本发明涉及建筑材料领域，具体的说是涉及一种利用机制砂配制的不发火混凝土，尤其适用于国防科技、军事设施等重要工程。
背景技术：
不发火混凝土是特种混凝土的一种，又称防爆混凝土。是一种能经受冲击而不发生火花的功能性混凝土，当金属或坚硬石块等物体与该类混凝土发生摩擦冲击等机械作用时，均不产生火花或火星，从而使易燃物质不易引发火星产生爆炸危险。不发火混凝土由于其要求的特殊性,在商品混凝土中应用不是很广泛,多用于石油化工、精密仪器、输配电等易燃易爆场所，以及药业仓储、电子通讯、国防科技、军事设施等严禁火种或具有一定防火要求的特殊建筑环境。
不发火混凝土可以解决上述严禁火种或具有一定防火要求的特殊建筑环境，保障安全。不发火混凝土已成为工程界普遍采用的技术手段，国内外已有大量的研究，并有大量文献。
发明人检索到专利文献CN101092849公布了一种防静电不发火的混凝土复合地面，此技术对不发火混凝土在如何满足不发火性能和物理力学性能(即：混凝土强度)，并未给出具体的指导方案。同时也检索到专利文献CN104211345公开了一种利用普通砂配制的不发火混凝土，此技术其一无法保证普通砂的不发火性能(未经高速砂轮检测其不发火性能)，从而无法保证不发火混凝土的不发火性能，其二无法满足国防科技、军事设施等更高混凝土强度(C30及以上)的要求。另一方面，此发明外加剂品种较多，配制方法相对繁琐，而且大多情形为多种外加剂的复配，容易出现复配过程的不相容性，造成混凝土结构的内部损伤。减水剂为木钙减水剂，减水效果不够理想，因此用水量和水泥用量会大大增加，无形中增加生产成本较高，因此有待进一步降低生产成本。可见目前不发火混凝土技术领域存在诸多需要亟待解决的技术问题。技术上不具备普遍推广应用价值，而且现有技术方法中的水泥用量相对较高导致生产成本较高，不具备较好的经济性，直接影响到推广应用。
现有技术中，不发火混凝土材料技术要求如下：
第一材料，水泥，一般情况下混凝土发火与否与水泥材料无关，混凝土强度较低，通常20～30MPa,而且大多使用于地面,采用强度等级为32.5的水泥基本可以满足不发火混凝土的强度。
第二材料，骨料，配制不发火混凝土所用的细石或石屑，应采用以碳酸钙为主要成分的骨料，其粒径宜为0.15～20mm，在骨料质地较软时应调整颗粒级配。骨料在使用前，应通过具备相关检测资质的检测机构或国家权威机构的检测并出具检验报告，其核心技术要求需骨料具备不发火性能。
传统的不发火混凝土选材还不理想，如以下的选材：
1)卵石:对某部队某砂石料场5～20mm卵石、20～40mm卵石分别随机取样50kg,在某建材检测机构暗室(探伤)检测室进行了不发火试验，为确保不发火性能检测的可靠性，试验采用的高速砂轮，试验时其转速为4100r/min，施加力值均大于20N,检验结果为有瞬时火花。5～20mm卵石不发火试验检验结果见表1，20～40mm卵石不发火试验检验结果见表2。
5～20mm卵石不发火试验检验结果 表1
20～40mm卵石不发火试验检验结果 表2
2)碎石:对某部队某砂石料场5～20mm碎石、20～40mm碎石分别随机取样50kg,在某建材检测机构暗室(探伤)检测室进行了不发火试验，为确保不发火性能检测的可靠性，试验采用的高速砂轮，试验时其转速为4100r/min,加力值均大于20N,检验结果为有瞬时火花。5～20mm碎石不发火试验检验结果见表3,20～40mm碎石不发火试验检验结果见表4。
5～20mm碎石不发火试验检验结果 表3
20～40mm碎石不发火试验检验结果 表4
3)大理石边角料：从不同部位采集10块10*20mm条状材料,分别对其磨光面和未打磨面进行了不发火试验。为确保不发火性能检测的可靠性，试验采用的高速砂轮，试验时其转速为4100r/min，施加力值均大于20N。检验结果为半发火，即：磨光面有瞬时火花,未打磨面无瞬时火花。磨光面不发火试验检验结果见表5,未打磨面不发火试验检验结果见表6。
为进一步对大理石边角料不发火性能的验证，我们对大理石边角料进行研磨制成大理石粉，对大理石粉进行磁铁吸附试验，发现磁铁上吸附了很多小颗粒，由此判断大理石边角料具有一定的发火性。
磨光面不发火试验检验 表5
未打磨面不发火试验检验 表6
4)普通砂:对某部队某砂石料场的普通砂随机取样50kg,制作成70mm*70mm*70mm的立方体砂浆试件，在某建材检测机构暗室(探伤)检测室进行了不发火试验，为确保不发火性能检测的可靠性，试验采用的高速砂轮，试验时其转速为4100r/min，施加力值均大于20N,检验结果为有瞬时火花。普通砂不发火试验检验结果见表7。
普通砂不发火试验检验结果 表7
由上表7可知,采用普通砂制作的砂浆试件，经检测均具有瞬时火花。因此，采用普通砂配制的不发火混凝土无法满足不发火性能，使用普通砂制备的混凝土还是具有发火的风险。
因此，需要一种经过不发火试验均满足不发火技术要求的原材料配制不发火混凝土,同时,尚须满足不发火混凝土其他的物理力学性能(即混凝土强度)。
技术实现要素：
针对现有技术中的混凝土强度通常较低，难以满足国防科技、军事设施等重要工程中强度C30甚至C40不发火混凝土的不发火性能和强度等级的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种利用机制砂配制的不发火混凝土。
为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：利用机制砂配制的不发火混凝土，所述不发火混凝土由以下质量百分比的原料混合制备而成：
水泥：15～20％；
5～20mm碎石：40～50％；
机制砂：25～35％；
拌和水：5～10％；
外加剂：0.21～0.31％；
所述水泥为PI42.5基准水泥，由于某些重要建筑所需要的不发火混凝土设计强度等级至少要达到C30甚至C40，加之不发火混凝土通常使用于地面，且厚度较小，约20-40mm。制约了骨料的粒径通常最大15mm,极限值不超过20mm。因此，水泥的选择也需要较高的级别，故此选择PI42.5。所述碎石由5～20mm连续粒级的石灰石破碎而成，吸水率0.1％；所述机制砂由石灰石破碎而成的粗砂，该粗砂的细度模数为3.1～3.7，吸水率0.4％；拌和水为施工水，所述外加剂为聚羧酸减水剂,减水率大于25％。
进一步的，所述不发火混凝土由以下质量百分比的原料混合制备而成：
PI42.5基准水泥：18％；
碎石为5～20mm连续粒级的碳酸钙为主要成分的骨料：45％；
机制粗砂：30％；
拌和水：6.74％；
聚羧酸减水剂：0.26％。
进一步的，：所述机制砂生产过程中会生产出石粉，这些不同细度的石粉在混凝土中与机制砂和水泥之间起到了级配作用，同时，石粉在混凝土中又具有增塑、缓凝和吸附作用。
进一步的，所述5～20mm连续粒级的石灰石由乌什塔拉乡石灰窑的石灰石料石破碎而成，破碎后的石灰石粒径为5～20mm。
进一步的，所述机制砂由碳酸钙为主要成分的骨料破碎而成，该机制砂粒径≥0.5mm。
进一步的，所述机制砂粒径在0.5～2.0mm之间。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明不发火混凝土采用PI42.5基准水泥、碳酸钙为主要成分的骨料、机制粗砂及拌和水混合配制不发火混凝土，该不发火混凝土通过不发火实验验证，能够达到不发火的要求。本发明利用机制砂配制的不发火混凝土在保证不发火质量的前提下,可提高混凝土强度，同时大幅降低生产成本。
现有技术生产的不发火混凝土其强度通常在20～30MPa,而本发明专利利用机制砂配制的不发火混凝土，制作成边长为150mm立方体标准试件，蒸养8小时后经测试其抗压强度可达34.5MPa～48.5MPa，标准养护28天后其抗压强度可达40.5～61.2MPa。
现有技术生产的不发火混凝土，市面上每吨售价约1600元，加上运费(从北京到新疆每吨运价约200元)总价合计1800元。而采用机制砂配制的不发火混凝土每方成本(含石子破碎费用)约360～460元，每方混凝土约2.4吨，合下来每吨混凝土的成本在150～190元，加上同样运费(从新疆到北京每吨运价约200元)，总价合计350～390元，不到市场价格的20％；同时，可免去外地材料因路途运输时间的消耗，大大提高生产效率。本发明适用于石油化工、精密仪器、输配电等易燃易爆场所，以及药业仓储、电子通讯、国防科技、军事设施等严禁火种或具有一定防火要求的特殊建筑环境。现有技术中配制的不发火混凝土还不能解决国防科技、军事设施等性能更好更高的客观现状，以及不发火混凝土技术领域存在诸多缺陷和技术难题，具有广泛的实用性和应用价值。
具体实施方式
下面结合本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定，应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
不发火混凝土材料基本要求对水泥进行选取，仅考虑需要配制的强度来选择不同强度等级的水泥即可。
本发明的利用机制砂配制的不发火混凝土，所述不发火混凝土由以下质量百分比的原料混合制备而成：
水泥：15～20％；
5～20mm碎石：40～50％；
机制砂：25～35％；
拌和水：5～10％；
外加剂：0.21～0.31％；
所述水泥为PI42.5基准水泥，所述碎石由5～20mm连续粒级的碳酸钙为主要成分的骨料破碎而成；所述机制砂由碳酸钙为主要成分的骨料破碎而成的粗砂，该粗砂的细度模数为3.1～3.7；拌和水为施工水，所述外加剂为聚羧酸减水剂,减水率大于25％。同时，机制砂生产过程随机生产出一定比例的石粉，经大量试验验证,对混凝土性能改善具有显著的效果。首先，这些不同细度的石粉与机制砂和水泥之间起到了更好的级配作用，在混凝土中起到相互填充作用。同时，石粉在混凝土中又具有一定的增塑、缓凝和吸附作用，对混凝土具有多种有益的调节作用。因此，利用机制砂配制的不发火混凝土不需掺加增塑剂、缓凝剂和吸附剂，减少了施工的繁琐和生产成本。
实施例1：某军民联合机场道面混凝土,要求不发火混凝土强度C25、C30，按照这个要求，本发明提供了一个解决方案，该方案的不发火混凝土由以下质量百分比的原料混合制备而成：
PI42.5基准水泥：15％；
5～20mm连续粒级的碳酸钙为主要成分的骨料：54％；
机制砂：25％；
拌和水：5.74％；
聚羧酸减水剂：0.26％。
上述方案中：所述碎石由5～20mm连续粒级的碳酸钙为主要成分的骨料破碎而成；所述机制砂由碳酸钙为主要成分的骨料破碎而成的粗砂，该粗砂的细度模数为3.1～3.7；拌和水为施工水，所述外加剂为聚羧酸减水剂,减水率大于25％。同时，机制砂生产过程随机生产出一定比例的石粉，经大量试验验证,对混凝土性能改善具有显著的效果。首先，这些不同细度的石粉与机制砂和水泥之间起到了更好的级配作用，在混凝土中起到相互填充作用。同时，石粉在混凝土中又具有一定的增塑、缓凝和吸附作用，对混凝土具有多种有益的调节作用。因此，利用机制砂配制的不发火混凝土不需掺加增塑剂、缓凝剂和吸附剂，减少了施工的繁琐和生产成本。
本发明不发火混凝土所选的碎石材料、粗砂材料选取库尔勒市某石灰窑料石，通过上述配方制备的不发火混凝土，制备方法与传统的混凝土制备方法相同。
经对砂率、水泥用量、用水量等进行调试，制作边长为150mm立方体标准试件进行相关试验。按照此基准配合比制作的试件表面光滑无外表缺陷，经蒸养8小时后进行2组抗压强度试验，1组强度为34.5MPa,达到设计强度C25的138％；另一组强度为38.5MPa,达到设计强度C30的128％。标准养护28天后其抗压强度分别为40.5MPa和46.2MPa，分别达到设计强度等级的162％和154％。完全满足某军民联合机场道面混凝土设计的不发火混凝土的各项技术指标。
实施例2：某部队无人机机库,要求不发火混凝土强度C30、C40，按照这个要求，本发明提供了一个解决方案，该方案的不发火混凝土由以下质量百分比的原料混合制备而成：
PI42.5基准水泥：18％；
碎石为5～20mm连续粒级的碳酸钙为主要成分的骨料：45％；
机制砂：30％；
拌和水：6.74％；
聚羧酸减水剂：0.26％。
所述拌和水仅含施工水,拌和水和减水剂的配比比例能够满足塌落度为10～260mm范围内的混凝土。
5～20mm连续粒级的碳酸钙为主要成分的骨料由乌什塔拉乡石灰窑的石灰石料石破碎而成，破碎后的5～20mm连续粒级的碳酸钙为主要成分的骨料粒径为5～20mm。所述机制砂由乌什塔拉乡石灰窑的碳酸钙为主要成分的骨料料石破碎而成，该机制砂粒径≥0.5mm。所述机制砂粒径粒径在0.5～2.0mm之间。
本发明不发火混凝土所选的碎石材料、粗砂材料可选取乌什塔拉乡石灰窑的料石，通过上述配方制备的不发火混凝土，制备方法与传统的混凝土制备方法相同。
经对砂率、水泥用量、用水量等进行调试，制作边长为150mm立方体标准试件进行相关试验。按照此基准配合比制作的试件表面光滑无外表缺陷，经蒸养8小时后进行2组抗压强度试验，1组强度为38.5MPa,达到设计强度C30的128％；另一组强度为48.5MPa,达到设计强度C40的121％。标准养护28天后其抗压强度分别为48.1MPa和61.2MPa，分别达到设计强度等级的160％和153％。完全满足某部队无人机机库不发火混凝土的各项技术指标。
本发明的利用机制砂配制的不发火混凝土为干硬性混凝土，现场可根据施工需要添加不同减水率的减水剂，可配制出塌落度为10～260mm范围内的各种混凝土，完全可满足不发火混凝土在石油化工、精密仪器、输配电等易燃易爆场所，以及药业仓储、电子通讯、国防科技、军事设施等严禁火种或具有一定防火要求的特殊建筑环境混凝土的施工。
在原材料加工过程中，须防止其它石种及杂质引入；施工期间应进行一次吸铁检查；严格控制材料的配合比，搅拌应均匀一致，颜色一致；其它按常规混凝土施工及保养；面层应按规范要求采用如塑料条、铜条、铝条等不发火材料作为分格条，分格条尺寸不应大于6mx6m。严禁使用玻璃条等坚硬的材料，材质不同的分格条不得混合使用。当采用金属材料作为分格条时，应确保分格条相互可靠连接并与房屋主体结构有效等电位连接。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，如实施例中的以碳酸钙为主要成分的骨料。凡是利用本发明说明书及权利要求书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。