本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，特別涉及一種阻燃耐高溫混凝土及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，居民對居住房屋和辦公大樓的安全性要求越來越高，而建筑材料是整棟大樓的主要構(gòu)成部分。我國建筑中應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的主要建筑材料是混凝土，天然砂是其主要的細(xì)骨架，但是目前多數(shù)地區(qū)應(yīng)用的是天然砂，天然砂屬于地方資源，而且短期不可再生。隨著建筑量的增加，我國不少地區(qū)的天然砂已近枯竭，同時由于天然河砂的過度開采會對生態(tài)環(huán)境造成破壞，許多地方已經(jīng)嚴(yán)禁或限制開采天然河砂，導(dǎo)致工程用砂供需矛盾日益突出。
現(xiàn)有技術(shù)中，常用的混凝土，主要存在以下缺點：1、以水泥為膠黏劑，粘結(jié)力弱，與墻體、煤礦巷道、隧道等的附著力差，耐久性差，容易脫落；2、保溫材料的抗壓強度、抗折強度低，收到的剪切力、壓力作用易破碎、脫落。3、造價高；4、施工工序復(fù)雜、施工周期長、養(yǎng)護周期長。
國內(nèi)建筑材料中有機材料占了絕大部分，如膨脹聚苯板、擠塑聚苯板、聚氨酯和酚醛樹脂發(fā)泡材料等，另外還有無機材料如發(fā)泡水泥板、礦棉、玻璃棉、無機保溫砂漿等。而有機材料突出的問題是防火性能差，從國內(nèi)近幾年發(fā)生的幾起和外墻保溫材料有關(guān)的建筑火災(zāi)來看，必須對外墻材料的防火安全性進行改進。這幾起火災(zāi)均由于建筑物結(jié)構(gòu)倒塌，人員來不及疏散而造成慘重的傷亡。特別是那些高強與超高強的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在火災(zāi)高溫下易于發(fā)送爆裂，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的迅速坍塌，這是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐火性能差造成的悲劇。此外，有機材料還有強度低、使用壽命短等缺點。無機材料雖然具有不然的特性，但其保溫性能、防水性能不佳且自身比重較大。因此，復(fù)合材料是比較好的選擇，但是，現(xiàn)有技術(shù)中的復(fù)合材料仍達不到防火要求，導(dǎo)熱系數(shù)也不高。
綜上所述，目前的混凝土還不具備建筑施工要求的綜合性能或者是成本太高，需要進一步改進，因此，尋找一種價格相對低廉、綜合性能較高的阻燃耐高溫混凝土顯得尤為重要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有背景技術(shù)的不足，提供一種經(jīng)濟合理的阻燃耐高溫混凝土，本發(fā)明還提供這種阻燃耐高溫混凝土的制備方法，其簡便可行。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種阻燃耐高溫混凝土，以重量份計，由如下組分制成：水泥 30~40份，粘土熟料 12~30份，水 18~30份，鎂砂 8~15份，減水劑 2~3份，氧化鋁 5~10份，改性劑 1~2份，石墨烯 1~2份，阻燃劑 1~2份，己烯基雙硬脂酰胺 0.1~0.4份，聚乙二醇 0.05~0.3份；
其中，所述減水劑是由萘磺酸鹽、干酪素和磺化三聚氰胺甲醛樹脂組成的混合物；
所述改性劑是由偏鋁酸鈉、氧化鋯和碳化硅組成的混合物；
所述阻燃劑是由溴化環(huán)氧樹脂、鎂鋁水滑石和十溴二苯乙烷組成的混合物。
本發(fā)明通過優(yōu)化各組分配比，同時所述減水劑、改性劑、阻燃劑均由特定組分復(fù)配而成，使得阻燃耐高溫混凝土抗壓強度顯著提升、干燥收縮率明顯降低、體積吸水率明顯降低。
優(yōu)選地，所述減水劑由萘磺酸鹽、干酪素和磺化三聚氰胺甲醛樹脂按重量比為3~5:4~7:1組成；所述改性劑由偏鋁酸鈉、氧化鋯和碳化硅按重量比為15~20:3~6:1組成；所述阻燃劑由溴化環(huán)氧樹脂、鎂鋁水滑石和十溴二苯乙烷按重量比7~12:2~8:1組成。
優(yōu)選地，一種阻燃耐高溫混凝土以重量份計，由如下組分制成：水泥30~40份，粘土熟料 25~30份，水18~26份，鎂砂 9~13份，減水劑2~3份，氧化鋁8~9份，改性劑 1~1.5份，石墨烯 1~1.9份，阻燃劑1~1.7份，己烯基雙硬脂酰胺0.1~0.28份，聚乙二醇0.05~0.3份。
更優(yōu)選地，一種阻燃耐高溫混凝土以重量份計，由如下組分制成：水泥 36份，粘土熟料 25份，水 24份，鎂砂 12份，減水劑 2.6份，氧化鋁 8.6份，改性劑1.3份，石墨烯 1.9份，阻燃劑 1.6份，己烯基雙硬脂酰胺 0.28份，聚乙二醇 0.16份。
進一步地，所述減水劑由萘磺酸鹽、干酪素和磺化三聚氰胺甲醛樹脂按重量比為4:6:1組成；所述改性劑由偏鋁酸鈉、氧化鋯和碳化硅按重量比為16:5:1組成；所述阻燃劑由溴化環(huán)氧樹脂、鎂鋁水滑石和十溴二苯乙烷按重量比為9:6:1組成。
本發(fā)明還提供所述阻燃耐高溫混凝土的制備方法，包括如下步驟：
1）粉磨：按重量份取粘土熟料、氧化鋁、鎂砂，粉粹至粒徑小于20mm，再進行粉磨處理，粉磨至粒徑小于0.1mm；
2）煅燒：將步驟1）粉磨后的粘土熟料、氧化鋁、鎂砂混合料依次在980~1020℃下煅燒0.8~1.2h，在880~920℃下煅燒0.4~0.8h，在780~820℃下煅燒1.5~2.5h，在680~720℃下煅燒1~2h，在580~620℃下煅燒0.4~0.8h，在480~520℃下煅燒0.4~0.8h，冷卻后研磨至粒徑小于20mm，得到煅燒料；
3）混合：向步驟2）所得的煅燒料中按重量份依次加入水泥、水、減水劑、改性劑、石墨烯、阻燃劑、己烯基雙硬脂酰胺、聚乙二醇，攪拌均勻，即為阻燃耐高溫混凝土。
優(yōu)選地，所述步驟2）具體為：將步驟1）粉磨后的粘土熟料、氧化鋁、鎂砂混合料依次在1000℃下煅燒1h，在900℃下煅燒0.5h，在800℃下煅燒2h，在700℃下煅燒1.5h，在600℃下煅燒0.5h，在500℃下煅燒0.5h，冷卻后研磨至粒徑小于20mm，得到煅燒料。
本發(fā)明的有益效果為：
（1）本發(fā)明所用材料簡單易得，制備方法簡單，對設(shè)備無特殊要求，工藝易調(diào)控，制作成本低，適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)。
（2）本發(fā)明配比合理，減水劑、改性劑、阻燃劑均復(fù)配而成，這樣，阻燃耐高溫混凝土抗壓強度顯著提升、干燥收縮率明顯降低、體積吸水率明顯降低。
（3）本發(fā)明制備的混凝土能夠在高溫（800℃）和負(fù)載作用下不爆裂，如果發(fā)生意外火災(zāi)，可以延長火災(zāi)發(fā)生時的救援時間，大大減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。此外，由于混凝土中加入了己烯基雙硬脂酰胺 、聚乙二醇等有機物質(zhì)，可以降低混凝土在常溫情況下的收縮和開裂，提高了混凝土的韌性，改善了混凝土的強度、沖擊韌性和承載能力。
（4）本發(fā)明中使用了粘土熟料、鎂砂等，自身耐熱性好，并且溴化環(huán)氧樹脂、鎂鋁水滑石和十溴二苯乙烷可以與粘土熟料、鎂砂形成網(wǎng)狀交織結(jié)構(gòu)，增強混凝土的強度，更好地發(fā)揮混凝土在受熱受火狀態(tài)下的阻燃和耐高溫作用，使用壽命長。
具體實施方式
實施例1
一種阻燃耐高溫混凝土，以重量份計，由如下組分制成：36重量份水泥、25重量份粘土熟料、24重量份水、12重量份鎂砂、2.6重量份減水劑、8.6重量份氧化鋁、1.3重量份改性劑、1.9重量份石墨烯、1.6重量份阻燃劑、0.28重量份己烯基雙硬脂酰胺、0.16重量份聚乙二醇；
減水劑是由萘磺酸鹽、干酪素和磺化三聚氰胺甲醛樹脂按重量比為4:6:1組成的混合物；
改性劑為偏鋁酸鈉、氧化鋯和碳化硅按重量比為16:5:1組成的混合物；
阻燃劑為溴化環(huán)氧樹脂、鎂鋁水滑石和十溴二苯乙烷按重量比為9:6:1組成的混合物。
上述阻燃耐高溫混凝土的制備方法，包括如下步驟：
1）粉磨：按重量份取粘土熟料、氧化鋁、鎂砂，粉粹至粒徑小于20mm，再進行粉磨處理，粉磨至粒徑小于0.1mm；
2）將步驟1）粉磨后的粘土熟料、氧化鋁、鎂砂混合料依次在1000℃下煅燒1h，在900℃下煅燒0.5h，在800℃下煅燒2h，在700℃下煅燒1.5h，在600℃下煅燒0.5h，在500℃下煅燒0.5h，冷卻后研磨至粒徑小于20mm，得到煅燒料；
3）混合：向步驟2）所得的煅燒料中按重量份依次加入水泥、水、減水劑、改性劑、石墨烯、阻燃劑、己烯基雙硬脂酰胺、聚乙二醇，攪拌均勻，即為阻燃耐高溫混凝土。
實施例2
一種阻燃耐高溫混凝土，以重量份計，由如下組分制成：30重量份水泥、28重量份粘土熟料、22重量份水、10重量份鎂砂、3重量份減水劑、9重量份氧化鋁、1重量份改性劑、1.7重量份石墨烯、1.2重量份阻燃劑、0.25重量份己烯基雙硬脂酰胺、0.3重量份聚乙二醇；
減水劑是由萘磺酸鹽、干酪素和磺化三聚氰胺甲醛樹脂按重量比為3:7:1組成的混合物；
改性劑為偏鋁酸鈉、氧化鋯和碳化硅按重量比為15:6:1組成的混合物；
阻燃劑為溴化環(huán)氧樹脂、鎂鋁水滑石和十溴二苯乙烷按重量比為12:7:1組成的混合物。
上述阻燃耐高溫混凝土的制備方法，包括如下步驟：
1）粉磨：按重量份取粘土熟料、氧化鋁、鎂砂，粉粹至粒徑小于20mm，再進行粉磨處理，粉磨至粒徑小于0.1mm；
2）將步驟1）粉磨后的粘土熟料、氧化鋁、鎂砂混合料依次在980℃下煅燒1.2h，在920℃下煅燒0.4h，在790℃下煅燒1.8h，在710℃下煅燒1h，在590℃下煅燒0.6h，在510℃下煅燒0.8h，冷卻后研磨至粒徑小于20mm，得到煅燒料；
3）混合：向步驟2）所得的煅燒料中按重量份依次加入水泥、水、減水劑、改性劑、石墨烯、阻燃劑、己烯基雙硬脂酰胺、聚乙二醇，攪拌均勻，即為阻燃耐高溫混凝土。
實施例3
一種阻燃耐高溫混凝土，以重量份計，由如下組分制成：38重量份水泥、20重量份粘土熟料、30重量份水、15重量份鎂砂、2.5重量份減水劑、10重量份氧化鋁、2重量份改性劑、2重量份石墨烯、1.8重量份阻燃劑、0.4重量份己烯基雙硬脂酰胺、0.2重量份聚乙二醇；
減水劑是由萘磺酸鹽、干酪素和磺化三聚氰胺甲醛樹脂按重量比為5:4:1組成的混合物；
改性劑為偏鋁酸鈉、氧化鋯和碳化硅按重量比為17:4:1組成的混合物；
阻燃劑為溴化環(huán)氧樹脂、鎂鋁水滑石和十溴二苯乙烷按重量比為7:8:1組成的混合物。
上述阻燃耐高溫混凝土的制備方法，包括如下步驟：
1）粉磨：按重量份取粘土熟料、氧化鋁、鎂砂，粉粹至粒徑小于20mm，再進行粉磨處理，粉磨至粒徑小于0.1mm；
2）將步驟1）粉磨后的粘土熟料、氧化鋁、鎂砂混合料依次在1020℃下煅燒0.8h，在910℃下煅燒0.8h，在780℃下煅燒2.5h，在720℃下煅燒1.2h，在580℃下煅燒0.7h，在490℃下煅燒0.7h，冷卻后研磨至粒徑小于20mm，得到煅燒料；
3）混合：向步驟2）所得的煅燒料中按重量份依次加入水泥、水、減水劑、改性劑、石墨烯、阻燃劑、己烯基雙硬脂酰胺、聚乙二醇，攪拌均勻，即為阻燃耐高溫混凝土。
實施例4
一種阻燃耐高溫混凝土，以重量份計，由如下組分制成：40重量份水泥、30重量份粘土熟料、18重量份水、13重量份鎂砂、2重量份減水劑、8重量份氧化鋁、1.5重量份改性劑、1重量份石墨烯、1重量份阻燃劑、0.1重量份己烯基雙硬脂酰胺、0.05重量份聚乙二醇；
減水劑是由萘磺酸鹽、干酪素和磺化三聚氰胺甲醛樹脂按重量比為3.5:5:1組成的混合物；
改性劑為偏鋁酸鈉、氧化鋯和碳化硅按重量比為20:3:1組成的混合物；
阻燃劑為溴化環(huán)氧樹脂、鎂鋁水滑石和十溴二苯乙烷按重量比為8:2:1組成的混合物。
上述阻燃耐高溫混凝土的制備方法，包括如下步驟：
1）粉磨：按重量份取粘土熟料、氧化鋁、鎂砂，粉粹至粒徑小于20mm，再進行粉磨處理，粉磨至粒徑小于0.1mm；
2）將步驟1）粉磨后的粘土熟料、氧化鋁、鎂砂混合料依次在1010℃下煅燒1.1h，在890℃下煅燒0.7h，在820℃下煅燒1.5h，在680℃下煅燒1.6h，在610℃下煅燒0.8h，在480℃下煅燒0.4h，冷卻后研磨至粒徑小于20mm，得到煅燒料；
3）混合：向步驟2）所得的煅燒料中按重量份依次加入水泥、水、減水劑、改性劑、石墨烯、阻燃劑、己烯基雙硬脂酰胺、聚乙二醇，攪拌均勻，即為阻燃耐高溫混凝土。
實施例5
一種阻燃耐高溫混凝土，以重量份計，由如下組分制成：33重量份水泥、12重量份粘土熟料、27重量份水、8重量份鎂砂、2.4重量份減水劑、5重量份氧化鋁、1.8重量份改性劑、1.5重量份石墨烯、2重量份阻燃劑、0.35重量份己烯基雙硬脂酰胺、0.25重量份聚乙二醇；
減水劑是由萘磺酸鹽、干酪素和磺化三聚氰胺甲醛樹脂按重量比為4.5:4.5:1組成的混合物；
改性劑為偏鋁酸鈉、氧化鋯和碳化硅按重量比為19:4.5:1組成的混合物；
阻燃劑為溴化環(huán)氧樹脂、鎂鋁水滑石和十溴二苯乙烷按重量比為11:5:1組成的混合物。
上述阻燃耐高溫混凝土的制備方法，包括如下步驟：
1）粉磨：按重量份取粘土熟料、氧化鋁、鎂砂，粉粹至粒徑小于20mm，再進行粉磨處理，粉磨至粒徑小于0.1mm；
2）將步驟1）粉磨后的粘土熟料、氧化鋁、鎂砂混合料依次在990℃下煅燒0.9h，在880℃下煅燒0.6h，在810℃下煅燒2.2h，在690℃下煅燒2h，在620℃下煅燒0.4h，在520℃下煅燒0.6h，冷卻后研磨至粒徑小于20mm，得到煅燒料；
3）混合：向步驟2）所得的煅燒料中按重量份依次加入水泥、水、減水劑、改性劑、石墨烯、阻燃劑、己烯基雙硬脂酰胺、聚乙二醇，攪拌均勻，即為阻燃耐高溫混凝土。
實施例6
一種阻燃耐高溫混凝土，以重量份計，由如下組分制成：34重量份水泥、22重量份粘土熟料、23重量份水、11重量份鎂砂、2.8重量份減水劑、6重量份氧化鋁、1.2重量份改性劑、1.8重量份石墨烯、1.4重量份阻燃劑、0.27重量份己烯基雙硬脂酰胺、0.27重量份聚乙二醇；
減水劑是由萘磺酸鹽、干酪素和磺化三聚氰胺甲醛樹脂按重量比為3.2:5.5:1組成的混合物；
改性劑為偏鋁酸鈉、氧化鋯和碳化硅按重量比為18:3.5:1組成的混合物；
阻燃劑為溴化環(huán)氧樹脂、鎂鋁水滑石和十溴二苯乙烷按重量比為10:3:1組成的混合物。
上述阻燃耐高溫混凝土的制備方法，包括如下步驟：
1）粉磨：按重量份取粘土熟料、氧化鋁、鎂砂，粉粹至粒徑小于20mm，再進行粉磨處理，粉磨至粒徑小于0.1mm；
2）將步驟1）粉磨后的粘土熟料、氧化鋁、鎂砂混合料依次在985℃下煅燒0.85h，在915℃下煅燒0.75h，在805℃下煅燒1.7h，在695℃下煅燒1.8h，在595℃下煅燒0.5h，在505℃下煅燒0.45h，冷卻后研磨至粒徑小于20mm，得到煅燒料；
3）混合：向步驟2）所得的煅燒料中按重量份依次加入水泥、水、減水劑、改性劑、石墨烯、阻燃劑、己烯基雙硬脂酰胺、聚乙二醇，攪拌均勻，即為阻燃耐高溫混凝土。
實施例7
一種阻燃耐高溫混凝土，以重量份計，由如下組分制成：35重量份水泥、24重量份粘土熟料、25重量份水、12重量份鎂砂、2.3重量份減水劑、7重量份氧化鋁、1.1重量份改性劑、1.3重量份石墨烯、1.5重量份阻燃劑、0.2重量份己烯基雙硬脂酰胺、0.1重量份聚乙二醇；
減水劑是由萘磺酸鹽、干酪素和磺化三聚氰胺甲醛樹脂按重量比為3.8:6.5:1組成的混合物；
改性劑為偏鋁酸鈉、氧化鋯和碳化硅按重量比為16.5:5.5:1組成的混合物；
阻燃劑為溴化環(huán)氧樹脂、鎂鋁水滑石和十溴二苯乙烷按重量比為8.5:4:1組成的混合物。
上述阻燃耐高溫混凝土的制備方法，包括如下步驟：
1）粉磨：按重量份取粘土熟料、氧化鋁、鎂砂，粉粹至粒徑小于20mm，再進行粉磨處理，粉磨至粒徑小于0.1mm；
2）將步驟1）粉磨后的粘土熟料、氧化鋁、鎂砂混合料依次在995℃下煅燒0.95h，在905℃下煅燒0.65h，在815℃下煅燒1.9h，在685℃下煅燒1.5h，在585℃下煅燒0.55h，在495℃下煅燒0.5h，冷卻后研磨至粒徑小于20mm，得到煅燒料；
3）混合：向步驟2）所得的煅燒料中按重量份依次加入水泥、水、減水劑、改性劑、石墨烯、阻燃劑、己烯基雙硬脂酰胺、聚乙二醇，攪拌均勻，即為阻燃耐高溫混凝土。
實施例8
一種阻燃耐高溫混凝土，以重量份計，由如下組分制成：37重量份水泥、26重量份粘土熟料、26重量份水、9重量份鎂砂、2.2重量份減水劑、8.5重量份氧化鋁、1.4重量份改性劑、1.4重量份石墨烯、1.7重量份阻燃劑、0.15重量份己烯基雙硬脂酰胺、0.15重量份聚乙二醇；
減水劑是由萘磺酸鹽、干酪素和磺化三聚氰胺甲醛樹脂按重量比為4.2:6:1組成的混合物；
改性劑為偏鋁酸鈉、氧化鋯和碳化硅按重量比為17.5:6:1組成的混合物；
阻燃劑為溴化環(huán)氧樹脂、鎂鋁水滑石和十溴二苯乙烷按重量比為9.5:6.5:1組成的混合物。
上述阻燃耐高溫混凝土的制備方法，包括如下步驟：
1）粉磨：按重量份取粘土熟料、氧化鋁、鎂砂，粉粹至粒徑小于20mm，再進行粉磨處理，粉磨至粒徑小于0.1mm；
2）將步驟1）粉磨后的粘土熟料、氧化鋁、鎂砂混合料依次在1005℃下煅燒1.15h，在895℃下煅燒0.55h，在795℃下煅燒2.3h，在715℃下煅燒1.3h，在615℃下煅燒0.45h，在485℃下煅燒0.55h，冷卻后研磨至粒徑小于20mm，得到煅燒料；
3）混合：向步驟2）所得的煅燒料中按重量份依次加入水泥、水、減水劑、改性劑、石墨烯、阻燃劑、己烯基雙硬脂酰胺、聚乙二醇，攪拌均勻，即為阻燃耐高溫混凝土。
對比例1
所述阻燃耐高溫混凝土中不含石墨烯，阻燃耐高溫混凝土的其他組分和阻燃耐高溫混凝土的制備方法如實施例1。
對比例2
所述減水劑為僅萘磺酸鹽，阻燃耐高溫混凝土的其他組分和阻燃耐高溫混凝土的制備方法如實施例1。
對比例3
所述改性劑由偏鋁酸鈉和氧化鋯按重量比為1:1組成，阻燃耐高溫混凝土的其他組分和阻燃耐高溫混凝土的制備方法如實施例1。
對比例4
所述阻燃劑由溴化環(huán)氧樹脂、鎂鋁水滑石和十溴二苯乙烷按重量比2:9:1組成，阻燃耐高溫混凝土的其他組分和阻燃耐高溫混凝土的制備方法如實施例1。
結(jié)果與討論
用本發(fā)明阻燃耐高溫混凝土對照對比例的抗壓強度、體積吸水率、干燥收縮率，其結(jié)果如下表：
表1 為實施例與對比例阻燃耐高溫混凝土的抗壓強度、體積吸水率、干燥收縮率：
從表中可以看出，實施例的抗壓強度明顯高于對比例、體積吸水率明顯低于對比例、干燥收縮率低于對比例，說明本發(fā)明配比合理，且減水劑、改性劑、阻燃劑均復(fù)配而成。進一步地，當(dāng)所述減水劑由萘磺酸鹽、干酪素和磺化三聚氰胺甲醛樹脂按重量比為3~5:4~7:1組成；所述改性劑由偏鋁酸鈉、氧化鋯和碳化硅按重量比為15~20:3~6:1組成；所述阻燃劑由溴化環(huán)氧樹脂、鎂鋁水滑石和十溴二苯乙烷按重量比7~12:2~8:1組成時，其抗壓強度顯著提升、干燥收縮率明顯降低、體積吸水率明顯降低，各項指標(biāo)均達到了意想不到的技術(shù)效果。
以上對本發(fā)明創(chuàng)造實施所提供的一種阻燃耐高溫混凝土及其制備方法進行了詳細(xì)的介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造實施例的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明創(chuàng)造的限制。