改善吸波混凝土路面温度不均匀性的高导热水泥砂浆及制备方法技术

本发明专利技术公开了改善吸波混凝土路面温度不均匀性的高导热水泥砂浆及制备方法，本发明专利技术在制备水泥砂浆时加入一定量的碳纤维和石墨，作为填料制备高导热水泥砂浆。使水泥砂浆在吸波混凝土内部进行快速的热量传导，可以在短时间内有效的将混凝土内部的热量有高热量地区传递到低热量地区，有效地减小了混凝土内部的温差，是其表面温度梯度减小，受热均匀。在这种情况下，当吸波混凝土路面进行微波除冰时，其内部的高导热砂浆使吸波混凝土路面受热均匀，从而降低在冬季长期除冰过程中产生的温度应力对其使用性能劣化的影响，并延长其使用寿命。并延长其使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
改善吸波混凝土路面温度不均匀性的高导热水泥砂浆及制备方法


[0001]本专利技术属于吸波混凝土冬季路面除冰领域，具体涉及一种改善吸波混凝土路面温度不均匀性的高导热水泥砂浆及制备方法。

技术介绍

[0002]冬季混凝土路面结冰严重影响了行车安全及交通通行能力。前所使用的多种路面除冰方式中，微波除冰作为一种快速、便捷、对环境无污染的新型除冰方式被广泛应用。其原理就是在混凝土制备过程中加入微波吸收材料，这种材料在受到微波照射后会将电磁能快速转化为热能，因此提高混凝土表面的温度，从而起到路面除冰的目的。由于吸波混凝土内部吸波材料分散不均匀，在微波的作用下虽然其可以在短时间内快速升温，可以进行路面除冰。但材料的分布不均匀使吸波混凝土在微波照射后的温度分布不均匀，并在其表面和内部产生较大的温差，进而产生一定的温度应力。在冬季长期的除冰过程中，持续的温度应力对混凝土的力学强度造成严重影响，进而影响其使用寿命。
[0003]目前，学者们对于混凝土的导热性能做出了一些研究。例如专利CN110510955A《一种高导热水泥混凝土及其制备方法》提出了高导热水泥混凝土，此专利在制备混凝土的过程中加入一定量的石墨烯。石墨烯可以有效地将混凝土内部的热量传递出来从而减小热量对混凝土使用性能的影响。这种方法首先没有考虑微波加热对混凝土的影响，同时没有考虑在微波除冰过程中产生的温度应力对混凝土的影响。同时，石墨烯昂贵的价格也使得次方法的使用具有一定的限制性。
[0004]因此，改善吸波混凝土受到微波照射后的温度不均匀性，降低内部温差，减小除冰过程中所产生的温度应力对其劣化的影响成为了研究关键。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有吸波混凝土在路面除冰时受到微波照射后温度分布不均匀，减小长期温度应力对混凝土力学强度劣化的影响并延长使用寿命的问题，提供一种改善吸波混凝土路面温度不均匀性的高导热水泥砂浆及制备方法，改善其受长期微波对力学强度的影响，且制备工艺简单。
[0006]为了达到上述目的，改善吸波混凝土路面温度不均匀性的高导热水泥砂浆，质量份数计，包括水泥13～14份，水6份，砂26～33份，磁铁矿砂6份，碳纤维2份，石墨1份，0.05～0.1份的纤维分散剂和0.09～0.1份减水剂。
[0007]所述水泥为普通P
·
O 42.5硅酸盐水泥，初凝和终凝时间分别为165和237min；水泥净浆体系使用水灰比范围为0.40～0.41进行混合。
[0008]集料为天然砂和石的混合物。
[0009]碳纤维的尺寸为5～6mm，电阻率为1.0
‑
1.6Ω
·
cm，碳纤维不包括含树脂类碳纤维。
[0010]石墨和氧化铁粉能够代替水泥与水共同组成水泥胶凝体系。
[0011]减水剂为聚羧酸减水剂，纤维分散剂为甲基纤维素，减水剂为聚羧酸减水剂。
[0012]磁铁矿砂能够代替天然砂。
[0013]一种改善吸波混凝土路面温度不均匀性的高导热水泥砂浆的制备方法，包括以下步骤：
[0014]将1～2份碳纤维在0.05～0.1份纤维分散剂和2份水中进行分散；
[0015]将水泥、砂、磁铁矿砂及石墨进行混合，得到混合物；
[0016]在混合物中加入4份水和0.1份减水剂，搅拌均匀后得到水泥砂浆；
[0017]将水泥砂浆置于模具中，排气、静置、脱模后进行养护，得到高导热水泥砂浆。
[0018]得到水泥砂浆的具体方法如下：
[0019]在混合物中中加入水和减水剂，在在275r/min～295r/min下快速搅拌30s；静止90s后，在275r/min～295r/min下快速搅拌60s，使水泥砂浆拌合均匀，得到水泥砂浆。
[0020]得到高导热水泥砂浆的具体方法如下：
[0021]将水泥砂浆置于尺寸为40mm
×
160mm
×
160mm的立方体模具中振捣60次，将内部空气排净，静置24h后脱模放入标准养护室中养护28d，得到高导热水泥砂浆。
[0022]与现有技术相比，本专利技术在制备水泥砂浆时加入一定量的碳纤维和石墨，作为填料制备高导热水泥砂浆。使水泥砂浆在吸波混凝土内部进行快速的热量传导，可以在短时间内有效的将混凝土内部的热量有高热量地区传递到低热量地区，有效地减小了混凝土内部的温差，是其表面温度梯度减小，受热均匀。在这种情况下，当吸波混凝土路面进行微波除冰时，其内部的高导热砂浆使吸波混凝土路面受热均匀，从而降低在冬季长期除冰过程中产生的温度应力对其使用性能劣化的影响，并延长其使用寿命。
具体实施方式
[0023]下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。
[0024]改善吸波混凝土路面温度不均匀性的高导热水泥砂浆，质量份数计，包括水泥13～14份，水6份，砂26～33份，磁铁矿砂6份，碳纤维2份，石墨1份，0.05～0.1份的纤维分散剂和0.09～0.1份减水剂。
[0025]水泥为普通P
·
O 42.5硅酸盐水泥，初凝和终凝时间分别为165和237min；水泥净浆体系使用水灰比范围为0.40～0.41进行混合。集料为天然砂和石的混合物；碳纤维的尺寸为5～6mm，电阻率为1.0
‑
1.6Ω
·
cm，碳纤维不包括含树脂类碳纤维。石墨和氧化铁粉能够代替水泥与水共同组成水泥胶凝体系。减水剂为聚羧酸减水剂，纤维分散剂为甲基纤维素，减水剂为聚羧酸减水剂。磁铁矿砂能够代替天然砂。
[0026]参照组：
[0027]根据质量份数，将14份水泥，33份砂加入水泥胶砂搅拌机中，在135r/min～145r/min下慢速搅拌60s；将6份水和0.1份减水剂放入搅拌机中，与搅拌后的混合物在275r/min～295r/min下快速搅拌30s；静止90s后，在275r/min～295r/min下快速搅拌60s；将拌合后的吸波混凝土装置尺寸为40mm
×
160mm
×
160mm的立方体模具中振捣60次，将新拌水泥砂浆内部空气排净，静置24h后脱模放入标准养护室中养护28d，制得普通水泥砂浆。
[0028]实施例1
[0029]根据质量份数，将14份水泥，26份砂和6份磁铁矿砂加入水泥胶砂搅拌机中，在135r/min～145r/min下慢速搅拌60s；将6份水和0.1份的减水剂放入搅拌机中，与搅拌后的混合物在275r/min～295r/min下快速搅拌30s；静止90s后，在275r/min～295r/min下快速搅拌60s；将拌合后的吸波混凝土装置尺寸为40mm
×
160mm
×
160mm的立方体模具中振捣60次，将新拌水泥砂浆内部空气排净，静置24h后脱模放入标准养护室中养护28d，制得参照组普通水泥砂浆。
[0030]实施例2
[0031]根据质量份数，将1份碳纤维与1.5份水同时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.改善吸波混凝土路面温度不均匀性的高导热水泥砂浆，其特征在于，质量份数计，包括水泥13～14份，水6份，砂26～33份，磁铁矿砂6份，碳纤维2份，石墨1份，0.05～0.1份的纤维分散剂和0.09～0.1份减水剂。2.根据权利要求1所述的一种改善吸波混凝土路面温度不均匀性的高导热水泥砂浆，其特征在于，所述水泥为普通P
·
O 42.5硅酸盐水泥，初凝和终凝时间分别为165和237min；水泥净浆体系使用水灰比范围为0.40～0.41进行混合。3.根据权利要求1所述的一种改善吸波混凝土路面温度不均匀性的高导热水泥砂浆，其特征在于，集料为天然砂和石的混合物。4.根据权利要求1所述的一种改善吸波混凝土路面温度不均匀性的高导热水泥砂浆，其特征在于，碳纤维的尺寸为5～6mm，电阻率为1.0
‑
1.6Ω
·
cm，碳纤维不包括含树脂类碳纤维。5.根据权利要求1所述的一种改善吸波混凝土路面温度不均匀性的高导热水泥砂浆，其特征在于，石墨和氧化铁粉能够代替水泥与水共同组成水泥胶凝体系。6.根据权利要求1所述的一种改善吸波混凝土路面温度不均匀性的高导热水泥砂浆，其特征在于，减水剂为聚羧酸减水剂，纤维分散剂为甲基纤维素，减水剂为聚羧酸减水剂。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永畅，邱贺枰，陈华鑫，刘益民，况栋梁，吴佳育，关博文，马子宸，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：