本文选自《商品混凝土》杂志2023年第6期
不发火混凝土的研究与应用
王超,李军,付启星
[摘 要]本文通过对不同骨料的不发火性进行试验,采用白云石及石灰石作为骨料配制不发火混凝土,研究使用不同的骨料对混凝土工作性、强度变化的影响。结果表明,以白云石为骨料配制的混凝土前期强度较低,后期强度满足要求,而以石灰石为骨料配制的混凝土前期和后期强度都相对较高。
[关键词]不发火混凝土;白云石;石灰石;花岗石
0 引言
商品混凝土是最常用的建筑材料,其具有许多优点。但在日常生活生产过程中发现,普通混凝土在遭遇碰撞冲击和摩擦时会产生火花,若用于易燃易爆地点如油库、气体厂、化工厂等,在后期生产过程中就可能发生爆炸、火灾等严重危害生命安全的事故。
GB 50016—2014《建筑设计防火规范》规定,散发较空气重的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房和有粉尘、纤维爆炸危险的乙类厂房,应采用不发火花的地面。采用绝缘材料作整体面层时,应采取防静电措施。现行国家标准GB 50209—2010《建筑地面工程施工质量验收规范》中也专门设立了不发火防爆验收标准。
不发火混凝土是一种能经受冲击摩擦而不产生火花的特种混凝土,在当今多个消防、防火安全工程中已被广泛使用,并逐步被重视。笔者通过查阅相关资料,使用白云石及砂和石灰石及砂配制不发火混凝土,对比目前市场常用的花岗岩砂石配制的普通混凝土,并研究其工作性与力学性能,以为后期不发火混凝土的应用提供技术参考。
1 原材料试验
1.1 试验用原料
(1)水泥:采用徐州中联P·O42.5级水泥,主要性能指标如表1所示。
(2)矿粉:采用徐州金鑫S95级矿粉,主要性能指标如表2所示。
(3)粉煤灰:使用徐塘电厂Ⅱ级粉煤灰,主要性能如表3所示。
(4)粗骨料:不发火混凝土骨料应选用质地较软的,且与金属或石料撞击时不发生火花为合格。通过市场筛选,使用白云石和石灰石作为粗骨料,并与花岗岩作对比,其主要性能如表4所示。
(5)细骨料:分别采用白云石和石灰石粗骨料破碎而成,两种砂的破碎过程相同。破碎后形成机制砂,并与花岗岩砂作对比,主要性能指标如表5所示。
(6)外加剂:采用苏博特生产的SBT-1型高效泵送型聚羧酸减水剂。减水率22%,28d抗压强度比108%。
(7)水:市政自来水。
1.2 试验方法
混凝土工作性能试验按照GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和GB/T 50081—2019《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行;骨料不发火性试验按GB 50209—2010《建筑地面工程施工质量验收规范》附录A做不发火性能试验。
2 混凝土性能试验
2.1 混凝土配合比设计
选用商品混凝土生产中常用强度等级C25、C30和C35做配制试验,配合比设计参数见表6。骨料分别选用花岗岩碎石和花岗岩砂、白云石和白云砂、石灰石和石灰砂。
2.2 混凝土相关性能试验
依据GB/T 14902—2012《预拌混凝土》的相关规定检测以上试配试验的部分工作性能及力学性能指标,试验结果见表7。
从表7可以看出,使用白云石和白云砂配制的混凝土坍落度均比花岗岩砂石、石灰砂石配制的混凝土大。这与白云砂石的表面较光滑及石子的形态有一定关系。对比混凝土7d和28d强度可以发现,普通花岗岩砂石制备的混凝土强度最高,白云砂石制备的混凝土强度早期较高而后期增长较慢,而石灰砂石配制的混凝土强度后期强度增长较快。从表7整体来看,配制低强度不发火混凝土时,骨料的种类对强度影响不大。
强度差异与石材的形态及压碎值有关,花岗岩属于硬石材,而石灰岩和白云岩为软石材,压碎值比花岗岩低。使用白云砂石配制的混凝土和易性较好,混凝土试件更为密实,故早期强度较石灰砂石配制的混凝土高,但后期因为砂石本身强度较石灰砂石低,后期强度低于石灰砂石制备的混凝土,但均能满足设计要求。
3 不发火试验
分别采用花岗岩石、白云砂石和石灰砂石成型C30等级的混凝土试件,标准养护至28d后取出,分别对花岗岩石、白云石、石灰石混凝土试件进行不发火测试:“从不少于50个,每个重50~250g的试件中选取10个,在暗室中进行不发火试验,只有每个试件上磨掉不少于20g,且试验过程中未发现任何瞬时的火花,方可判定为合格。”试验结果见表8。
从试验结果可以看出,花岗岩砂石不能用于配制不发火混凝土,石灰砂石和白云砂石不发火试验结果合格,可用于配制不发火混凝土。
4 结论
(1)普通花岗岩砂石不可用于不发火混凝土的配制,白云石、石灰石可用于生产不发火混凝土,且工作性及强度均可达相关要求。
(2)白云砂和石灰砂均为机制砂。白云石砂的需水量较小,在较小用水量下就能满足工作性;石灰石砂配制的混凝土的强度后期涨幅较高,耐久性较好。
(3)在进行不发火混凝土配制时应注意选用的不发火骨料与胶凝材料之间适应性,在生产低强度等级混凝土时骨料的种类对强度的影响较小,可不考虑骨料种类。
(4)石灰石较为普通且价格也最优,在选择不发火骨料种类时优先考虑石灰石。
参考文献
[1] GB 50209—2010.建筑地面工程施工质量验收规范[S].
[2] 邬锦斌.不发火混凝土在工业气体工厂中的应用[J].商品混凝土,2012(2): 66-68.
[3] 吕兴军,王宝民,涂妮,等.地面用不发火水泥混凝土试验研究[J].低温建筑技术,2012(6): 6-7.
[4] 李统彬,蔡燕武,李桂兰.不发火花混凝土的研制和应用[J].中华民居,2012(1): 74-75.
供稿人:王超,李军等
编辑员:李海亮
审核人:孙继成,宁夏
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