[发明专利]一种抗高温爆裂的高性能混凝土

说明书

技术领域

本发明属于土木工程中的建筑材料技术领域，特别涉及一种高性能混凝土。

背景技术

火灾高温不仅会造成隧道衬砌结构力学性能的劣化，同时，也会对隧道衬砌混凝土造成巨大的损伤，如爆裂、剥落等，从而直接导致结构的安全性能降低甚至失效，造成生命和财产的巨大损失。

爆裂是火灾高温对隧道衬砌结构的主要损害形式爆裂一股发生在起火后的20min，同时，受升温速率、混凝土自身特性的影响，爆裂发生的温度大致在250℃-420℃之间。爆裂是一个普遍现象，不论是普通混凝土还是高强、高性能混凝土都可能发生，特别是越密实的混凝土越容易发生爆裂。大量的试验研究表明，影响混凝土爆裂的主要因素为：1)升温速率，升温速率越快，越容易发生爆裂；2)混凝土的密实性，混凝土越密实，越容易发生爆裂；3)混凝土的含湿度，混凝土含水量越高，越容易发生爆裂；4)外加荷载的大小，外加荷载是影响爆裂的一个重要因素。工程实践初步表明在混凝土中掺加一定量的合成纤维来阻止或者减少混凝土高温爆裂机率。

20世纪80年代以来，高性能混凝土(HPC)研究广泛开展，并越来越多地用于工程实际。但是，对于必须具有一定抗火要求的结构，高性能混凝土的运用却受到严重限制。HPC是一种低渗透性、低孔隙率、含水量小的脆性材料。HPC的耐火性能与普通混凝土(NC)相似，但由于低的渗透性，往往会发生爆裂.导致混凝土表面保护层的爆裂性破坏，使钢筋暴露于火中，而且，可能导致混凝土横截面显著减小而降低混凝土的承载能力，从而使耐火时间大大缩短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优良的工作性能和耐久性能且在高温或火灾下不发生爆裂的新型混凝土，解决普通、高强或高性能混凝土抗爆裂性能差的问题，其优良的工作性能为施工提供了便利，良好的耐久性能提高了结构的服役性能，提高了结构的安全储备，为火灾时及火灾后的救护工作提供了一定的安全保障。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种抗高温爆裂的高性能混凝土，含有水泥、石灰石粉、水、骨料、高效聚羧酸减水剂、聚丙烯纤维。普通硅酸盐水泥42.5或者52.5，掺量为300-600kg/m³；石灰石粉掺量为水泥用量的30％-50％(100-200kg/m³)；高效聚羧酸减水剂掺量为水泥用量的1.0％-1.4％；聚丙烯纤维掺量1-2kg/m³，砂率值为40％-50％，水的用量为150-200kg/m³，石灰石粗骨料用量为700-1200kg/m³。

所述的聚丙烯纤维直径为18μm，长度为12mm，抗拉强度为365MPa，弹性模量为3300MPa，比表面积为225m²/kg，熔点为160℃，汽化温度为590℃，热传导系数为0.15w/m·k。所述的高效聚羧酸减水剂的基本性能为(根据生产厂家提供资料，以固体含量计掺量C×0.2％)：减水率≥12％，泌水比≤90％，含气量≤3.0％，28d收缩比≤135％。

因为聚丙烯纤维的熔点一股在150℃左右，当混凝土遭受高达聚丙烯纤维的熔点的温度时，混凝土还处在自由水逸出阶段，聚丙烯纤维熔化后的液体体积远小于固态所占空间，形成众多小孔隙，并由于纤维的分散使混凝土内部孔结构发生了变化，孔隙的连通性加强，为混凝土内部水分的分解蒸发提供了有利的通道，缓解了混凝土内部蒸汽压力，从而使混凝土的抗爆裂性能明显增强。

本发明的优点在于：

能够在配筋密集结构中进行施工，达到良好的密实效果，施工时可以不用进行振捣，无噪音污染，节省劳动力，加快施工进度；

硬化后的混凝土力学性能优良，抗压强度达到50MPa以上，高温后的剩余抗压强度也可达到25MPa以上，改善高性能混凝土的高温后的力学性能；

受高温或者火灾作用后，混凝土表面无爆裂，提高了结构的整体安全储备，为火灾下及火灾后结构的残余性能及救灾工作提供了一定的安全保障；

在混凝土的配合比设计中，可以充分利用工业废料，降低了成本，节省了能源。

本发明的高温抗爆裂纤维高性能混凝土，可以广泛用于具有防火要求的隧道与地下工程、建筑物或桥梁中，具有显著的经济效益和社会效益。

具体实施方式

下列实施例可以用来进一步说明本发明，但不意味着限制本发明。

实施例1：抗高温爆裂的高性能混凝土HPCPF1-C30

混凝土HPCPF1-C30的配合比如表1所示，材料聚丙烯纤维和石灰石粉的参数见表4和表5。