一种相变大体积混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种相变大体积混凝土及其制备方法，属于建筑混凝土技术领域，其原料按重量份数包括水泥450

A phase change mass concrete and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种相变大体积混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑混凝土
，特别是一种相变大体积混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]大体积混凝土广泛应用于市政、桥梁、铁路、水利水电等领域。大体积混凝土在浇筑过程中和施工完成后由于水泥水化热、外界气温变化，以及多余的水分蒸发等因素，导致浇筑后短期内积累大量的热，而混凝土导热系数低，结构温升迅速，最终导致混凝土材料表面产生裂缝，混凝土耐久性降低。尤其是在高温季节大体积混凝土温峰甚至超过70℃。混凝土在达到温峰后随着缓慢散热，温度会逐渐降低至环境温度，在此降温过程中产生的收缩会使混凝土产生开裂。
[0003]为了解决上述问题，现有技术中，例如中国专利申请CN111377652A提供了一种大体积混凝土水化温升抑制剂，由多孔陶粒、相变材料及淀粉基水化热调控材料组成，将相变材料石蜡和/或八水合氢氧化钡与多孔陶粒混合均匀，降温加入淀粉基水化热调控材料(淀粉水解或酶解制得的淀粉多聚糖)，混匀制成水化温升抑制剂。这种抑制剂吸收了大体积混凝土水化产生的热量，降低水泥水化放热速率，延缓大体积混凝土温升速率，降低大体积混凝土温峰，最终减少非贯穿性的表面开裂现象。然而，该专利中提供的水化温升抑制剂，对大体积混凝土的水化热反应调控效果有限，尤其是在气温较高的环境中，混凝土浇筑成型过程中温升上升仍然较快，最终影响大体积混凝土的抗压强度等性能。
[0004]又例如中国授权专利CN106904923B提供了一种适用于热带地区的大体积生态混凝土，由磷石膏基生态胶凝材料、相变材料管道、中砂、碎石、外加剂和水组成，相变材料管道是由癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸棕榈酸和硬脂酸复配而成，磷石膏基生态胶凝材料由复合矿渣粉、复合水泥和改性磷石膏复配而成，复合矿渣粉由高锰矿渣、高钛矿渣与粒化高炉矿渣复配而成；改性磷石膏是将磷石膏干燥，再按比例加入碱搅拌均匀，陈化后制得。这种大体积生态混凝土的温度虽然最低达到49.5℃，力学强度也满足要求，但是所使用的原料复合矿渣粉、复合水泥和改性磷石膏成本较高，不适合广泛应用。

技术实现思路

[0005]针对以上现有技术的不足，本专利技术提供了一种相变大体积混凝土及其制备方法，通过在多孔陶粒中先后负载不同熔点的相变材料制成相变组合物，然后将这种相变组合物应用到大体积混凝土中，实现了温峰出现时间和温峰温度的有效控制。具体通过以下技术实现。
[0006]一种相变大体积混凝土，其原料按重量份数包括水泥450
‑
540份、粗骨料1000
‑
1200份、相变组合物45
‑
75份、细骨料700
‑
950份、减水剂3
‑
5份、水150
‑
180份；
[0007]所述相变组合物是在多孔陶粒由内向外先后吸附负载相变材料Ⅰ和相变材料Ⅱ，然后在表面喷涂液态成膜材料并干燥后制备而成；所述相变材料Ⅰ的熔点高于所述相变材料Ⅱ。
[0008]优选地，其原料按重量份数包括水泥500份、粗骨料1150份、相变组合物60份、细骨料800份、减水剂4份、水160份。
[0009]更优选地，所述相变组合物的具体制备方法为：
[0010]S1、取硬脂酸于反应容器中，加热相变材料Ⅰ熔化至液态并维持温度恒定，将多孔陶粒加至容器中，在0.06
‑
0.08MPa真空度下搅拌2
‑
4h，然后加压至反应容器中压力为0.3
‑
0.5MPa，待反应容器冷却至室温，相变材料Ⅰ固化后取出，得到初级材料；相变材料Ⅰ和多孔陶粒的质量比为(0.2
‑
0.35):1；
[0011]S2、取相变材料Ⅱ于反应容器中，加热相变材料Ⅱ熔化至液态，且反应容器中温度低于相变材料Ⅰ熔点，并维持温度恒定，将步骤S1所得初级材料加至容器中，在0.02
‑
0.035MPa真空度下搅拌3.5
‑
5h，然后加压至反应容器中的压力为0.6
‑
0.75MPa，待反应容器冷却至室温，相变材料Ⅱ固化后取出，得到颗粒状的次级材料；相变材料Ⅱ和多孔陶粒的质量比为(0.7
‑
0.85):1；
[0012]S3、将液态成膜材料喷涂在步骤S2制得的颗粒状的次级材料表面，真空干燥去除乙醇和水，得到相变组合物。
[0013]进一步优选地，所述相变材料Ⅰ为硬脂酸，所述相变材料Ⅱ为月桂酸
[0014]更进一步优选地，所述相变组合物的具体制备方法中，步骤S1的硬脂酸和多孔陶粒的质量比为0.3:1。
[0015]更进一步优选地，所述相变组合物的具体制备方法中，步骤S2的月桂酸和多孔陶粒的质量比为0.8:1
[0016]进一步优选地，步骤S1中的真空度为0.06MPa，搅拌时间3h；加压至反应容器中压力为0.45MPa。
[0017]进一步优选地，步骤S2中的真空度为0.03MPa，搅拌时间4h；加压至反应容器中压力为0.7MPa。
[0018]优选地，所述液态成膜材料是将玉米醇溶蛋白溶解于60
‑
95％的乙醇水溶液中制成的质量分数为1
‑
2％的混合液。
[0019]本专利技术提供的上述相变大体积混凝土，在原有的常规原料的基础上，通过采用由特殊方法制备获得的相变组合物为原料，有效延缓了混凝土内部水化热温升过程，降低了温峰高度，延后了温峰出现时间；其具体原理是在多孔陶粒内部先后吸附两种不同熔点的相变材料，且靠内的相变材料Ⅰ熔点偏高，靠外的相变材料Ⅱ熔点偏低；随着混凝土浇筑成型前期水化热反应的逐渐进行，混凝土内部温度逐渐上升，当升温至接近相变材料Ⅱ(例如月桂酸)的熔点时，由于相变材料Ⅱ的潜热较高会大量吸热，有效减缓前期养护的温度上升的过程；随着中后期水化热反应继续进行，混凝土温度继续上升，而相变材料Ⅱ基本已经变为液态，不再继续发挥吸热控温作用；当升温至接近相变材料Ⅰ的熔点时，相变材料Ⅰ同样发挥与相变材料Ⅱ相同的作用，进一步吸收水化热产生的热量通过相变材料Ⅰ、Ⅱ的联合调控，达到有效控制温峰出现时间，降低温峰温度的目的。最终混凝土降温过程中相变材料Ⅰ、Ⅱ再缓慢持续放热，有效降低了混凝土内外及其他各个部位的温差，提升了混凝土的抗温升和抗裂性能，以及力学强度。
[0020]本专利技术提供的上述的相变大体积混凝土的制备方法，是先将水泥、粗骨料、细骨料和外加剂混合均匀，然后加入相变组合物，最后加水混合均匀得到相变大体积混凝土。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：本专利技术开创性地将两种不同熔点的相变材料按照特定的负载顺序和制备方法负载到多孔陶粒内部，并在表面涂覆成膜材料，制备形成特殊的相变组合物结构，这种相变组合物能够使最终获得的相变大体积混凝土温峰出现时间相对更晚，混凝土内部最高温度值在相当长的养护时间内保持平稳，最终提升了混凝土的抗温升和抗裂性能，以及力学强度。
具体实施方式
[0022]下面将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相变大体积混凝土，其特征在于，其原料按重量份数包括水泥450
‑
540份、粗骨料1000
‑
1200份、相变组合物45
‑
75份、细骨料700
‑
950份、减水剂3
‑
5份、水150
‑
180份；所述相变组合物是在多孔陶粒由内向外先后吸附负载相变材料Ⅰ和相变材料Ⅱ，然后在表面喷涂液态成膜材料并干燥后制备而成；所述相变材料Ⅰ的熔点高于所述相变材料Ⅱ。2.根据权利要求1所述的相变大体积混凝土，其特征在于，其原料按重量份数包括水泥500份、粗骨料1150份、相变组合物60份、细骨料800份、减水剂4份、水160份。3.根据权利要求1或2所述的相变大体积混凝土，其特征在于，所述相变组合物的具体制备方法为：S1、取硬脂酸于反应容器中，加热相变材料Ⅰ熔化至液态并维持温度恒定，将多孔陶粒加至容器中，在0.06
‑
0.08MPa真空度下搅拌2
‑
4h，然后加压至反应容器中压力为0.3
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0.5MPa，待反应容器冷却至室温，相变材料Ⅰ固化后取出，得到初级材料；相变材料Ⅰ和多孔陶粒的质量比为(0.2
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0.35):1；S2、取相变材料Ⅱ于反应容器中，加热相变材料Ⅱ熔化至液态，且反应容器中温度低于相变材料Ⅰ熔点，并维持温度恒定，将步骤S1所得初级材料加至容器中，在0.02
‑
0.035MPa真空度下搅拌3.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘望奇，杨海春，李刘双，钟龙，唐辉，黄修林，伍辉，吕凯，郑子宏，谭文栋，张萌，汤敏，魏伟，徐富强，李涛涌，
申请(专利权)人：广东省水利水电第三工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：