本发明涉及混凝土，尤其是一种工业和民用的抗爆炸抗高温混凝土，本发明还涉及该混凝土的制备方法。
背景技术：
自上世纪80年代以来，暴力恐怖袭击事件屡有发生，大使馆、机场、停车场、体育场馆、大坝等都成为爆炸袭击的目标。据统计，美国从1980年到1999年发生的恐怖爆炸袭击事件中，96％爆炸事件的袭击目标都是民用设施。另外，工业和民用设施也面临着易燃易爆固、液、气体等引起的爆炸等危害。同时，伴随爆炸而引发的火灾，以及现代化大规模化和密集化的工业与民用设施的建筑火灾，因高温爆裂而发生倒塌，造成人员和经济巨大损失的报道也屡见不鲜。目前，高强、超高强混凝土建筑迅猛崛起，但研究发现其在高温下发生爆裂的几率远高于普通强度混凝土。
已有抗爆炸混凝土或抗高温爆裂混凝土的相关专利，但关于兼具这两种性能而在工业与民用方面防御爆炸、火灾等灾害的环保型混凝土防护材料的研究还未见报道。鉴于目前我国工业与民用设施面临爆炸、火灾等灾害，并且混凝土本身具有脆性大、抗冲击性差、抗弯强度低、耐火性差等缺陷，所以亟需同时具有抗爆炸冲击和抗高温的高强工业和民用混凝土防护材料。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种抗爆炸抗高温混凝土，该混凝土的原料按质量百分比分别为：水泥21-57％、骨料25-65％、混合材2-28％、高抗拉强度纤维0.2-20％、有机纤维0.05-1.1％、以固含量计的减水剂0.04-1.2％、消泡剂0.004-1.2％、以及水3-14.3％。
在一个实施方案中，以质量计，所述水泥中水泥熟料含量为80％-97％，且水泥熟料中c3s含量为45％-75％。所述水泥选自硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硫酸盐水泥、高炉水泥和粉煤灰水泥及其组合。
在一个实施方案中，所述骨料的粒径小于4.75mm，粒径小于0.15mm的细骨料占骨料总质量的15-85％。所述骨料选自河砂、硅砂、石英砂、石灰石砂、碳化硅砂、烧结铝矾土砂和金刚砂及其组合。
在一个实施方案中，所述混合材由如下组分组成：活性sio2质量百分比为40-96％，cao质量百分比为0.3-24％，so3质量百分比为0.1-34％。所述混合材粒径为所述水泥的平均粒径的1/10以下，所述混合材的质量为所述水泥的质量的5-35％。
在一个实施方案中，所述高抗拉强度纤维的抗拉强度不小于380mpa，密度为1-10g/cm3，直径为0.08-1.2mm，长度为3-60mm，长径比为30-250。所述高抗拉强度纤维选自钢纤维和碳素纤维及其组合，所述高抗拉强度纤维的体积掺量为混凝土体积的0.3-8.0％。在优选的实施方案中，所述高抗拉强度纤维的直径为0.10-0.75mm，长度为10-40mm，长径比为60-100。
在一个实施方案中，所述有机纤维的熔点为100-400℃，长度为3-60mm，长径比为200-900；所述有机纤维的体积掺量为混凝土体积的0.2-3％。在优选的实施方案中，所述有机纤维的长度为10-30mm。
在一个实施方案中，所述减水剂为减水率不低于14％的聚羧酸减水剂或萘系减水剂。以固含量计的所述减水剂的质量为胶凝材料(水泥与混合材的总和)总质量的0.1-2.0％。在一个优选实施方案中，所述减水剂的质量为胶凝材料总质量的0.4-1.2％。
本发明还提供了制备本发明的抗爆炸抗高温混凝土的方法，包括以下步骤：
1)称量各原料后，将水泥、混合材和骨料加入强制式搅拌机搅拌；接着将水、减水剂和消泡剂加入，继续搅拌至有显著流动度；然后加入高抗拉强度纤维和有机纤维，搅拌均匀；以及
2)让步骤1)形成的料浆在模具中振动成型，常温静置初养24小时或48小时后脱模，然后进行水中养护或者自然养护，得到混凝土预制品；或者让步骤1)形成的料浆现场浇筑施工，浇筑后覆盖养护24小时或48小时，然后淋水或覆盖湿麻袋养护。
本发明的混凝土不仅具有较好的抗爆炸、抗冲击、抗高温等性能，而且还具有较高的抗压、抗弯、抗折强度等性能，可作为防护材料广泛用于工业和民用设施。同时，这种民用的混凝土防护材料掺加了混合材，制备过程中没有新的污染产生，符合环保理念，具有良好的生态效益。另外，本发明的混凝土制备方法简单可行。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进一步详细说明。
本发明混凝土的原料包括水泥、骨料、混合材、高抗拉强度纤维、有机纤维、减水剂、消泡剂、以及水。
高流动度减水剂和混合材的掺加，有利于混凝土的自密实性；掺加的有机纤维可在高温下发生熔融，熔融形成的管状通道与水化产物脱水、分解增加的毛细孔相通，增大水蒸气的通道，改善混凝土高温性能；掺加高抗拉强度对混凝土内部裂缝扩展的约束作用以及钢纤维与水泥石之间较好的粘结作用，能够有效地减少或阻止爆炸对混凝土的破坏作用。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
本实施例的抗爆炸抗高温混凝土，由多种组分均匀复合而成。各组分按质量百分比分别为：37.1％的硅酸盐水泥(冀东盾石52.5r水泥，比表面积450m2/kg，表观密度3.14g/cm3)，骨料包括河砂和硅砂，其中10.4％的石英质河砂(密度2.71g/cm3，细度模数2.4)，28.3％的硅砂(粒径均低于0.5mm，密度2.65g/cm3)，9.4％的混合材(sio2质量比占68％、cao占12％、so3占17％)，8.3％的水，减水剂(聚羧酸高性能减水剂，固含量为24％)中粉体为胶凝材料总质量的0.7％，钢纤维(密度7.80g/cm3，直径0.22mm，长度15mm，抗拉强度2850mpa)体积掺量为2％，有机纤维(聚丙烯纤维(pp纤维)，熔点173℃，长度15.0mm，密度0.91g/cm3)体积掺量为0.2％，有机硅消泡剂掺量为胶凝材料总质量的0.14％。该混凝土防护材料的原料按质量百分比配比如表1所示。
表1混凝土所用原料质量百分比配比
在准确称量原料的基础上，先把骨料、胶凝材料加入到强制式搅拌机搅拌均匀，再将水、消泡剂和减水剂加入，继续搅拌至有显著流动度，最后加入钢纤维和pp纤维，搅拌均匀。将搅拌好的料浆振动成型，预制品经常温静置初养(24小时)后脱模，(20±2)℃，相对湿度95％以上的标准养护室水中养护至规定龄期，即得到工业或民用混凝土防护材料。本文所用的“显著流动度”指混凝土能够达到自流平混凝土的要求，即坍落度高于250mm以上。
实施例2：
本实施例的抗爆炸抗高温混凝土，由多种组分均匀复合而成。各组分按质量百分比分别为：57％的普通硅酸盐水泥(42.5水泥，比表面积430m2/kg，表观密度3.12g/cm3)，26.8％的硅砂骨料(粒径低于0.15mm占40％，密度2.87g/cm3)，4.1％的混合材(sio2质量比占40％、cao占24％、so3占34％)，10.9％的水，减水剂(聚羧酸高性能减水剂粉体)占胶凝材料总质量的2％，碳素纤维(抗拉强度达5000mpa，长度20mm，直径0.15mm，密度1.8g/cm3)体积掺量为1.0％，有机纤维(聚丙烯纤维，熔点165℃，长度20.0mm，密度0.90g/cm3)体积掺量为0.3％，有机硅消泡剂掺量为胶凝材料总质量的0.25％。该混凝土防护材料的原料按质量百分比配比如表2所示。
表2混凝土所用原料质量百分比配比
在准确称量原料的基础上，先把骨料、胶凝材料以及减水剂加入到强制式搅拌机搅拌均匀，再将水和消泡剂加入，继续搅拌至有显著流动度，最后加入碳素纤维和pp纤维，搅拌均匀。将搅拌好的料浆振动成型，预制品经常温静置初养(48小时)后脱模，(20±2)℃，相对湿度95％以上的标准养护室水中养护至规定龄期，得到工业或民用混凝土防护材料。
实施例3：
本实施例的抗爆炸抗高温混凝土，由多种组分均匀复合而成。各组分按质量百分比分别为：30.9％的硅酸盐水泥(42.5水泥，比表面积435m2/kg，表观密度3.12g/cm3)，骨料包括石灰砂和硅砂，其中32.6％的石灰砂(密度2.50g/cm3，粒径范围为0.15-3.0mm)，15.5％硅砂骨料(粒径低于0.15mm占60％，密度2.65g/cm3)，5.0％的混合材(sio2质量比占54％、cao占16％、so3占25％)，6.2％的水，减水剂(萘系高性能减水剂，固含量28％)粉体占胶凝材料总质量的0.73％，钢纤维(抗拉强度达3200mpa，长度24mm，直径0.18mm，密度7.8g/cm3)体积掺量为3％，有机纤维(聚丙烯纤维，熔点165℃，长度24.0mm，密度0.91g/cm3)体积掺量为2％，有机硅消泡剂掺量为胶凝材料总质量的0.3％。该混凝土防护材料的原料按质量百分比配比如表3所示。
表3混凝土所用原料质量百分比配比
在准确称量原料的基础上，先把骨料、胶凝材料加入到强制式搅拌机搅拌均匀，再将水、消泡剂和减水剂加入，继续搅拌至有显著流动度，最后加入钢纤维和pp纤维，搅拌均匀。将搅拌好的料浆振动成型，预制品经常温静置初养(24小时)后脱模，(20±2)℃，相对湿度95％以上的标准养护室水中养护至规定龄期，得到工业或民用混凝土防护材料。
检验实验证明，该本发明的混凝土防护材料具有较好的抗爆炸、抗冲击、抗高温、自密实等性能，而且还具有较高的抗压、抗弯、抗折强度等性能。本发明的混凝土可用于易燃固液气体储存用建筑、有耐高温性能要求、较高耐久性要求的建筑设施等工民用工程，可以在工业与民用设施上发挥巨大作用，市场前景广阔。
以上实施例仅表达了本发明的几种具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求书为准。