專利名稱：一種水泥基復(fù)合材料及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水泥基復(fù)合材料，特別涉及一種耐高溫爆裂的水泥基復(fù)合材料。
火災(zāi)事故對人的生命和財產(chǎn)造成的嚴重危害，使人們不得不重視居住和工作環(huán)境的防火安全和防災(zāi)減災(zāi)問題。水泥基材料在建筑等行業(yè)中的大量應(yīng)用，使人們對水泥基材料構(gòu)成的建筑物耐高溫性能提出了更高的要求。水泥基材料本身雖然不會燃燒，具有一定的阻燃性，但是它們的耐高溫性能欠佳。水泥基建筑物在火災(zāi)中因高溫爆裂而崩坍，表明傳統(tǒng)水泥基材料構(gòu)筑物的耐火性和防災(zāi)減災(zāi)性能不合要求，有待改進。迄今為止，有關(guān)如何提高水泥基材料的耐高溫爆裂性能的研究論文、專利甚少。
水泥基材料的耐高溫性能較差，致使水泥基建筑物在火災(zāi)高溫下易于發(fā)生爆裂崩坍，使這種材料遭受災(zāi)難性破壞。通常當溫度升到300℃以上，伴隨著劇烈的爆炸聲，水泥基材料在一瞬間破裂成大小不一的碎塊。這是由于致密的水泥基基質(zhì)在高溫下阻止材料中的水蒸氣的迅速逸出，使水的蒸汽壓力急劇上升，當蒸汽壓達到一定數(shù)值時，使水泥基材料發(fā)生高溫爆裂。
一種減少或消除水泥基材料高溫爆裂的方法是把該種材料中的水分或水蒸氣迅速釋放出來。日本專利平4-42867報道了一種含維尼綸(PVA)纖維的低水泥澆注料，一種在鋼鐵工業(yè)中廣泛應(yīng)用的耐高溫耐火材料；Proceedings ofInternational Symposium on Refractories(1988)報道了一種添加聚乙烯(PE)纖維的低水泥澆注料。上述有機纖維的加入可改善水泥澆注料的防爆裂性能。但是這兩種有機纖維的熱分解速率和熔體流動性較差，而且纖維的纖度較粗，在水泥澆注料中不易分散均勻，影響澆注料抗爆裂性的進一步提高。申請?zhí)枮?9121873．6的中國專利公開了低纖度聚丙烯短纖維取代上述有機纖維，發(fā)明了聚丙烯短纖維低水泥澆注料，發(fā)現(xiàn)它的防爆裂效果優(yōu)良。
本發(fā)明的目的在于解決傳統(tǒng)水泥基材料耐高溫性能差，在火災(zāi)中易于發(fā)生爆裂崩坍的缺點而提供了一種含有聚丙烯短纖維的耐高溫爆裂的水泥基復(fù)合材料。
本發(fā)明的水泥基復(fù)合材料是在傳統(tǒng)的原材料中摻入少量聚丙烯短纖維，當水泥基材料的溫度高于聚丙烯纖維熔點(160℃)時，聚丙烯纖維開始熔化，當水泥基材料的溫度高于300℃時，聚丙烯短纖維迅速分解，在水泥基材料中留下大量的微細通道，使水泥基材料中的水蒸氣迅速逸出，從而減輕或消除了水蒸氣壓力上升致使水泥基材料爆裂的危險。
本發(fā)明的一種水泥基復(fù)合材料由以下原料組成組份 重量份數(shù)水泥基體 100聚丙烯短纖維 0．01～0．1減水劑 0．01～0．1上述的水泥基體為水泥和細砂組合物，水泥、細砂和石子組合物或水泥、細砂、石子和無機活性礦粉組合物；無機活性礦粉為硅灰石粉、沸石粉、粉煤灰、磨細礦渣或其混合物。上述的聚丙烯短纖維的單絲纖度0．5～20dtex，纖維的拉伸強度350～800MPa，彈性模量1～10GPa，長度3～50mm。上述的減水劑為萘系、蜜胺系和氨基磺酸系減水劑。
本發(fā)明的制造方法是將水泥基體100份、聚丙烯短纖維0．01～0．1份、減水劑0．01～0．1份與適量水加入攪拌機中，通過攪拌使聚丙烯短纖維均勻分散在水泥基體中，制得到具有一定流動度的漿體，然后通過振搗或泵送澆注，利用模具通過加壓或其它成型方法制得各種水泥制品。
本發(fā)明的水泥基復(fù)合材料在高溫下不爆裂崩坍，可用于民用建筑、隧道、橋梁等在火災(zāi)下有防爆裂要求的建筑工程以及商場、賓館、影劇院、會議大廳等有防火安全和防災(zāi)減災(zāi)要求的大型公共建筑物等。
通過以下實施例說明本發(fā)明的構(gòu)思及科學(xué)原理，但不應(yīng)該認為本發(fā)明僅限于下述實施例中所涉及的材料及組成。
實施例1按水灰比0．42，水泥∶砂∶石子=1∶1．575∶2．925，砂率為35％，萘系減水劑0．01％，聚丙烯短纖維0．01％，水泥用量400Kg／m3的原料拌合在一起，使聚丙烯短纖維分散均勻，在振動臺上振動成型，24小時后脫模，在20～25℃下自然養(yǎng)護至28天后，將混凝土試塊放入馬弗爐中，當溫度升至1200℃時，混凝土試塊沒有爆裂。
實施例2540g水泥、200ml水、0．2g蜜胺系減水劑、1350g標準砂、2．0g聚丙烯短纖維在膠砂攪拌機中拌合，使聚丙烯短纖維分散均勻，制得流動度為135±10mm的砂漿，在振動臺上振動成型，24小時后脫模，放入水中養(yǎng)護7天后，再自然養(yǎng)護至28天，將砂漿試塊放入馬弗爐中，溫度升至1200℃，試塊無爆裂現(xiàn)象發(fā)生。
實施例3按水灰比0．42，水泥∶砂∶石子∶硅灰石粉=1∶1．575∶2．925∶0．20，砂率為35％，萘系減水劑0．1％，聚丙烯短纖維0．02％，水泥用量380Kg／m3的原料拌合在一起，使聚丙烯短纖維分散均勻，在振動臺上振動成型，24小時后脫模，在20～25℃下自然養(yǎng)護至28天后，將混凝土試塊放入馬弗爐中，當溫度升至1200℃時，混凝土試塊沒有爆裂。
實施例4按水灰比0．42，水泥∶砂∶石子∶沸石粉=1∶1．575∶2．925∶0．30，砂率為35％，蜜胺系減水劑0．1％，聚丙烯短纖維0．02％，水泥用量350Kg／m3的原料拌合在一起，使聚丙烯短纖維分散均勻，在振動臺上振動成型，24小時后脫模，在20～25℃下自然養(yǎng)護至28天后，將混凝土試塊放入馬弗爐中，當溫度升至1200℃時，混凝土試塊沒有爆裂。
實施例5按水灰比0．42，氨基磺酸系減水劑0．01％，聚丙烯短纖維0．05％，水泥∶砂∶石子∶沸石粉∶磨細礦渣=1∶1．575∶2．925∶0．30∶0．10，砂率為35％，水泥用量320Kg／m3的原料拌合在一起，使聚丙烯短纖維分散均勻，在振動臺上振動成型，24小時后脫模，在20～25℃下自然養(yǎng)護至28天后，將混凝土試塊放入馬弗爐中，當溫度升至1200℃時，混凝土試塊沒有爆裂。
實施例6500g水泥、40g粉煤灰、180ml水、2．0g氨基磺酸系減水劑、1350g標準砂、1．0g聚丙烯短纖維在膠砂攪拌機中拌合，使聚丙烯短纖維分散均勻，制得流動度為135±10mm的砂漿，在振動臺上振動成型，24小時后脫模，放入水中養(yǎng)護7天后，再自然養(yǎng)護至28天，將砂漿試塊放入馬弗爐中，溫度升至1200℃，試塊無爆裂現(xiàn)象發(fā)生。
實施例7480g水泥、30g磨細礦渣、30g粉煤灰、190ml水、1．0g蜜胺系減水劑、1350g標準砂、0．5g聚丙烯短纖維在膠砂攪拌機中拌合，使聚丙烯短纖維分散均勻，制得流動度為135±10mm的砂漿，在振動臺上振動成型，24小時后脫模，放入水中養(yǎng)護7天后，再自然養(yǎng)護至28天，將砂漿試塊放入馬弗爐中，溫度升至1200℃，試塊無爆裂現(xiàn)象發(fā)生。
對比例1按水灰比0．42，水泥∶砂∶石子=1∶1．575∶2．925，砂率為35％，萘系減水劑0．01％，水泥用量400Kg／m3的原料拌合在一起，在振動臺上振動成型，24小時后脫模，在20～25℃下自然養(yǎng)護至28天后，將混凝土試塊放入馬弗爐中，當溫度升至500℃時，混凝土試塊爆裂。
對比例2540g水泥、200ml水、0．2g蜜胺系減水劑和1350g標準砂在膠砂攪拌機中拌合，制得流動度為135±10mm的砂漿，在振動臺上振動成型，24小時后脫模，砂漿試塊放入水中養(yǎng)護7天后，再自然養(yǎng)護至28天，將砂漿試塊放入馬弗爐中，溫度升至450℃，試塊爆裂。
權(quán)利要求
1．一種水泥基復(fù)合材料，其特征在于所述的復(fù)合材料由以下原料組成組份 重量份數(shù)水泥基體 100聚丙烯短纖維 0．01～0．1減水劑 0．01～0．1所述的聚丙烯短纖維的單絲纖度為0．5～20dtex，單絲長度為3～50mm。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水泥基復(fù)合材料，其特征在于所述的水泥基體為水泥和細砂組合物。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水泥基復(fù)合材料，其特征在于所述的水泥基體為水泥、細砂和石子組合物。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水泥基復(fù)合材料，其特征在于所述的水泥基體為水泥、細砂、石子和無機活性礦粉組合物。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水泥基復(fù)合材料，其特征在于所述的無機活性礦粉為硅灰石粉、沸石粉、粉煤灰、磨細礦渣或其混合物。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水泥基復(fù)合材料，其特征在于所述的減水劑為萘系、蜜胺系和氨基磺酸系減水劑。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水泥基復(fù)合材料的用途，其特征在于可用于有防火和防災(zāi)減災(zāi)要求的民用建筑和大型公共建筑物。
全文摘要
本發(fā)明水泥基復(fù)合材料的原料組成按重量份數(shù)為水泥基體100份、聚丙烯短纖維0.01～0.1份、減水劑0.01～0.1份,其中水泥基體為水泥和細砂組合物,水泥、細砂和石子組合物或水泥、細砂、石子和無機活性礦粉組合物。無機活性礦粉為硅灰石粉、沸石粉、粉煤灰、磨細礦渣或其混合物。聚丙烯短纖維的單絲纖度0.5～20dtex,長度3～50mm。本發(fā)明的水泥基復(fù)合材料可用于有防火和防災(zāi)減災(zāi)要求的民用建筑和大型公共建筑物。
文檔編號C04B28/02GK1279220SQ0012118
公開日2001年1月10日 申請日期2000年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月31日
發(fā)明者裴梅山, 王篤金, 胡先波, 王家君, 徐怡莊, 趙瑩, 劉學(xué)新, 徐端夫 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所