一种高原环境下桥梁主塔用智能温控混凝土及其制备方法技术

本申请涉及混凝土制备技术领域，特别涉及一种高原环境下桥梁主塔用智能温控混凝土及其制备方法。本申请提供的桥梁主塔用智能温控混凝土包括以下质量份的原料：水泥260～360kg/m3，粉煤灰70～100kg/m3，降粘剂50～70kg/m3，粗骨料950～1200kg/m3，细骨料700～850kg/m3，微珠5～15kg/m3，晶核剂5～8kg/m3，外加剂6～10kg/m3，端勾镀铜钢纤维3～6kg/m3，高导热相变微胶囊10～25kg/m3；其中，所述高导热相变微胶囊包括壳层和相变芯材，所述壳层包括聚甲基丙烯酸甲酯、改性浮石和亲油改性纳米石墨烯；所述相变芯材包括正十六烷、正十八烷、正二十烷、增塑剂和抗紫外助剂。本申请提供的智能控温混凝土可以解决相关技术中混凝土在较大的温差和强紫外线环境下容易出现开裂的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种高原环境下桥梁主塔用智能温控混凝土及其制备方法


[0001]本申请涉及混凝土制备
，特别涉及一种高原环境下桥梁主塔用智能温控混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]川藏铁路大渡河桥段不仅昼夜温差大(最大约23℃)，而且紫外线辐照强度高，夏季平均紫外线辐照强度为1.3
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1.5w/m2，最高紫外线辐照强度为1.8w/m2。该桥段的桥梁主塔常用C55
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C60结构混凝土，混凝土中胶凝材料用量大，在水化过程中产生巨大热量，由于混凝土自身导热性能差且大风环境下表层混凝土温度较低，会引起混凝土内外表面产生较大温差，产生较大的温度应力，同时混凝土早期抗拉强度小、弹性模量小，很容易在混凝土表面产生温度裂缝。此外，混凝土在自然养护状态下，由于大温差环境，使得混凝土频繁处于“升温
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降温
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升温”的类冻融循环，加上强紫外线环境引起的混凝土碳化反应，两者共同作用导致混凝土开裂，裂缝会进一步加剧有害离子的侵蚀，降低混凝土结构的安全性。目前，常用的降低混凝土温升速率、抑制温度裂缝生成的方法为提高混凝土的水胶比、掺加碱激发矿渣胶凝材料或者预埋内部水管，这些方法存在混凝土凝结时间长、早期强度降低、经济成本高等问题。
[0003]基于以上分析，提供一种不容易产生温度裂缝的桥梁主塔用智能温控混凝土十分必要。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种高原环境下桥梁主塔用智能温控混凝土，以解决相关技术中混凝土在较大的温差和强紫外线环境下容易出现开裂的问题。
[0005]第一方面，本申请提供了一种高原环境下桥梁主塔用智能温控混凝土，包括以下质量份的原料：水泥260～360kg/m3，粉煤灰70～100kg/m3，降粘剂50～70kg/m3，粗骨料950～1200kg/m3，细骨料700～850kg/m3，微珠5～15kg/m3，晶核剂5～8kg/m3，外加剂6～10kg/m3，端勾镀铜钢纤维3～6kg/m3，高导热相变微胶囊10～25kg/m3；其中，所述高导热相变微胶囊包括壳层和相变芯材，所述壳层包括聚甲基丙烯酸甲酯、改性浮石和亲油改性纳米石墨烯；所述相变芯材包括正十六烷、正十八烷、正二十烷、增塑剂和抗紫外助剂。
[0006]一些实施例中，亲油改性纳米石墨烯的用量占壳层重量的3％～8％。
[0007]一些实施例中，所述高导热相变微胶囊通过以下过程制备：
[0008]将聚乙烯醇粉末溶解在去离子水中，搅拌均匀，得到聚乙烯醇溶液，将聚乙烯醇溶液加入正十六烷、正十八烷和正二十烷中，加热、搅拌，得到第一乳浊液；
[0009]将过氧化苯甲酰加入聚甲基丙烯酸甲酯中溶解，之后加入增塑剂和抗紫外助剂混合均匀，得到相变壳材混合液；
[0010]将相变壳材混合液和亲油改性纳米石墨烯加入到第一乳浊液中，搅拌，得到第二乳浊液，加热、搅拌，得到微胶囊混合液；
[0011]将微胶囊混合液滴入改性浮石中，加热、搅拌、干燥，即得到高导热相变微胶囊。
[0012]一些实施例中，所述高导热相变微胶囊通过以下过程制备：
[0013]按质量份计，将0.1～0.3份聚乙烯醇粉末溶解在去离子水中，搅拌均匀，得到聚乙烯醇溶液，取0.08～0.2份正十六烷、0.1～0.3份正十八烷、0.4～0.8份正二十烷加入到三孔烧瓶中，向三孔烧瓶中加入聚乙烯醇溶液进行45～60℃水浴搅拌，得到第一乳浊液；
[0014]按质量份计，将0.1～0.2份过氧化苯甲酰溶解到1份聚甲基丙烯酸甲酯中，之后加入0.08～0.15份增塑剂和0.05～0.1份抗紫外助剂，在超声波环境下搅拌30min，混合均匀，得到相变壳材混合液；
[0015]在55～65℃水浴、搅拌转速为50～100r/min的条件下，将相变壳材混合液和亲油改性纳米石墨粉加入到第一乳浊液中，搅拌2h，得到第二乳浊液；然后将水浴温度升高到70～85℃，搅拌速度提高到150～250r/min，搅拌1.5h，得到微胶囊混合液；
[0016]迅速将微胶囊混合液滴入到改性浮石中，直至改性浮石被充分填充，并在75～85℃下搅拌10min，然后放入到真空干燥箱中，调整真空度133～140pa，吸附时间0.5～1h，取出，即得到高导热相变微胶囊。
[0017]一些实施例中，所述改性浮石通过以下过程制备：将多孔浮石煅烧后放入碱溶液中浸泡，取出后洗涤、烘干，之后滴加硝酸银溶液，滴加完成后干燥、强光照射，即得到改性浮石。一些优选实施例中，所述改性浮石通过以下过程制备：将多孔浮石在350～400℃下煅烧2h，然后放入到5％氢氧化钠溶液中，放置8～15min，溶液温度为60～70℃，期间对溶液轻微搅拌；取出浮石，用去离子水反复冲洗，在80～100℃环境下烘干浮石，然后在烘干的浮石上滴加0.01mol/L硝酸银溶液，按照500g浮石与10mL浓度0.01mol/L的硝酸银溶液比例滴加，滴加完成后在110℃真空干燥浮石，然后强光照射15～30min，即得到改性浮石，并将改性浮石存放在氮气环境中。对多孔浮石采用煅烧处理，可以去除浮石表面(尤其是孔隙中)的杂质，比如有机质；由于浮石的主要成分为二氧化硅和部分三氧化二铝，利用碱溶液浸泡不仅可以进一步除去浮石空隙中的杂质，而且还可以与表面主要成分发生轻微反应，提高表面活性；通过滴加硝酸银可以在浮石表面附着硝酸银物质，强光照射能够让附着的硝酸银见光分解，分解出来的纳米银颗粒能较均匀的覆盖在浮石表面，银是良好的导热材料，可以提高浮石作为微胶囊材料载体的导热性。
[0018]一些实施例中，将氯化铝、乙醇和去离子水混合均匀，得到混合溶液；向混合溶液中加入纳米石墨烯和羧酸，搅拌反应，即得到亲油改性纳米石墨烯。一些优选实施例中，所述亲油改性纳米石墨烯通过以下过程制备：按质量份计，在0.2～0.4份氯化铝的催化下，将0.2～0.4份乙醇和1份去离子水混合均匀，得到混合溶液；然后将1份纳米石墨烯和0.08～0.12份羧酸加入到混合溶液中，在60～80℃的水浴搅拌中反应1.5h，得到亲油改性纳米石墨烯，其中羧酸为C12～C18羧酸中的任一种。在氯化铝的催化下，纳米石墨烯和C12～C18羧酸在70～80℃的醇
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水溶液中反应，生成亲油改性纳米石墨烯，改性后更有利于纳米石墨烯在壁材中分散均匀。
[0019]一些实施例中，所述晶核剂的主要成分为纳米CSH凝胶，晶核剂为硅酸钠溶液、硝酸钙溶液以及分散溶剂组成制备的乳浊液，硝酸钙中钙元素和硅酸钠中硅元素的摩尔比为0.8～1.5；分散溶剂的加入量为硅酸钠溶液、硝酸钙溶液和分散溶剂质量总和的5～8
‰
，分散溶剂选用阳离子表面活性剂。
[0020]一些实施例中，所述端勾镀铜钢纤维的直径为0.1～0.25mm，长度为10～20mm。
[0021]一些实施例中，所述粗骨料为5～20mm连续级配的花岗岩碎石，表观密度为2740～2900kg/m3，压碎值为7～9％；所述细骨料为河砂，细度模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高原环境下桥梁主塔用智能温控混凝土,其特征在于，包括以下质量份的原料：水泥260～360kg/m3，粉煤灰70～100kg/m3，降粘剂50～70kg/m3，粗骨料950～1200kg/m3，细骨料700～850kg/m3，微珠5～15kg/m3，晶核剂5～8kg/m3，外加剂6～10kg/m3，端勾镀铜钢纤维3～6kg/m3，高导热相变微胶囊10～25kg/m3；其中，所述高导热相变微胶囊包括壳层和相变芯材，所述壳层包括聚甲基丙烯酸甲酯、改性浮石和亲油改性纳米石墨烯；所述相变芯材包括正十六烷、正十八烷、正二十烷、增塑剂和抗紫外助剂。2.根据权利要求1所述的高原环境下桥梁主塔用智能温控混凝土,其特征在于，所述高导热相变微胶囊通过以下过程制备：将聚乙烯醇粉末溶解在去离子水中，搅拌均匀，得到聚乙烯醇溶液，将聚乙烯醇溶液加入正十六烷、正十八烷和正二十烷中，加热、搅拌，得到第一乳浊液；将过氧化苯甲酰加入聚甲基丙烯酸甲酯中溶解，之后加入增塑剂和抗紫外助剂混合均匀，得到相变壳材混合液；将相变壳材混合液和亲油改性纳米石墨烯加入到第一乳浊液中，搅拌，得到第二乳浊液，加热、搅拌，得到微胶囊混合液；将微胶囊混合液滴入改性浮石中，加热、搅拌、干燥，即得到高导热相变微胶囊。3.根据权利要求2所述的高原环境下桥梁主塔用智能温控混凝土,其特征在于，所述改性浮石通过以下过程制备：将多孔浮石煅烧后放入碱溶液中浸泡，取出后洗涤、烘干，之后滴加硝酸银溶液，滴加完成后干燥、强光照射，即得到改性浮石。4.根据权利要求2所述的高原环境下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚洲，龙勇，杨国坤，王波，余文志，刘开志，余轶凡，盖珂瑜，吴柏翰，李晨，
申请(专利权)人：中铁大桥科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：