[发明专利]一种抑爆抗火超高性能混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抑爆抗火超高性能混凝土，以重量份数计，包括如下原料成分：水泥1000～1500份，矿物掺合料200～600份，铝矾土400～1300份、石英砂0～800份、石英粉150～400份、电熔莫来石0～500份、锆英砂0～500份、减水剂5～50份、纤维材料200～350份、橡胶粉3～30份；且骨料铝矾土、石英砂、石英粉、电熔莫来石和锆英砂的总质量份数大于1000份。本发明提供的抑爆抗火超高性能混凝土，经过1050℃的2小时高温后，不仅不发生爆裂，并且在灾后仍有较高的剩余强度。本发明还提供一种抑爆抗火超高性能混凝土的制备方法。

技术领域

本发明涉及混凝土材料技术领域，具体涉及一种抑爆抗火超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

超高性能混凝土(ultra-high performance concrete，简称UHPC)是建筑领域内一种具有超高强度、超高韧性、高耐久性的新型水泥基材料。由于UHPC力学性能、耐久性能优异，因此在超高层建筑、大跨桥梁、城市交通、工业厂房等工程项目的建造与加固中发挥了重要作用。然而，在火灾等突发灾害中，由于UHPC超低的水胶比，其内部非常密实，高温作用下UHPC内部的水分无法通过孔隙及时逸出，造成孔隙压力过大，最终引发UHPC爆裂破坏。与普通混凝土构件相比，UHPC构件往往“跨度”更大，保护层厚度更小，一旦混凝土保护层在火灾中发生爆裂剥落，钢筋直接暴露在火场温度下，钢筋性能的迅速劣化会引起构件破坏，最终导致建筑垮塌。因此，UHPC的耐火性能研究具有重要意义。为防止UHPC爆裂引发建筑构件破坏的“二次灾害”，我们提出一种抑爆抗火超高性能混凝土及其制备方法与应用，以提高UHPC结构在火灾中的安全性能。

现有技术中，公开号为CN110563418A、CN104591635A的中国专利申请公开了免蒸汽养护的超高强混凝土，但由于该发明未考虑超高强混凝土的耐火性能，因此该发明在建筑工程、地下工程、特种工业厂房等工程领域的应用严重受限。公开号为CN 113563034 A的中国专利公布了一种常温养护的耐火超高性能混凝土及其制备方法，其实验最高温度仅850℃，且尺寸效应对于UHPC高温性能的影响非常显著，其实验试块截面尺寸偏小，因此试验结果偏不安全。《GB 50016-2014建筑设计防火规范》中所规定的耐火等级一级的梁、板构件在ISO标准升温制度下耐火极限应超过两小时。该实验温度距离ISO标准升温制度下，升温时间2小时所对应的1050℃高温仍有一定差距。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种抑爆抗火超高性能混凝土，该抑爆抗火超高性能混凝土经过1050℃的2小时高温后，不仅不发生爆裂，并且在灾后仍有较高的剩余强度，完全满足现有《GB 50016-2014建筑设计防火规范》中对于耐火等级为一级的梁、板等建筑构件的耐火极限要求，为UHPC结构防火提供了切实可行的方案，可应用于建筑、桥梁、隧道、甚至地下工程等领域。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种抑爆抗火超高性能混凝土，以重量份数计，包括如下原料成分：

水泥1000～1500份，矿物掺合料200～600份，铝矾土400～1300份、石英砂0～800份、石英粉150～400份、电熔莫来石0～500份、锆英砂0～500份、减水剂5～50份、纤维材料200～350份、橡胶粉3～30份；

且骨料铝矾土、石英砂、石英粉、电熔莫来石和锆英砂的总质量份数大于1000份；

所述纤维材料包括钢纤维、合成纤维、植物纤维中的至少一种。

进一步地，所述铝矾土中Al₂O₃含量为80％以上，其粒径为0～5mm，且不为0。