[发明专利]含有混杂纤维和纳米颗粒的耐火高性能混凝土

说明书

一种混凝土组合物。该混凝土组合物具有至少150mm的坍落度值、至少4小时的耐火时间,常温下至少120MPa的抗压强度和700℃下至少20MPa的抗压强度。该组合物包含水泥、粉煤灰、硅粉、粒径D₉₀20mm或更低的骨料颗粒以及超增塑剂。该组合物包含纤维强化添加剂，纤维强化添加剂包括钢纤维和聚丙烯纤维，钢纤维的体积占该混凝土组合物的0.1％至0.4％之间，聚丙烯纤维的熔点为200℃或更低，体积占该混凝土组合物的0.05％至0.3％之间。该组合物还包含碳纳米管，碳纳米管的体积占该混凝土组合物的0.1％至0.3％之间。

技术领域

本发明涉及高性能混凝土组合物，更具体地涉及含有纤维和纳米颗粒的高性能混凝土组合物。

背景技术

高性能混凝土是一种用于公路、桥梁、隧道和高层建筑的易施工高强度、高耐久性混凝土。通常，高性能混凝土具有高抗压强度及受压时不会爆裂、高弹性模量和抗化学侵蚀等优点。但是，高性能混凝土往往具有较差的耐火性能，这也是妨碍其在建筑物中广泛应用的一个重要因素。文献表明，通过添加纤维可以改进高性能混凝土的耐火性。但已有的研究也显示，纤维的引入往往会大大降低混凝土的和易性。在泵送混凝土的应用场合，和易性的丧失会阻碍这种纤维强化混凝土的使用。因此，本领域需要兼具良好的和易性和耐火性的高性能混凝土组合物。

发明内容

本发明涉及兼具良好的和易性和耐火性的高性能混凝土组合物。在一个方面，本发明提供一种和易性好、耐火、抗爆裂的混凝土组合物，该混凝土组合物具有至少150mm的坍落度、至少4小时的耐火时间、室温下至少120MPa和700℃下至少20MPa的抗压强度。该组合物包含水泥、粉煤灰、硅粉、粒径D₉₀20mm或更低的骨料颗粒以及超增塑剂。该组合物包含纤维，纤维包括钢纤维和聚丙烯纤维，钢纤维占该混凝土组合物体积的0.1％至0.4％之间，聚丙烯纤维的熔点为200℃或更低，占该混凝土组合物体积的0.05％至0.3％之间。该组合物还包括碳纳米管，碳纳米管占该混凝土组合物体积的0.1％至0.3％之间。

附图说明

图1示出用于强化高性能混凝土的钢纤维。

图2示出钢纤维拉拔试验的失效模式。

图3是示出钢纤维的粘结强度的图。

图4是用于强化高性能混凝土的聚丙烯纤维的照片。

图5a和图5b分别示出加热前后的聚丙烯纤维混凝土试样。

图6a和6b分别示出加热前后的钢纤维混凝土试样

图7示出在电热炉里加热的试样的升温曲线。

图8示出爆裂的混凝土样品。

图9a、9b、9c和9d示出高温下抗压试验后的高性能混凝土试样。

图10示出试样在不同温度下的抗压强度。

图11示出各个试样在水养护、蒸汽养护后的抗压强度，以及残余强度。

图12示出含有纳米材料的样品的升温曲线。

图13a、13b和13c示出耐火试验后的高性能混凝土短柱。

图14a、14b和14c示出高性能混凝土短柱在耐火试验中的升温曲线。

图15a和15b示出耐火试验后的高性能混凝土长柱。

图16示出长柱试样的垂直变形-时间曲线。

图17示出长柱的垂直变形速率-时间曲线。

图18显示高性能混凝土胶凝材料的比热容。

具体实施方式