[發明專利]一種抗高溫爆裂的高性能混凝土

無效

• 申請號: 201010292258.5
• 申請日: 2010-09-26
• 公開（公告）號: CN102408204A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 袁勇;柳獻;陶津;盧麗敏;李穎
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于土木工程中的建筑材料技術領域，特別涉及一種高性能混凝土。

背景技術

火災高溫不僅會造成隧道襯砌結構力學性能的劣化，同時，也會對隧道襯砌混凝土造成巨大的損傷，如爆裂、剝落等，從而直接導致結構的安全性能降低甚至失效，造成生命和財產的巨大損失。

爆裂是火災高溫對隧道襯砌結構的主要損害形式爆裂一股發生在起火后的20min，同時，受升溫速率、混凝土自身特性的影響，爆裂發生的溫度大致在250℃-420℃之間。爆裂是一個普遍現象，不論是普通混凝土還是高強、高性能混凝土都可能發生，特別是越密實的混凝土越容易發生爆裂。大量的試驗研究表明，影響混凝土爆裂的主要因素為：1)升溫速率，升溫速率越快，越容易發生爆裂；2)混凝土的密實性，混凝土越密實，越容易發生爆裂；3)混凝土的含濕度，混凝土含水量越高，越容易發生爆裂；4)外加荷載的大小，外加荷載是影響爆裂的一個重要因素。工程實踐初步表明在混凝土中摻加一定量的合成纖維來阻止或者減少混凝土高溫爆裂機率。

20世紀80年代以來，高性能混凝土(HPC)研究廣泛開展，并越來越多地用于工程實際。但是，對于必須具有一定抗火要求的結構，高性能混凝土的運用卻受到嚴重限制。HPC是一種低滲透性、低孔隙率、含水量小的脆性材料。HPC的耐火性能與普通混凝土(NC)相似，但由于低的滲透性，往往會發生爆裂.導致混凝土表面保護層的爆裂性破壞，使鋼筋暴露于火中，而且，可能導致混凝土橫截面顯著減小而降低混凝土的承載能力，從而使耐火時間大大縮短。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有優良的工作性能和耐久性能且在高溫或火災下不發生爆裂的新型混凝土，解決普通、高強或高性能混凝土抗爆裂性能差的問題，其優良的工作性能為施工提供了便利，良好的耐久性能提高了結構的服役性能，提高了結構的安全儲備，為火災時及火災后的救護工作提供了一定的安全保障。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：一種抗高溫爆裂的高性能混凝土，含有水泥、石灰石粉、水、骨料、高效聚羧酸減水劑、聚丙烯纖維。普通硅酸鹽水泥42.5或者52.5，摻量為300-600kg/m³；石灰石粉摻量為水泥用量的30％-50％(100-200kg/m³)；高效聚羧酸減水劑摻量為水泥用量的1.0％-1.4％；聚丙烯纖維摻量1-2kg/m³，砂率值為40％-50％，水的用量為150-200kg/m³，石灰石粗骨料用量為700-1200kg/m³。

所述的聚丙烯纖維直徑為18μm，長度為12mm，抗拉強度為365MPa，彈性模量為3300MPa，比表面積為225m²/kg，熔點為160℃，汽化溫度為590℃，熱傳導系數為0.15w/m·k。所述的高效聚羧酸減水劑的基本性能為(根據生產廠家提供資料，以固體含量計摻量C×0.2％)：減水率≥12％，泌水比≤90％，含氣量≤3.0％，28d收縮比≤135％。

因為聚丙烯纖維的熔點一股在150℃左右，當混凝土遭受高達聚丙烯纖維的熔點的溫度時，混凝土還處在自由水逸出階段，聚丙烯纖維熔化后的液體體積遠小于固態所占空間，形成眾多小孔隙，并由于纖維的分散使混凝土內部孔結構發生了變化，孔隙的連通性加強，為混凝土內部水分的分解蒸發提供了有利的通道，緩解了混凝土內部蒸汽壓力，從而使混凝土的抗爆裂性能明顯增強。

本發明的優點在于：

能夠在配筋密集結構中進行施工，達到良好的密實效果，施工時可以不用進行振搗，無噪音污染，節省勞動力，加快施工進度；

硬化后的混凝土力學性能優良，抗壓強度達到50MPa以上，高溫后的剩余抗壓強度也可達到25MPa以上，改善高性能混凝土的高溫后的力學性能；

受高溫或者火災作用后，混凝土表面無爆裂，提高了結構的整體安全儲備，為火災下及火災后結構的殘余性能及救災工作提供了一定的安全保障；

在混凝土的配合比設計中，可以充分利用工業廢料，降低了成本，節省了能源。

本發明的高溫抗爆裂纖維高性能混凝土，可以廣泛用于具有防火要求的隧道與地下工程、建筑物或橋梁中，具有顯著的經濟效益和社會效益。

具體實施方式

下列實施例可以用來進一步說明本發明，但不意味著限制本發明。

實施例1：抗高溫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，材料聚丙烯纖維和石灰石粉的參數見表4和表5。