一种超导热蓄热混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超导热蓄热混凝土，各组分及其所占质量百分比包括：铝酸盐水泥10～16％，白炭黑6～11％，磨细凝灰岩粉5～10％，铁尾矿砂30～35％，破碎火山岩25～32％，超导热蓄热材料3～5％，水4～6％；外加占胶凝材料质量1.5～2.2％的减水剂。本发明专利技术所述蓄热混凝土可快速吸收并存储混凝土水化产生的热量，使冬季施工混凝土能够在不受冻的情况下快速达到受冻临界强度；有效解决吸附蓄热的传热传质性能较差等难题并同时兼顾所得混凝土的综合使用性能；且涉及的施工方法简单、成本较低，适合推广应用。推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种超导热蓄热混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种超导热蓄热混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着工程建设的发展，混凝土冬季施工比较普遍，特别是在我国北方地区，漫长的冬期寒冷季节给工程建设带来了许多问题。在《钢筋混凝土工程施工及验收规范》中规定：当室外日平均气温接连5天保持小于5℃时，混凝土和钢筋混凝土的建设项目，按照冬季施工的有关规定执行。这是因为，当平均温度小于或等于5℃时，混凝土强度发展缓慢；当最低气温在
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1～2℃的情况下，新鲜混凝土遭受冻害可能性极大。
[0003]目前混凝土冬季施工保温措施主要包括蓄热法、综合蓄热法、电加热法、电极加热法、电热毯法、工频涡流法、线圈感应加热法、暖棚法以及负温养护法。这些方法的基本原理都是为保证混凝土水化时的温度，保证混凝土水化进程的持续进行。此类方法较多采用外界手段来解决混凝土温度较低的问题，需要借助较多的人力和物力，同时存在一定的局限性：传统混凝土蓄热材料的主要问题是单位储热量小，所需体积较大，需引入的换热管道较多，造成对应的加工成本、安装和运输成本等较高；而熔融盐腐蚀性较大，对管道的要求较高，极大提高了成本；有机物存在导热系数低等问题，使用时需添加提高导热系数的材料，进一步增加其应用成本。
[0004]作业领域用蓄热材料，必须考虑各项综合性能，才能为大范围应用提供前提条件。如何抛弃现有较为繁琐的保温养护方法，降低混凝土蓄热成本并提高蓄热效率，使混凝土能够在水化初期储存多余的热量，并在后期混凝土温度较低时释放所储存的热量，成为亟需研究的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种超导热蓄热混凝土，可快速吸收并存储混凝土水化产生的热量，使冬季施工混凝土能够在不受冻的情况下快速达到受冻临界强度，并有效解决吸附蓄热的传热传质性能较差等难题并同时兼顾所得混凝土的综合使用性能；且涉及的施工方法简单、成本较低，适合推广应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种超导热蓄热混凝土，各组分及其所占质量百分比包括：铝酸盐水泥10～16％，白炭黑 6～11％，磨细凝灰岩粉5～10％，铁尾矿砂30～35％，破碎火山岩25～32％，超导热蓄热材料 3～5％，水4～6％；外加占胶凝材料质量1.5～2.2％的减水剂。
[0008]上述方案中，所述超导热蓄热材料通过将介孔二氧化硅加入氯化锶溶液中进行真空浸泡处理，再与镓基合金膏进行超声共混得到；具体包括如下制备步骤：
[0009]1)介孔二氧化硅的预处理；将介孔二氧化硅在100～110℃条件下干燥直至恒重，以去除介孔二氧化硅中的水分和其它气体，取出介孔二氧化硅，放置于室温(20～25℃)真空干燥箱中冷却干燥；
[0010]2)将所得介孔二氧化硅在5～8kPa条件下静置，然后加入饱和六水氯化锶溶液进行真空浸泡处理，然后恢复至常压条件，进行常压浸泡处理；
[0011]3)将步骤2)所得产物与镓基合金膏在超声条件下进行共混，即得所述超导热蓄热材料。
[0012]上述方案中，所述介孔二氧化硅、饱和六水氯化锶溶液的质量比为1:(3～5)。
[0013]上述方案中，所述静置时间为2.5～3h。
[0014]上述方案中，所述真空浸泡处理时间为2.5～3h。
[0015]上述方案中，所述常压浸泡处理时间为18～20h。
[0016]上述方案中，步骤2)所得产物与镓基合金膏的质量比为1:(4～7)。
[0017]上述方案中，所述超声频率为45～60kHZ；共混温度为20～25℃，时间为3～3.5h。
[0018]上述方案中，所述镓基合金膏中主要合金元素及其所占质量百分比包括：镓80～85％，铟 10～14％，锡1～7％，铜2～5％，锌1～4％。
[0019]上述方案中，所述铝酸盐水泥(CA
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60)的比表面积300～350m2/kg。
[0020]上述方案中，所述白炭黑的比表面积为200～300m2/g。
[0021]上述方案中，所述磨细凝灰岩粉的比表面积为550～650m2/kg。
[0022]上述方案中，所述铁尾矿砂的粒径为1～5mm；其中主要成分及其所占质量百分比包括： SiO2≥58.76％，Al2O3≥11.84％，Fe2O3≥10.41％，CaO≤5.14％，MgO≤6.11％，K2O≤1.62％， Na2O≤2.71％，SO3≤0.1％。
[0023]上述方案中，所述破碎火山岩的粒径为5～20mm；通过将火山岩进行破碎而成；其主要成分及其所占质量百分比包括：SiO2≥65％，Al2O3≥12％，Fe2O3≥15％，CaO≤7％，MgO≤8％。
[0024]上述一种超导热蓄热混凝土的制备方法，包括如下步骤：
[0025]1)原料的称取，各原料及其所占质量百分比包括：铝酸盐水泥10～16％，白炭黑6～11％，磨细凝灰岩粉5～10％，铁尾矿砂30～35％，破碎火山岩25～32％，超导热蓄热材料3～5％，，水4～6％；外加占胶凝材料质量1.5～2.2％的减水剂；
[0026]2)首先将称取的铝酸盐水泥、白炭黑、磨细凝灰岩粉以及超导热蓄热材料加入单卧轴强制式搅拌机中，搅拌15～25s，搅拌均匀后称取铁尾矿砂以及破碎火山岩搅拌20～35s，最后加入水和减水剂继续搅拌50s～1min，即得所述蓄热型混凝土。
[0027]上述方案中，所述介孔二氧化硅的孔型为二维六方孔型，孔径为4～10nm，比表面积为877～900m2/g。
[0028]本专利技术的原理为：
[0029]1)本专利技术首先将饱和六水氯化锶溶液与介孔二氧化硅混合，依次进行静置、真空浸泡和常压浸泡处理，使氯化锶颗粒吸附在介孔二氧化硅表面，显著提升蓄热密度；由于介孔二氧化硅表面的非均一性，伴随着氯化锶吸附过程产生能量的转化效应(吸附热)，在吸附脱附循环中，可通过热量储存、释放过程来改变热量的品位和使用时间，实现蓄热、供热等目的；再进一步引入镓基合金膏对所得改性二氧化硅进行包覆改性，改善所得导热性蓄热材料的导热性能，使蓄放热的速率更快，有效提升所得蓄热材料的蓄放热性能；
[0030]2)进一步利用超导热蓄热材料的微珠效应提高混凝土拌合物的流动性以及白炭黑大比表面积(200～300m2/g)提高混凝土拌合物稳定性能，有效减小混凝土拌合物泌水
率，抑制浆骨分离跑浆，同时提高浆体对骨料的包裹性；同时可填充一部分混凝土的空隙，进一步提高混凝土密实性；磨细凝灰岩可有效提高混凝土的热稳定性，并同时降低原材料成本；以铁尾矿砂为细集料和破碎火山岩为粗骨料来进一步提高混凝土导热性能与热稳定性；铝酸盐水泥在有效提供混凝土的强度的同时可进一步提供早期的储备热能；上述原料共同作用，最终获得具有较好综合使用性能的超导热蓄热混凝土。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导热蓄热混凝土，其特征在于，各组分及其所占质量百分比包括：铝酸盐水泥10～16％，白炭黑6～11％，磨细凝灰岩粉5～10％，铁尾矿砂30～35％，破碎火山岩25～32％，超导热蓄热材料3～5％，水4～6％；外加占胶凝材料质量1.5～2.2％的减水剂。2.根据权利要求1所述的超导热蓄热混凝土，其特征在于，所述超导热蓄热材料通过将介孔二氧化硅加入饱和氯化锶溶液中进行真空浸泡处理，再与镓基合金膏进行超声共混得到。3.根据权利要求2所述的超导热蓄热混凝土，其特征在于，所述超导热蓄热材料的制备方法具体包括如下步骤：1)将介孔二氧化硅进行干燥除水和气体；2)将预处理所得介孔二氧化硅在5～8kPa真空条件下静置，然后加入饱和六水氯化锶溶液进行真空浸泡处理，再恢复至常压条件，进行常压浸泡处理；3)将步骤2)所得产物与镓基合金膏在超声条件下进行共混，即得所述超导热蓄热材料。4.根据权利要求3所述的超导热蓄热混凝土，其特征在于，所述静置时间为2.5～3h；真空浸泡处理时间为2.5～3h；常压浸泡处理时间为18～20h；共混时间为3～3.5h。5.根据权利要求3所述的超导热蓄热混凝土，其特征在于，所述介孔二氧化硅与饱和六水氯化锶溶液的质量比为1:(3～5)；步骤2)所得产物与镓...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩世界，张平，王军，岳彩虹，田春锋，古龙龙，卢霄，马旭东，刘洋，
申请(专利权)人：中建西部建设股份有限公司，
类型：发明
国别省市：