一种防冻胀抗腐蚀低温相变储热混凝土、其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供一种防冻胀抗腐蚀低温相变储热混凝土、其制备方法及应用，属于混凝土技术领域。该混凝土包括15

【技术实现步骤摘要】
一种防冻胀抗腐蚀低温相变储热混凝土、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及混凝土
，尤其涉及一种防冻胀抗腐蚀低温相变储热混凝土、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]以水泥、砂、石子制备的混凝土制品大量用于日常工业生产中，如混凝土电杆是用混凝土和钢筋制成的电杆，因运行维护方便大量应用在输变电工程、铁路电气化工程及通信领域。在北方严寒地区冬季，当潮气及水分自混凝土电杆表面孔隙进入内部时，就会发生冰冻膨胀进而在杆体纵向或横向产生裂纹。尤其是地表水分含有Cl
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、SO
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等腐蚀离子时，这些腐蚀离子进入混凝土电杆内部，会导致钢筋腐蚀及混凝土结构碳化，加剧混凝土杆塔的冻裂损坏，影响杆塔的安全使用。另外随着世界范围内基础设施建设不断推进，制备混凝土电杆所用主要原料砂子日益短缺，全球面临着砂子危机。与此同时燃煤电厂所排放的灰渣尚无有效开发利用而大量堆置，不仅占用宝贵的土地资源，同时污染环境。经测定燃煤电厂灰渣的化学成分包括：SiO2为40％～50％、Al2O3为30％～35％、Fe2O3为4％～20％、CaO为1％～5％。其矿物组成主要有钙长石、石英、莫来石、磁铁矿和黄铁矿、大量含硅玻璃体(Al2O3·
2SiO2)、活性SiO2、活性Al2O3等。砂子的组成成分为SiO2，以石英或硅酸盐的形式存在。就其成分和矿物组成而言，燃煤电厂废弃灰渣与砂子具有一定相似性，因此废弃的灰渣可作为混凝土电杆中的细骨料使用，以取代部分河砂或碎石。但是如何应用于混凝土领域还未见报道。另外，相变储热是利用材料发生相变时进行吸/放热能量的转换方式来储存/释放热能，在冬季严寒地区，可吸收太阳光热利用相变材料在相变过程中吸能和释能的特点实现能量的利用与转换，从而实现材料温度的调控以提高户外材料的耐低温性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种防冻胀抗腐蚀低温相变储热混凝土、其制备方法及应用，以火电厂废弃灰渣替代混凝土中主要成分砂子，并在混凝土制品配方中添加相变储热、防腐蚀组分，解决冬季严寒地区混凝土制品冻胀、腐蚀等弊端，保障混凝土制品安全使用，可广泛用于严寒地区混凝土制品防冻胀及腐蚀防护领域。
[0004]为实现以上目的，本专利技术提供了一种防冻胀抗腐蚀低温相变储热混凝土，其组成按质量份计，包括15
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25质量份的水泥，25
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30质量份的碎石，20
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35质量份的灰渣，0.2
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3.5质量份的水性环氧树脂及固化剂，0.2
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3质量份的偶联剂，0.2
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3.5质量份的耐寒增塑剂，0.2
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2质量份的减水剂，3
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8质量份的水；其中，水性环氧树脂和固化剂的质量比为4:1
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6:1，优选为5:1。
[0005]本专利技术还提供了一种所述的防冻胀抗腐蚀低温相变储热混凝土的制备方法：将水泥、碎石、灰渣加入到搅拌机中充分混合，之后边搅拌边加入水性环氧树脂乳液及固化剂、偶联剂、耐寒增塑剂、减水剂和水等，充分混合后，成模制得所述混凝土制品。
[0006]其中，水性环氧树脂乳液的环氧当量与固化剂活泼氢当量之比为1:0.6
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0.85，使
用前按照此当量之比混合。
[0007]进一步地，所述水性环氧树脂乳液为室温固化型水性脂肪族环氧树脂乳液，所述固化剂为胺类固化剂，尤其是多元胺类固化剂。
[0008]水性环氧树脂分子结构中含有两个或两个以上环氧基，环氧基与固化剂在混凝土体系交联固化后，交联成三维网状结构均匀分散在混凝土体系中，固化灰渣、石子等材料，使得混凝土结构具有良好的性能，如柔韧性好，抗疲劳性能强，增强混凝土电杆的层间粘结力，具有较大的强度和刚度、良好的稳定性及耐酸、耐碱、耐盐等优良性能。
[0009]进一步地，所述灰渣为燃煤锅炉燃烧后废弃的灰渣或粉煤灰。使用前可进行破碎筛分加工处理，加工后灰渣符合《GB/T 14684
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2011建设用砂》中机制砂要求。同时可在混凝土制备中完全替代或部分替代传统原料砂子，也可按照适当比例与粉煤灰掺混加入本专利技术中混凝土制品中。
[0010]可选地，所述耐寒增塑剂包括硬脂酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸或棕榈酸中的一种或多种。
[0011]以硬脂酸为代表的耐寒增塑剂，与环氧树脂树脂作用时，其分子结构会插入到环氧聚合物分子链之间,削弱了环氧聚合物分子链间的引力,增大了它们之间的距离,结果增加了环氧聚合物分子链的移动可能,降低了环氧聚合物分子链间的缠结,使环氧树脂在较低的温度下就可发生玻璃化转变,从而使环氧树脂低温塑性及耐寒性增加，加入到混凝土结构后则提高了混凝土结构的防冻胀性能。与此同时，硬脂酸也是良好的相变储热材料，具有熔点和沸点较高、相变体积变化较小、相变潜热较高、化学和热稳定性良好等特点，寒冷季节可以充分储存及释放太阳光热，在混凝土结构中起到良好的热能缓冲防冻胀作用。
[0012]可选地，所述的减水剂为聚羧酸类减水剂，包括液态与粉体状聚羧酸类化合物。
[0013]可选地，所述的偶联剂为硅烷类偶联剂，所述硅烷类偶联剂包括KH550、KH560或KH570。偶联剂分子结构中含有化学性质不同的两个基团，一个是亲混凝土结构中硅酸盐等无机物的基团，易与无机物表面起化学反应，另一个是亲环氧树脂的基团，能与环氧树脂发生化学反应或生成氢键溶于其中，因此偶联剂被称作“分子桥”，在混凝土结构材料与环氧树脂树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了增强混凝土材料与环氧树脂之间粘合强度，提高了复合材料的性能，同时还可以防止其它介质向界面渗透，改善界面状态，有利于复合材料的耐老化、耐应力性能。
[0014]本专利技术还提供一种所述的防冻胀抗腐蚀低温相变储热混凝土在严寒地区混凝土建筑或设施中的应用。
[0015]水性环氧树脂分子结构中含有两个或两个以上环氧基，环氧基与固化剂在混凝土体系交联固化后，交联成三维网状结构均匀分散在混凝土体系中，固化灰渣、石子等材料，使得混凝土结构具有良好的性能，如柔韧性好，抗疲劳性能强，增强混凝土电杆的层间粘结力，具有较大的强度和刚度、良好的稳定性及耐酸、耐碱、耐盐等优良性能。
[0016]硬脂酸是一种链状脂肪酸，与环氧树脂树脂作用时，其分子结构会插入到环氧聚合物分子链之间,削弱了环氧聚合物分子链间的引力,增大了它们之间的距离,结果增加了环氧聚合物分子链的移动可能,降低了环氧聚合物分子链间的缠结,使环氧树脂在较低的温度下就可发生玻璃化转变,从而使环氧树脂低温塑性及耐寒性增加，加入到混凝土结构后则提高了混凝土结构的防冻胀性能。与此同时，硬脂酸也是良好的相变储热材料，具有熔
点和沸点较高、相变体积变化较小、相变潜热较高、化学和热稳定性良好等特点，寒冷季节可以充分储存及释放太阳光热，在混凝土结构中起到良好的热能缓冲防冻胀作用。
[0017]偶联剂分子结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防冻胀抗腐蚀低温相变储热混凝土，其特征在于，包括15
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25质量份的水泥，25
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30质量份的碎石，20
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35质量份的灰渣，0.2
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3.5质量份的水性环氧树脂和固化剂，0.2
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3质量份的偶联剂，0.2
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3.5质量份的耐寒增塑剂，0.2
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2质量份的减水剂，3
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8质量份的水；其中，水性环氧树脂和固化剂的质量比为4:1
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6:1。2.一种权利要求1所述的防冻胀抗腐蚀低温相变储热混凝土的制备方法，其特征在于，将水泥、碎石、灰渣充分混合，之后边搅拌边加入水性环氧树脂乳液及固化剂、偶联剂、耐寒增塑剂、减水剂和水，充分混合后...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶海龙，唐占荣，陈燕，张永胜，陈立君，柳召刚，
申请(专利权)人：内蒙古清诺环境科技有限责任公司内蒙古自治区特种设备检验研究院包头分院，
类型：发明
国别省市：