溫混凝土內還包括30-50份外摻劑，所述外摻聚為粉煤灰。

通過採用上述技術方案，粉煤灰是一種火山灰質材料，粉煤灰可與混凝土進行反應，生產難溶於水的水化矽酸鈣凝膠，填充混凝土內部的孔隙，對混凝土強度和抗滲性能都有提高作用。

本發明的進一步設置為：所述耐高溫混凝土內還包括30-50份聚合乳液，所述聚合乳液為固含量為30％的eva乳液。

通過採用上述技術方案，在耐高溫混凝土內加入聚合乳液，eva乳液加入到耐高溫混凝土內後，起到改善水泥性能的作用。

本發明的進一步設置為：所述耐高溫混凝土製備方法如下，稱取配方量的納米纖維、納米多孔材料、水、外加劑，攪拌均勻後用超聲波處理，靜置；投入配方量的水泥，攪拌均勻；再投入配方量的集料，攪拌均勻。

通過採用上述技術方案，納米纖維、納米多孔材料、水、外加劑攪拌均勻後，用超聲波處理，促進納米纖維運動，進入到納米多孔材料的孔隙內，再投入水泥，攪拌成泥漿後，再投入集料，攪拌均勻後，得到耐高溫混凝土。

本發明的進一步設置為：所述集料包括粗集料和細集料，所述粗集料包括粒徑為5-20mm且級配連續的碎石，所述細集料為細度模數為2.6的河砂。

通過採用上述技術方案，集料包括粗集料和細集料，粗集料先用級配連續的碎石，細集料選用河砂。

綜上所述，本發明具有以下有益效果：第一，採用集料、水泥、水作為耐高溫混凝土的主要材料，加入納米多孔材料和納米纖維，納米纖維通過納米多孔材料連接形成網狀結構，耐高溫混凝土遭受火災時不爆裂且具有較好的力學性能；第二，投入外加劑後，外加劑為納米二氧化鈦、納米碳酸鈣，不僅能改善耐高溫混凝土的力學性能，同時能增強納米纖維與納米多孔材料之間的連接，進一步提高耐高溫混凝土的耐高溫性能和抗火性能，達到了耐高溫、抗火性能強的效果。

具體實施方式

具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其並不是對本發明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書後可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本發明的權利要求範圍內都受到專利法的保護。

實施例1：一種耐高溫混凝土，按重量份數計，各組分及含量見表1。納米纖維選用納米碳纖維，納米多孔材料選用氧化矽納米多孔材料。集料包括1000份粗集料和400份細集料。粗集料為粒徑為5-20mm且級配連續的碎石，細集料為細度模數為2.6的河砂。外加劑為納米碳酸鈣。

耐高溫混凝土的製備方法如下，稱取納米纖維、納米多孔材料、水、外加劑，攪拌均勻後用超聲波處理1小時，靜置1小時後，投入水泥，攪拌均勻後，再投入集料，攪拌均勻後得到耐高溫混凝土。

混凝土高溫後力學性能測試：將耐高溫混凝土製作成多個邊長為150mm的立方體試塊，標準養護28d後取出自然乾燥，分別進行25℃、200℃、500℃、800℃的高溫試驗，將立方體試塊在目標溫度下恆溫處理3小時後冷卻。每個目標溫度下放置兩塊立方體試塊，冷卻後測試立方體試塊的抗壓強度和抗折強度，並在表2中列出。

實施例2：一種耐高溫混凝土，與實施例1的不同之處在於，各組分及含量參見表1，集料包括1000份粗集料和300份細集料。進行混凝土高溫後力學性能測試，並將結果在表2中列出。

實施例3：一種耐高溫混凝土，與實施例1的不同之處在於，各組分及含量參見表1，集料包括1100份粗集料和400份細集料。進行混凝土高溫後力學性能測試，並將結果在表2中列出。

實施例4：一種耐高溫混凝土，按重量份數計，各組分及含量見表1。納米纖維選用納米碳纖維，納米多孔材料選用氧化矽納米多孔材料。集料包括1100份粗集料和400份細集料。粗集料為粒徑為5-20mm且級配連續的碎石，細集料為細度模數為2.6的河砂。外加劑為納米碳酸鈣。外摻劑為粉煤灰。

耐高溫混凝土的製備方法如下，稱取納米纖維、納米多孔材料、水、外加劑，攪拌均勻後用超聲波處理1小時，靜置1小時後，投入水泥、外摻劑，攪拌均勻後，再投入集料，攪拌均勻後得到耐高溫混凝土。進行混凝土高溫後力學性能測試，並將結果在表2中列出。

實施例5：一種耐高溫混凝土，與實施例4的不同之處在於，外摻劑份數為50份。進行混凝土高溫後力學性能測試，並將結果在表2中列出。

實施例6：一種耐高溫混凝土，按重量份數計，各組分及含量見表1。納米纖維選用多孔納米碳纖維，納米多孔材料選用納米多孔矽。集料包括1100份粗集料和400份細集料。粗集料為粒徑為5-20mm且級配連續的碎石，細集料為細度模數為2.6的河砂。外加劑為納米碳酸鈣。外摻劑為粉煤灰。聚合乳液選用固含量為30％的eva乳液。

耐高溫混凝土的製備方法如下，稱取納米纖維、納米多孔材料、水、外加劑，攪拌均勻後用超聲波處理1小時，靜置1小時後，投入水泥、外摻劑、聚合乳液，攪拌均勻後，再投入集料，攪拌均勻後得到耐高溫混凝土。進行混凝土高溫後力學性能測試，並將結果在表2中列出。

實施例7：一種耐高溫混凝土，按重量份數計，各組分及含量見表1。納米纖維選用納米碳纖維，納米多孔材料選用氧化矽納米多孔材料。集料包括1000份粗集料和400份細集料。粗集料為粒徑為5-20mm且級配連續的碎石，細集料為細度模數為2.6的河砂。外加劑為納米碳酸鈣。聚合乳液選用固含量為30％的eva乳液。

耐高溫混凝土的製備方法如下，稱取納米纖維、納米多孔材料、水、外加劑，攪拌均勻後用超聲波處理1小時，靜置1小時後，投入水泥、聚合乳液，攪拌均勻後，再投入集料，攪拌均勻後得到耐高溫混凝土。進行混凝土高溫後力學性能測試，並將結果在表2中列出。

對比例1：一種耐高溫混凝土，按重量份數計，各組分及含量見表1。納米纖維選用納米碳纖維。集料包括1000份粗集料和400份細集料。粗集料為粒徑為5-20mm且級配連續的碎石，細集料為細度模數為2.6的河砂。外加劑為納米碳酸鈣。

耐高溫混凝土的製備方法如下，稱取納米纖維、水、外加劑，攪拌均勻後用超聲波處理1小時，靜置1小時後，投入水泥，攪拌均勻後，再投入集料，攪拌均勻後得到耐高溫混凝土。進行混凝土高溫後力學性能測試，並將結果在表2中列出。

對比例2：一種耐高溫混凝土，按重量份數計，各組分及含量見表1。納米多孔材料選用氧化矽納米多孔材料。集料包括1000份粗集料和400份細集料。粗集料為粒徑為5-20mm且級配連續的碎石，細集料為細度模數為2.6的河砂。外加劑為納米碳酸鈣。

耐高溫混凝土的製備方法如下，稱取納米多孔材料、水、外加劑，攪拌均勻後用超聲波處理1小時，靜置1小時後，投入水泥，攪拌均勻後，再投入集料，攪拌均勻後得到耐高溫混凝土。進行混凝土高溫後力學性能測試，並將結果在表2中列出。

對比例3：一種耐高溫混凝土，按重量份數計，各組分及含量見表1。集料包括1000份粗集料和400份細集料。粗集料為粒徑為5-20mm且級配連續的碎石，細集料為細度模數為2.6的河砂。外加劑為納米碳酸鈣。

耐高溫混凝土的製備方法如下，稱取水、外加劑，攪拌均勻後用超聲波處理1小時，靜置1小時後，投入水泥，攪拌均勻後，再投入集料，攪拌均勻後得到耐高溫混凝土。進行混凝土高溫後力學性能測試，並將結果在表2中列出。

對比例4：一種耐高溫混凝土，按重量份數計，各組分及含量見表1。集料包括1000份粗集料和400份細集料。粗集料為粒徑為5-20mm且級配連續的碎石，細集料為細度模數為2.6的河砂。

耐高溫混凝土的製備方法如下，稱取水、水泥，攪拌均勻後，再投入集料，攪拌均勻後得到耐高溫混凝土。進行混凝土高溫後力學性能測試，並將結果在表2中列出。

對比例5：一種耐高溫混凝土，按重量份數計，各組分及含量見表1。納米纖維選用納米碳纖維，納米多孔材料選用氧化矽納米多孔材料。集料包括1000份粗集料和400份細集料。粗集料為粒徑為5-20mm且級配連續的碎石，細集料為細度模數為2.6的河砂。外加劑為納米碳酸鈣。

耐高溫混凝土的製備方法如下，稱取納米纖維、納米多孔材料、水、外加劑，攪拌均勻後用超聲波處理1小時，靜置1小時後，投入水泥，攪拌均勻後，再投入集料，攪拌均勻後得到耐高溫混凝土。進行混凝土高溫後力學性能測試，並將結果在表2中列出。

對比例6：一種耐高溫混凝土，按重量份數計，各組分及含量見表1。納米纖維選用納米碳纖維，納米多孔材料選用氧化矽納米多孔材料。集料包括1000份粗集料和400份細集料。粗集料為粒徑為5-20mm且級配連續的碎石，細集料為細度模數為2.6的河砂。外加劑為納米碳酸鈣。

耐高溫混凝土的製備方法如下，稱取納米纖維、納米多孔材料、水、外加劑，攪拌均勻後用超聲波處理1小時，靜置1小時後，投入水泥，攪拌均勻後，再投入集料，攪拌均勻後得到耐高溫混凝土。進行混凝土高溫後力學性能測試，並將結果在表2中列出。

表1

表2