本發(fā)明涉及一種涉及建筑領(lǐng)域中具有防火防爆性能的混凝土，更具體的說，它涉及一種不發(fā)火混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

不發(fā)火混凝土，是一種能經(jīng)受沖擊而不發(fā)火花的特種混凝土，又稱防爆混凝土。當(dāng)所配置的混凝土與金屬或堅(jiān)硬等物體發(fā)生摩擦沖擊或沖擦等機(jī)械作用時(shí)，不易發(fā)生火花或火星使易燃物不易引起發(fā)火或爆炸危險(xiǎn)。

申請公布號為cn104211345b的專利公開了一種利用普通砂配制的不發(fā)火混凝土，由凝膠材料水泥、普通砂、不發(fā)火粗骨料、水和外加劑按照一定的比例攪拌配制而成。該專利不發(fā)火粗骨料使用粒徑在10-20mm的白云石或者粒徑為10-20mm的石灰石，普通砂采用細(xì)度模數(shù)為2.1-1.8的細(xì)沙，該專利中未提及利用該組分生產(chǎn)的混凝土的抗彎折強(qiáng)度，而按此組分生產(chǎn)的混凝土往往難以滿足鋪設(shè)大型儀器的地面所需的抗彎折強(qiáng)度，利用該混凝土鋪設(shè)安放大型儀器的地面容易彎折開裂進(jìn)而破壞地面完整度，不利于靜電的傳導(dǎo)而影響混凝土的不發(fā)火性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種不發(fā)火混凝土，在混凝土中加入不發(fā)火粗骨料、不發(fā)火細(xì)骨料、導(dǎo)電增強(qiáng)劑，提高抗彎折性能。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種不發(fā)火混凝土，包括由以下重量份數(shù)表示的組分：

采用以上技術(shù)方案，水泥與水形成水泥漿，水泥漿包裹在粗骨料和細(xì)骨料表面并填充其空隙，水泥漿體容易在空氣中硬化，并且能夠把砂、石等材料黏結(jié)在一起。摻和料用于調(diào)節(jié)混凝土的強(qiáng)度，復(fù)合外加劑用于改善混凝土的流變性能。不發(fā)火粗骨料作為支撐骨架，在不發(fā)火粗骨料之間填充不發(fā)火細(xì)骨料、導(dǎo)電增強(qiáng)劑和聚丙烯腈基碳纖維，在該配比范圍內(nèi)，不發(fā)火粗骨料、不發(fā)火細(xì)骨料、導(dǎo)電增強(qiáng)劑和聚丙烯腈基碳纖維混合更加均勻。不發(fā)火粗骨料和不發(fā)火細(xì)骨料配合能夠承受沖擊不發(fā)生火花，導(dǎo)電增強(qiáng)劑在漿料中均勻分散，導(dǎo)電增強(qiáng)劑在漿料中均勻分散形成大的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，與均勻分散在漿料中的導(dǎo)電增強(qiáng)劑相互配合，利于靜電荷快速傳遞。當(dāng)混凝土遇到強(qiáng)烈撞擊時(shí)，聚丙烯腈基碳纖維和導(dǎo)電增強(qiáng)劑所形成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)很快導(dǎo)走不利電荷，避免電荷集中產(chǎn)生電火花。此外，聚丙烯腈基碳纖維在混凝土中所形成的的連接網(wǎng)絡(luò)與其他骨料相互配合，還可以增強(qiáng)混凝土的抗彎折強(qiáng)度，使得鋪設(shè)完成后的地面不易因大型設(shè)備的壓力而變形開裂影響不發(fā)火性能。

優(yōu)選地，所述不發(fā)火粗骨料為粒徑為5-25mm連續(xù)級配的石灰石質(zhì)或白云石質(zhì)機(jī)制石子。

優(yōu)選地，所述不發(fā)火細(xì)骨料為細(xì)度模數(shù)為2.3-3.0的石灰石質(zhì)或白云石質(zhì)機(jī)制砂。

粒徑為5-25mm連續(xù)級配的石灰石質(zhì)或白云石質(zhì)機(jī)制石子制成的不發(fā)火粗骨料作為在混凝土中支撐載重，起到骨架作用，可以傳遞應(yīng)力，可以抑制收縮，防止開裂。粒徑0.35-0.5mm的石灰石質(zhì)或白云石質(zhì)機(jī)制砂作為不發(fā)火細(xì)骨料填充到不發(fā)火粗骨料中，使混凝土更加密實(shí)。不發(fā)火粗骨料和不發(fā)火骨料構(gòu)成整個(gè)混凝土的骨架，對整個(gè)混凝土不發(fā)火性能其主要作用。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電增強(qiáng)劑為10-90nm的炭黑粉。

炭黑本身為細(xì)小顆粒狀結(jié)構(gòu)，不發(fā)火細(xì)骨料和不發(fā)火粗骨料為球狀結(jié)構(gòu)。不發(fā)火粗骨料搭接構(gòu)成支撐骨架，在不發(fā)火粗骨料之間填充不發(fā)火細(xì)骨料，細(xì)小的炭黑顆粒充分的填充在粗細(xì)骨料的縫隙之中，而聚丙烯腈基碳纖維因其長徑結(jié)構(gòu)搭接在球狀的不發(fā)火細(xì)骨料之間，連接炭黑粉與粗細(xì)骨料，構(gòu)成連接不發(fā)火細(xì)骨料的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，在不發(fā)火混凝土中形成大的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，起到很好的導(dǎo)電效果。選擇10-90nm的炭黑粉，并采用重量份數(shù)為1.7-2.3份可更好地實(shí)現(xiàn)其與其他組份的配合作用。

優(yōu)選的，所述水泥為p.o42.5級普通水泥。

選用強(qiáng)度等級較高的水泥，加水?dāng)嚢柙诳諝庵杏不蟮目箟簭?qiáng)度較高，可應(yīng)用于需要防火防爆的工廠。

優(yōu)選地，所述摻和料為礦粉。

在混凝土中加入礦粉，減慢水化反應(yīng)的速度，增加混凝土的密實(shí)程度減少收縮，提高混凝土的抗?jié)B抗裂性能。

優(yōu)選地，所述外加劑包括三萜皂苷、褐藻膠和聚羧酸類減水劑。

進(jìn)一步所述三萜皂苷、褐藻膠和聚羧酸類減水劑的重量比為0.25-0.75:0.5-2:4.25-6.25。

褐藻膠與水混合形成膠體，引入氣泡的同時(shí)增加混凝土的黏度，同時(shí)會產(chǎn)生緩凝效果，褐藻膠與引氣劑三萜皂苷配合可以提升引進(jìn)氣量且穩(wěn)定性較好，二者配合聚羧酸類減水劑，混凝土具有相對較高坍落度保持性能,增強(qiáng)混凝土的流動性。

優(yōu)選的，一種不發(fā)火混凝土，包括由以下重量份數(shù)表示的組分：

采用以上技術(shù)方案，由以上配比構(gòu)筑的不發(fā)火混凝土，具有很好的抗壓強(qiáng)度和抗彎折強(qiáng)度，并且在不發(fā)火性能檢測中無任何瞬間火花，該配比作為不發(fā)火混凝土的優(yōu)選。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述所述不發(fā)火混凝土的制備方法。

步驟1：對不發(fā)火粗骨料和不發(fā)火細(xì)骨料進(jìn)行不發(fā)火性能檢驗(yàn)，并且使用除鐵器除去鐵質(zhì)碎屑；

步驟2：將水泥、摻和料、不發(fā)火細(xì)骨料、不發(fā)火粗骨料和導(dǎo)電增強(qiáng)劑導(dǎo)入各自原材料倉進(jìn)行預(yù)均化；

步驟3：將粗骨料、細(xì)骨料和導(dǎo)電增強(qiáng)劑按照重量比例連續(xù)配料，攪拌，隨后依次加入所需配比的摻合料和水泥攪拌；

步驟4：在步驟3攪拌過程中逐漸加入水和復(fù)合外加劑繼續(xù)攪拌1-1.5分鐘至所需工作性，得到所需混凝土。

選用以上步驟，首先預(yù)先對不發(fā)火粗骨料和不發(fā)火細(xì)骨料進(jìn)行不發(fā)火性能檢驗(yàn)，并且使用除鐵器除去鐵質(zhì)碎屑。將直徑較小的聚丙烯腈基碳纖維和導(dǎo)電增強(qiáng)劑先和不發(fā)火粗骨料和不發(fā)火細(xì)骨料混勻，在依次加入所需配比的摻合料、水泥和水?dāng)嚢?，在攪拌過程中逐漸加入復(fù)合外加劑繼續(xù)攪拌至所需工作性，得到濕料。這樣可以更加充分的將導(dǎo)電增強(qiáng)劑和聚丙烯腈基碳纖維均勻的分散質(zhì)整個(gè)混凝土中。

綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：水泥、摻和料、復(fù)合外加劑和水混合形成漿體能夠把不發(fā)火粗骨料和不發(fā)火骨料等材料黏結(jié)在一起，增強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度。

不發(fā)火粗骨料和不發(fā)火細(xì)骨料均的科學(xué)配比提升整個(gè)混凝土的不發(fā)火性。炭黑粉填充在不發(fā)火的粗細(xì)骨料的縫隙之中與搭接在不發(fā)火粗細(xì)骨料炭黑粉之間的聚丙烯腈基碳纖維形成大的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，利于電荷快速傳遞，避免電荷集中產(chǎn)生火花，增強(qiáng)混凝土的不發(fā)火性能。

聚丙烯腈基碳纖維可提高整個(gè)混凝土的抗彎折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。

不發(fā)火混凝土的制備方法操作簡單，物料混合均勻，使用方便。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解的是，本發(fā)明實(shí)施例所述制備方法僅僅是用于說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的限制，在本發(fā)明的構(gòu)思前提下對本發(fā)明制備方法的簡單改進(jìn)都屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例中涉及的所有物質(zhì)均為市售。

實(shí)施例中涉及的具體原材料如表1所示。

表1各原材料的規(guī)格以及生產(chǎn)廠家

實(shí)施例一：

不發(fā)火混凝土的配比為：

以下結(jié)合具體制備方法對不發(fā)火混凝土進(jìn)行描述。

1、對石灰石質(zhì)機(jī)制砂，以及石灰石質(zhì)進(jìn)行發(fā)火性能檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格之后經(jīng)除鐵器除去鐵質(zhì)碎屑。

2、將水泥、礦粉、石灰石質(zhì)機(jī)制砂、石灰石質(zhì)機(jī)制石子、40nm炭黑粉和聚丙烯腈基碳纖維各個(gè)組分導(dǎo)入各自原料倉分別進(jìn)行預(yù)均化。

3、按照1057kg石灰石質(zhì)機(jī)制石子、798kg石灰石質(zhì)機(jī)制砂、2kg炭黑粉和1.8kg聚丙烯腈基碳纖維的重量比例連續(xù)配料倒入混凝土攪拌機(jī)，慢速攪拌，使聚丙烯腈基碳纖維盡可能的均勻分散，依次按照130kg礦粉和240kg水泥的重量比例連續(xù)配料加入，繼續(xù)攪拌。

4、在步驟3攪拌過程中逐漸加入1kg三萜皂甙、0.5kg褐藻膠和6kg聚羧酸類減水劑繼續(xù)攪拌1-1.5分鐘至所需工作性，得到所需混凝土。

本發(fā)明中石灰石質(zhì)機(jī)制砂和白云石質(zhì)機(jī)制砂的功能相同，使用任何一種均可以滿足本發(fā)明的要求。石灰石質(zhì)機(jī)制石子和白云石質(zhì)機(jī)制石子的功能也相同，使用任何一種均可以滿足本發(fā)明的要求。

不發(fā)火混凝土性能測試按照《建筑地面工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》gb50209-2010的要求進(jìn)行不發(fā)火試驗(yàn)及其在施工使用后，不發(fā)火混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)測試結(jié)果如下。

使用以上配比和工藝得到的不發(fā)火混凝土的出機(jī)坍落度為160mm，2小時(shí)坍落度保留值為150mm。3天抗壓強(qiáng)度為19.6mpa，7天抗壓強(qiáng)度為26.6mpa，28天抗壓強(qiáng)度為35.5mpa，28天抗彎折強(qiáng)度為5.4mpa。原料混合均勻，不發(fā)生離析。

制作成的混凝土試塊在不發(fā)火性能檢測中無任何瞬間火花，不發(fā)火性能檢測合格。

實(shí)施例二至實(shí)施例八與實(shí)施例一的區(qū)別僅在于各組分配比不同。實(shí)施例二至實(shí)施例八中各組分的質(zhì)量配比如表2所示。

表2實(shí)施例二至實(shí)施例八中各組分的質(zhì)量

實(shí)施例一至實(shí)施例八的不發(fā)火混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)測試結(jié)果如表3所示。

表3實(shí)施例一至實(shí)施例八制得的不發(fā)火混凝土的各項(xiàng)性能比較

綜合以上測試結(jié)果，由實(shí)施例一至實(shí)施例八的配比制得的不發(fā)火混凝土經(jīng)過3天、7天和28天之后的抗壓強(qiáng)度均比較高，且28天后的抗折強(qiáng)度也比較高，依據(jù)這些配比制得的混凝土塊在遇到金屬或者石塊等堅(jiān)硬物的摩擦或者撞擊等，不會發(fā)生火花，達(dá)到防火防爆的性能指標(biāo)。其中實(shí)施例一的配比制得的混凝土抗壓強(qiáng)度和抗彎折強(qiáng)度均最高，因此，實(shí)施例一為優(yōu)選方案。此外，粒徑為10nm、20nm、40nm和90nm的炭黑粉均可以滿足不發(fā)火混凝土的導(dǎo)電要求。

對比例：

各對比例中的質(zhì)量配比如表4所示。

表4對比例一至對比例七中各組分的質(zhì)量

對比例一至對比例七的不發(fā)火混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)測試結(jié)果如表5所示。

表5對比例一至對比例七制得的不發(fā)火混凝土的各項(xiàng)性能比較

與實(shí)施例一相比，對比例一未添加炭黑粉，對比例二未添加聚丙烯腈基碳纖維，對比例三未添加炭黑粉和聚丙烯腈基碳纖維，對比例四未添加三萜皂苷和褐藻膠，對比例五三萜皂苷、褐藻膠和聚羥酸類減水劑添加量較小，對比例六石灰石質(zhì)機(jī)制砂和石灰石質(zhì)機(jī)制石子的添加量較小，對比例七中石灰石質(zhì)機(jī)制砂、石灰石質(zhì)機(jī)制石子比較小且未添加炭黑粉和聚丙烯腈基碳纖維。

經(jīng)過測試結(jié)果比較，未添加炭黑粉、未添加聚丙烯腈基碳纖維以及未添加炭黑粉和聚丙烯腈基碳纖維時(shí)，不發(fā)火混凝土長時(shí)間摩擦?xí)霈F(xiàn)小火花，不發(fā)火性能不合格。不添加三萜皂苷和褐藻膠或者三萜皂苷、褐藻膠和聚羧酸類減水劑的添加量比較小時(shí)，不發(fā)火混凝土的塌落度減小，流動性減弱。對比例六和對比例七配比組成中石灰石質(zhì)機(jī)制砂和石灰石質(zhì)機(jī)制石子的添加量較小，不發(fā)火混凝土抗壓強(qiáng)度相較于實(shí)施例一配比的混凝土較差，但是對比例六中添加了炭黑粉和聚丙烯腈基碳纖維，其配比的混凝土抗壓強(qiáng)度和抗彎折強(qiáng)度均高于未添加炭黑粉和聚丙烯腈基碳纖維的對比例七配比的混凝土。此外，對比例六中添加了炭黑粉和聚丙烯腈基碳纖維作為導(dǎo)電增強(qiáng)劑，炭黑粉和聚丙烯腈基碳纖維與石灰石質(zhì)機(jī)制砂、石灰石質(zhì)機(jī)制石子結(jié)合，在不發(fā)火混凝土中構(gòu)成較大的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，避免電荷集中，其構(gòu)筑的混凝土塊遇到撞擊時(shí)不會發(fā)火。

本具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。