一种具有缓冲结构的防弹防爆混凝土墙的制作方法

本发明涉及混凝土，尤其涉及一种具有缓冲结构的防弹防爆混凝土墙。

背景技术：

1、混凝土是目前世界上用途最广、用量最大的建筑材料，但作为一种准脆性材料，韧性低，抗冲击能力差，普通混凝土不具备防范大口径枪弹侵彻袭击的能力。20世纪八十年代初，美国空军成功试验了以高掺量钢纤维混凝土为特色的导弹发射井、防空袭格栅板、弹药库等。采用直径57和80mm的穿甲弹对钢纤维含量5％的混凝土靶板进行侵彻试验，发现含钢纤维的混凝土靶板的贯入阻力是普通c30混凝土靶板的3倍。可以看出，高性能纤维混凝土比普通强度混凝土具有更好的抗侵彻性能，可以用来建造轻质防弹防爆结构。专利cn201610462067.6公布了一种高含量级配纤维混凝土防弹防爆砖及其制备方法，利用纤维改性混凝土，使其比普通水泥砖具有更加优越的抗压、抗拉、抗弯、抗冲击韧性。

2、“没有穿孔或完全穿透”是防弹面板通过大部分标准化测试的主要要求。虽然上述高性能纤维混凝土强度高、抗冲击性好，可以防止“穿孔或穿透”，但其刚性大，会使弹片、混凝土碎片弹射，造成意外伤害。因此为了使建筑物更安全，防止发生二次损坏，混凝土墙体不仅要防止“完全穿透”，还必须具有缓冲结构以防止碎片弹射。

技术实现思路

1、鉴于此，特提出本发明。

2、首先，本发明提供了一种橡胶改性混凝土，其原料包括：

3、砂、碎石、水泥、掺合料以及橡胶颗粒；

4、其中，橡胶颗粒包括粒径小于4.75mm的橡胶颗粒以及4.75～25mm的橡胶颗粒；

5、以粒径小于4.75mm的橡胶颗粒和砂的总重量为100％计，粒径小于4.75mm的橡胶颗粒的重量百分比为10～25％；

6、以4.75～25mm的橡胶颗粒和碎石的总重量为100％计，4.75～25mm的橡胶颗粒的重量百分比为15～35％。

7、本发明制备了一种含有橡胶颗粒的混凝土，橡胶改性混凝土作为缓冲结构，利用自身的变形能力与高阻尼比，可以消减冲击载荷，减少碎片弹射的风险。

8、本发明进一步发现，通过采用上述粒度的橡胶颗粒进行级配，能够分别取代部分砂和碎石，在提高结构的变形能力与阻尼能力的同时，显著降低混凝土的自重。其中，粒径小于4.75mm的橡胶颗粒在体系中作为橡胶细颗粒，代替部分砂子发挥功能，而4.75～25mm的橡胶粗颗粒在体系中代替部分碎石发挥功能。

9、优选地，以粒径小于4.75mm的橡胶颗粒和砂的总重量为100％计，粒径小于4.75mm的橡胶颗粒的重量百分比为15～20％；

10、以4.75～25mm的橡胶颗粒和碎石的总重量为100％计，4.75～25mm的橡胶颗粒的重量百分比为20～30％。

11、优选地，粒径小于4.75mm的橡胶颗粒与4.75～25mm的橡胶颗粒的重量比为1:1～4，更优选为1:1～2。

12、在上述配比下进行级配，橡胶改性混凝土的综合性能更优。

13、优选地，所述掺合料为粉煤灰、超细矿粉、硅灰中的至少一种。

14、优选地，所述超细矿粉的平均粒径为2～3μm。

15、优选地，所述掺合料为质量比为1:1.0～1.5的超细矿粉与硅灰，采用该掺合料时，反应活性高，可以提高混凝土强度，弥补橡胶颗粒取代部分砂、碎石后造成的强度损失。

16、优选地，橡胶改性混凝土的原料还包括改性剂和/或高效减水剂；

17、所述改性剂为纤维素醚、可再分散乳胶粉、硅烷偶联剂中的至少一种。

18、所述高效减水剂为萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂、聚羧酸减水剂中的至少一种。

19、优选地，所述改性剂为纤维素醚。

20、纤维素醚与橡胶颗粒的相容性较好，能够提高橡胶颗粒在混凝土中的匀质性。

21、优选地，所述高效减水剂为减水率不小于20％的聚羧酸高效减水剂。

22、聚羧酸减水剂在本发明含有橡胶的混凝土体系中分散性好，可显著降低混凝土用水量，提高混凝土抗冲击性。

23、优选地，掺合料为水泥质量的35～55％，水为水泥质量的15～25％。

24、优选地，所述橡胶改性混凝土的原料包括：砂200～220份、碎石210～230份、水泥90～110份、掺合料25～35份(质量比为1:1～1.5的超细矿粉与硅灰)、粒径小于4.75mm的橡胶颗粒45～50份、4.75～25mm的橡胶颗粒70～75份、改性剂0.2～0.3份、高效减水剂3～4份、以及水35～40份。

25、更优选地，所述橡胶改性混凝土的原料包括：砂200～205份、碎石210～215份、水泥100～110份、掺合料30～35份(质量比为1:1～1.5的超细矿粉与硅灰)、粒径小于4.75mm的橡胶颗粒45～50份、4.75～25mm的橡胶颗粒70～75份、改性剂0.2～0.3份、高效减水剂3～4份、以及水35～40份。

26、进一步，本发明提供了一种防弹防爆混凝土墙，其中含有上述任一实施方案制备的橡胶改性混凝土。

27、优选地，所述防弹防爆混凝土墙包括两层相互接触的墙体结构，分别为防弹防爆墙体结构和缓冲墙体结构；

28、所述缓冲墙体结构由上述任一实施方案中橡胶改性混凝土制得；

29、所述防弹防爆墙体结构由含有纤维的混凝土制得。

30、在上述结构中，缓冲墙体结构作为迎弹面。

31、本发明利用短纤维替代普通混凝土中的砂和碎石，结构强度大，抗冲击性好，不但可以防弹防爆，还能降低墙体厚度，减轻墙体自重。

32、优选地，所述纤维为钢纤维、聚丙烯纤维、聚甲醛纤维、玄武岩纤维中的至少一种，优选为钢纤维。

33、钢纤维与水泥基材料的界面结合更好，有利于进一步提高混凝土的强度与抗冲击性。

34、优选地，所述含有纤维的混凝土中的其他原料与所述橡胶改性混凝土中相应的原料相同。

35、更优选地，所述含有纤维的混凝土中的水泥、掺合料或高效减水剂与所述橡胶改性混凝土中的相同。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

37、本发明提供了一种具有缓冲结构的防弹防爆混凝土墙，包括含有纤维的混凝土制得的防弹防爆墙体结构和橡胶改性混凝土制得的缓冲墙体结构。本发明的防弹防爆混凝土墙结构强度大，抗冲击性好，可以防止冲击载荷“穿孔或穿透”，还可以消减子弹、手榴弹等产生的冲击载荷，减少碎片弹射的风险，同时能够显著降低墙体的自重。

技术特征：

1.一种橡胶改性混凝土，其特征在于，其原料包括：

2.根据权利要求1所述的橡胶改性混凝土，其特征在于，粒径小于4.75mm的橡胶颗粒与4.75～25mm的橡胶颗粒的重量比为1:1～4。

3.根据权利要求1或2所述的橡胶改性混凝土，其特征在于，所述掺合料为粉煤灰、超细矿粉、硅灰中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的橡胶改性混凝土，其特征在于，所述掺合料为质量比为1:1.0～1.5的超细矿粉与硅灰。

5.根据权利要求1所述的橡胶改性混凝土，其特征在于，还包括改性剂和/或高效减水剂；

6.根据权利要求5所述的橡胶改性混凝土，其特征在于，其原料包括：

7.一种防弹防爆混凝土墙，其特征在于，其中含有权利要求1～6中任一项所述的橡胶改性混凝土。

8.根据权利要求7所述的防弹防爆混凝土墙，其特征在于，其包括两层相互接触的墙体结构，分别为防弹防爆墙体结构和缓冲墙体结构；

9.根据权利要求8所述的防弹防爆混凝土墙，其特征在于，所述纤维为钢纤维、聚丙烯纤维、聚甲醛纤维、玄武岩纤维中的至少一种，优选为钢纤维。

10.根据权利要求9所述的防弹防爆混凝土墙，其特征在于，所述含有纤维的混凝土中的其他原料与所述橡胶改性混凝土中相应的原料相同。

技术总结
本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种具有缓冲结构的防弹防爆混凝土墙。其包括两层相互接触的墙体结构，分别为防弹防爆墙体结构和缓冲墙体结构，缓冲墙体结构由橡胶改性混凝土制得，橡胶改性混凝土中含有级配的橡胶颗粒。本发明的防弹防爆混凝土墙结构强度大，抗冲击性好，可以防止冲击载荷“穿孔或穿透”，还可以消减子弹、手榴弹等产生的冲击载荷，减少碎片弹射的风险，同时能够显著降低墙体的自重。

技术研发人员：康旺,黄天勇,赵宇翔,李沙,房桂明,张婷婷
受保护的技术使用者：北京建筑材料科学研究总院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16