具有高抗冲击性的耐火混凝土制造技术

本发明专利技术公开了一种具有高抗冲击性的耐火混凝土。该混凝土是一种耐火高性能混凝土，并包含有机纤维和水泥、沙子、砾石、水和混合材，其中，所述有机纤维由较高熔点的纤维和较低熔点的纤维构成，并且所述低熔点纤维的横截面积和体积分数分别为所述高熔点纤维的１～４４０倍和０．５～５７６倍。因此，当爆发火灾时，低熔点纤维首先在混凝土中熔化以形成水汽的排出通道，高熔点纤维稍后因火灾进展过程中温度的升高而熔化，从而形成残留水汽的另外的排出通道，由此即使在向混凝土中加入少量纤维的情况下，该混凝土也能表现出优异的防散裂效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有高抗冲击性的耐火混凝土，更具体而言，涉及通过向混凝土材料中加入有机纤维而制备的具有高抗冲击性的耐火混凝土，由此可降低混合混凝土时的不 便、解决成本增加的问题并有效防止其爆裂。
技术介绍
通常，在建筑隧道和地基等中所用的混凝土等水泥材料需要具有高强度和/或韧 性，目前具有高韧性的钢纤维增强混凝土被用于各种用途中。然而，这种钢纤维增强混凝土 不能充分抑制细裂纹，而细裂纹是导致混凝土耐久性劣化的重要原因。虽然细裂纹最初不会影响混凝土的结构性能，但是它们会导致渗水性的提高，而 渗水性又会引起钢纤维的腐蚀，并在经历反复冻融时促进结构劣化。另外，为了显著降低混凝土的火灾损失，需要具有理想耐火性能的混凝土材料。因 此，已试图进行研究和应用以满足上述需求。例如，国际未审查专利申请第W0/99/28267号公开了一种含有金属纤维的超高性 能混凝土。然而，金属纤维会因其高电导率而对耐火性能产生负面影响，引起火灾事件中的 混凝土散裂问题，尽管其对混凝土结构性能的改善具有有利影响。另外，韩国未审查专利申请第2006-0086110号公开了一种包含钢纤维以及具有 所需长度和直径的有机纤维的混凝土材料，所述长度和直径中至少有一种不同于钢纤维的 长度和直径，其中所述混凝土材料具有高达IOOMPa的抗压强度和高达IOMpa的挠曲强度。 然而，这种混凝土材料虽然具有良好的挠曲强度和/或挠曲韧性，但遇到了高成本的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术旨在解决以上问题，并且本专利技术的目的是提供具有高抗冲击性的耐 火混凝土(通常称作“耐火高性能混凝土” )，所述耐火混凝土能够防止建筑物在火灾事件 中散裂，同时在制造上又经济可行，其中，较低熔点的纤维最先在混凝土中熔化以形成水汽 的排出通道，较高熔点的其它纤维因火灾进展过程中温度的升高而熔化，从而形成残留水 汽的另外的排出通道，由此即使向混凝土中加入少量纤维时也能表现出优异的防散裂效果。为实现上述目的，本专利技术提供了包含有机纤维和水泥、沙子、砾石、水和混合材的 耐火高性能混凝土，其中，所述有机纤维包含高熔点纤维和低熔点纤维，所述低熔点纤维的 横截面积和体积分数分别为所述高熔点纤维的ι 144倍和0. 5 576倍。根据本专利技术的示例性实施方式，低熔点纤维可以是聚丙烯纤维，高熔点纤维可以 是尼龙纤维。根据本专利技术的另一示例性实施方式，聚丙烯纤维可具有20 μ m 60 μ m的直径和 IOmm 20_的长度，尼龙纤维可以具有5 μ m 20 μ m的直径和5_ 20_的长度。根据本专利技术的另一示例性实施方式，相对于耐火混凝土的总体积，所用有机纤维的量可以为0. 03体积％ 0. 2体积％。根据本专利技术的再一实施方式，聚丙烯纤维与尼龙纤维的相对体积比可以为 1 9 9 1。如上所述，本专利技术的耐火高性能混凝土的特征在于，在火灾事件中，较低熔点的纤 维首先在混凝土中熔化以形成水汽的排出通道，然后，较高熔点的纤维在火灾进展过程中 在混凝土中熔化，从而形成残留水汽的另外的排出通道。因此，即使向混凝土中加入少量纤 维时，本专利技术的混凝土也能表现出优异的防散裂效果，由此获得材料成本降低的经济优势。 此外，还可以确保最终的混凝土产品的流动性，从而改善其操作性。附图说明通过与附图一同提供的以下详细描述，将更明确地理解本专利技术的上述及其它目的、特征和其它优点，附图中图1是说明使用本专利技术的耐火高性能混凝土制造的柱体的截面图；图2显示的是根据KS F 2257-1的标准加热曲线；图3显示的是本专利技术的实施例1中制备的耐火高性能混凝土的温度时间曲线；图4显示的是本专利技术的实施例2中制备的另一耐火高性能混凝土的温度时间曲 线.一入 ，图5是实施例1中制造的耐火高性能混凝土结构体的前、后、左、右侧的照片，所述 照片在耐火实验之后拍摄；和图6是实施例2中制造的另一耐火高性能混凝土结构体的前、后、左、右侧的照片， 所述照片在耐火实验之后拍摄。具体实施例方式接下来将详细描述本专利技术。当高层建筑物发生火灾时，由于主要用于建筑物的混凝土具有致密的内部构造， 因此难以释放建筑物内部产生的水汽。在此情况下，当混凝土内部构造中捕集的水汽的压 力超出恒定的上限时，混凝土将发生爆炸性破碎和散射。为解决以上问题，存在下述方法，其中，存在于混凝土中的水汽经由通过熔化特定 有机纤维形成的较大通道而迅速输出，并且捕集于混凝土的精细构造中的残留水汽继而经 由通过熔化另外的特定有机纤维形成的较小通道而完全排出，由此有效地防止了火灾事件 中混凝土的散裂。本专利技术的耐火高性能混凝土包含有机纤维和水泥、沙子、砾石、水和混合材，其中， 所述有机纤维由较高熔点的纤维和较低熔点的纤维构成，并且所述低熔点纤维的横截面积 和体积分数分别为所述高熔点纤维的1 144倍和0. 5 576倍。此处，混合材是指用于建筑高层建筑物的环境友好材料，其包括例如粉煤灰、高炉 矿渣粉和硅粉等。有机纤维包含较高熔点的纤维和较低熔点的纤维。当建筑物中发生火灾时，建筑 物的混凝土的内部温度升高，首先熔化低熔点纤维并产生空隙，水汽通过所述空隙排放。在火灾进展过程中，混凝土的内部温度继续升高，继而熔化高熔点纤维，从而形成通道，混凝土精细构造中所捕集的残留水汽通过该通道而排出。所述低熔点纤维可以是密度为0. 91g/cm2、熔点为160°C并且拉伸强度为560Mpa 的聚丙烯纤维。同样，所述高熔点纤维可以是密度为1. 15g/cm2、熔点为220°C并且拉伸强度为 918Mpa的尼龙纤维。 关于这一点，聚丙烯纤维的横截面积为尼龙纤维的1 144倍，另外，聚丙烯纤维 的体积分数为尼龙纤维0. 5 576倍。如果所述横截面积或体积分数低于下限，则在使用 高性能混凝土建造的高层建筑物发生火灾并且混凝土内部温度升高时，混凝土中所含的低 熔点纤维可能不会熔化，并可能导致难以形成可平稳输送水汽的通道。另一方面，如果所述 横截面积或体积分数超出上限，则会遇到诸如流动性降低所造成的品质劣化、压力泵阻塞 所造成的建造延误等一些问题，尽管一旦发生火灾，混凝土的内部温度升高从而熔化低熔 点纤维时水汽可以成功地通过通道输送。结果，可能会导致建造高层建筑物方面的困难。聚丙烯纤维可以具有20 μ m 60 μ m的直径和IOmm 20mm的长度。类似的是， 尼龙纤维可以具有5 μ m 20 μ m的直径和5mm 20mm的长度。如果聚丙烯纤维和尼龙纤 维的直径或长度均低于下限，则在使用高性能混凝土建筑的高层建筑物发生火灾并且混凝 土内部温度升高时，混凝土中所含的低熔点纤维可能不会熔化，并可能导致难以形成可平 稳输送水汽的通道。另一方面，如果所述横截面积或体积分数超出上限，则会遇到诸如流动 性降低所造成的品质劣化、压力泵阻塞所造成的建造延误等一些问题，尽管一旦发生火灾， 混凝土的内部温度升高从而熔化低熔点纤维时水汽可以成功地通过通道输送。结果，可能 会导致建造高层建筑物方面的困难。此外，相对于本专利技术的耐火高性能混凝土的总体积，有机纤维的量可以为0. 03体 积％ 0.2体积％。如果有机纤维的量低于0.03体积％，则防散裂效果可能极小。另一方 面，当有机纤维的量超出0. 2体积％时，会导致如上所述的建造方面的困难。另外，混凝土中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高抗冲击性的耐火混凝土，所述混凝土包含：有机纤维和水泥、沙子、砾石、水和混合材，其中，所述有机纤维包含高熔点纤维和低熔点纤维，并且所述低熔点纤维的横截面积和体积分数分别为所述高熔点纤维的１～１４４倍和０．５～５７６倍，并且其中，所述低熔点纤维是聚丙烯纤维，而所述高熔点纤维是尼龙纤维，并且所述聚丙烯纤维与所述尼龙纤维的相对体积比为１∶９～９∶１。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：韩千求，梁成焕，韩敏喆，裵长春，许荣善，宋庸源，金性云，李成渊，池硕洹，李普珩，金正吉，韩昌平，金虎林，
申请(专利权)人：株大宇建设，清州大学校产学协力团，斗山建设株式会社，株式会社好大林建筑士事务所，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]