不發(fā)火地面材料的性能研究

胡少鵬，李東，季洪德，紀盛猛

（滄興科技集團股份有限公司，河北 滄州 061000）

0 序言

不發(fā)火地面材料是一種有特殊要求的建筑材料，根據(jù)其用料的選擇可以分為不發(fā)火有機地面材料和不發(fā)火無機地面材料。不發(fā)火有機地面的導電性差，具有絕緣性能，因此對導走靜電不利，使用時必須同時加裝致密接觸的金屬導線網(wǎng)絡，所以不發(fā)火無機地面材料的使用較為廣泛，通常有混凝土、砂漿等。近幾年，全國各地火災、爆炸事故頻繁發(fā)生，不發(fā)火地面與普通混凝土地面不同，不發(fā)火地面具備在金屬沖擊和摩擦的情況下不發(fā)生火花的特性[1-2]，能夠避免由火花引起的安全事故發(fā)生，不發(fā)火地面在多個消防工程中已被廣泛使用，并逐步被重視。GB 50209—2010《建筑地面工程施工質量驗收規(guī)范》中專門設立了不發(fā)火防爆驗收標準和不發(fā)火性檢測方法。

本文選用不發(fā)火骨料優(yōu)質白云石和白云砂配制不發(fā)火地面砂漿和不發(fā)火細石混凝土[3]，對兩種不發(fā)火地面材料性能進行分析研究，強度和不發(fā)火性能均滿足施工設計要求。

1 原材料及試驗方法

1.1 原材料

1.1.1 水泥

水泥選用的是滄州臨港金隅水泥 P·O42.5。性能指標如表 1 所示。

表1 水泥物理性能指標

1.1.2 礦粉

礦粉選用的是黃驊世鑫礦粉，比表面積 406m2/kg，7d 活性指數(shù) 80%，28d 活性指數(shù) 98%。

1.1.3 粉煤灰

粉煤灰選用的是黃驊電廠Ⅱ級粉煤灰。性能指標如表 2 所示。

表2 粉煤灰物理性能指標 %

1.1.4 骨料

不發(fā)火粗細骨料選擇白云砂和白云石，白云砂細度模數(shù) 2.6，表觀密度 2780kg/m3，堆積密度 1410kg/m3；白云石粒徑 5～8mm，堆積密度 1580kg/m3，壓碎值16%。

河砂細度 2.4，含泥量 1%，表觀密度 2580kg/m3，堆積密度 1590kg/m3；石灰?guī)r碎石，粒徑 5～8mm，堆積密度 1460kg/m3，壓碎值 10%；河卵石，粒徑 5～8mm，堆積密度 1610kg/m3。

1.1.5 外加劑

采用滄興建材生產(chǎn)的聚羧酸減水劑，含固量 9%，減水率 25%。

1.2 試驗方法

不發(fā)火地面材料的不發(fā)火性能檢測按照 GB 50209—2010《建筑地面工程施工質量驗收規(guī)范》（以下簡稱為《規(guī)范》）中的附錄 A 的方法進行檢測。

試驗前準備：本試驗選用的檢測儀器為可調(diào)速的角磨機，轉速范圍在 600～13000r/min，使用磨片為角磨機專用金剛砂砂輪，直徑為 100mm。選擇完全黑暗的房間，在房間內(nèi)對砂輪進行合格性檢查。試驗時，砂輪的轉速控制在 600～1000r/min，用工具鋼、石英巖、含有石英巖的普通混凝土等能發(fā)生火花的試件在旋轉的砂輪上施加 10～20N 的力進行摩擦，可以看到清晰的火花，選擇的該砂輪為合格的，可以用于檢測不發(fā)火（防爆）建筑地面材料及其制品的不發(fā)火性的試驗[4]。

不發(fā)火地面材料試件制作：由于《規(guī)范》要求每個試件的重量在 50～250g 之間，本試驗選擇的是70.7mm×70.7mm×20mm 的試模，制備的試件重量在220g 左右，符合試驗要求，試驗在完全黑暗的房間內(nèi)進行。試驗時，砂輪的轉速應控制在 600～1000r/min，將試件的任意部分接觸旋轉的砂輪并施加 10～20N 的壓力后，試驗需要持續(xù)到每個試件被磨掉不小于 20g 后才能停止，仔細觀察試件與砂輪摩擦的地方有無火花發(fā)生。

1.3 骨料不發(fā)火性能檢測

對普通混凝土用砂石和不發(fā)火地面材料用白云砂石進行不發(fā)火性能檢測，結果見表 3。

表3 骨料不發(fā)火性能檢測結果

通過對不同材質的粗細骨料進行不發(fā)火性能檢測，發(fā)現(xiàn)所有骨料在 600r/min 的低轉速砂輪的摩擦過程中均未出現(xiàn)火花，隨著砂輪轉速的提高河砂、碎石和卵石開始出現(xiàn)明顯火花，而白云石與砂輪摩擦過程中仍未出現(xiàn)火花。白云石主要成分為碳酸鹽，硬度較低，純度高、雜質少，在與金屬或者硬質材料進行摩擦碰撞過程中不會發(fā)出火花，可以作為不發(fā)火地面材料的骨料。

2 不發(fā)火地面砂漿性能研究

2.1 不發(fā)火地面砂漿制備

不發(fā)火地面材料主要用于地面的面層施工，由于不發(fā)火骨料價格高，為了降低成本，多數(shù)不發(fā)火地面施工是：基層使用普通混凝土澆筑，面層使用不發(fā)火地面砂漿進行施工。根據(jù)地面砂漿的要求進行配合比設計，試驗配合比和試驗數(shù)據(jù)如表 4 所示。

同時對普通地面砂漿和不發(fā)火地面砂漿制作(70.7×70.7×20)mm3試件，到 28 天齡期后，將試件放入 (105±5)℃的烘箱里烘干，烘干后取出，放置試件冷卻到室溫，在全黑的房間內(nèi)使用可調(diào)速角磨機進行檢測，結果如表 5 所示。

表4 不發(fā)火地面砂漿試驗數(shù)據(jù)

表5 不發(fā)火性能檢測結果

2.2 不發(fā)火地面砂漿結果分析

根據(jù)表 4 的配合比進行砂漿試配，檢測拌合物稠度，均符合地面砂漿稠度要求 (50±10)mm，制作 3天、28 天強度試塊。不發(fā)火地面砂漿 3 天和 28 天強度都比普通地面砂漿強度要低 3～5MPa，但強度也達到30MPa 以上，滿足地面面層強度要求。

根據(jù)表 5 的結果所示，BS0～BS3 在砂輪轉速在600r/min 時，均未出現(xiàn)火花，隨著轉速的提高，BS0 開始出現(xiàn)明顯的火花，BS1～BS3 仍未出現(xiàn)火花。試驗過程中還做了超出砂輪轉速要求的 2000r/min 試驗，BS1～BS3 仍未發(fā)出火花。結果表明，使用白云砂配制出的不發(fā)火地面砂漿滿足《規(guī)范》中對不發(fā)火地面材料的檢測要求。

表6 不發(fā)火混凝土數(shù)據(jù)

3 不發(fā)火混凝土性能研究

3.1 不發(fā)火混凝土制備

使用白云砂和白云石作為不發(fā)火混凝土的骨料，通過和普通混凝土進行對比，分析不發(fā)火混凝土的性能數(shù)據(jù)。試驗配合比和試驗數(shù)據(jù)如表 6 所示。

將達到 28 天齡期的普通混凝土和不發(fā)火混凝土試塊進行切割，制成 (70.7×70.7×20)mm3的檢測試件，將制作好的細石混凝土檢測試件放入烘箱進行烘干，然后冷卻至室溫后在全黑的房間里進行不發(fā)火性能檢測，試驗數(shù)據(jù)如表 7 所示。

表7 不發(fā)火性能檢測結果

3.2 不發(fā)火混凝土結果分析

通過對比普通混凝土和不發(fā)火混凝土強度數(shù)據(jù)結果，發(fā)現(xiàn)同樣的試驗配合比，BH1 比 BH0 的 3 天和 28天強度要低 10MPa 左右，這是由于白云石的材質比普通混凝土用砂石骨料材質軟造成的，所以在配制同強度的不發(fā)火混凝土需要提高膠凝材料用量，BH2 和 BH3通過提高膠材用量，強度可以達到和普通混凝土相同的強度。

由表 8 結果所示，普通混凝土 BH0 在 600r/min 時未出現(xiàn)火花，隨著砂輪轉速的提高，開始出現(xiàn)明顯火花。而不發(fā)火混凝土在《規(guī)范》要求的 600～1000r/min試驗中并未發(fā)現(xiàn)瞬時火花，將砂輪轉速調(diào)到 2000r/min的高速轉速檢測下仍然未出現(xiàn)瞬時火花，所以使用該白云石配制的不發(fā)火混凝土符合要求。

4 結論

（1）使用普通混凝土用砂石配制出的地面材料在砂輪的摩擦下都會出現(xiàn)火花，不能作為不發(fā)火地面材料使用。

（2）白云石和白云砂因本身成分碳酸鹽含量較高，材質較軟，在與砂輪摩擦的過程中不會出現(xiàn)火花，是配制不發(fā)火地面材料的優(yōu)先選用材料。

（3）使用白云石和白云砂配制的不發(fā)火地面材料在強度數(shù)據(jù)方面比普通地面材料強度低，需要增加膠材用量來提高強度。

（4）不發(fā)火地面材料的生產(chǎn)、運輸和施工過程一定要嚴格把控，杜絕混入普通砂石骨料、鐵屑等硬度高的雜質，以免影響不發(fā)火地面材料的不發(fā)火性能。