CN107200530A

CN107200530A - 一种相变储能陶粒的制备方法及其在纤维混凝土结构中的应用

Info

Publication number: CN107200530A
Application number: CN201710388021.9A
Authority: CN
Inventors: 谈永泉; 刘鑫; 杨鼎宜; 范志勇; 骆静静; 张鸣
Original assignee: Suzhou Concrete Cement Products Research Institute Testing Center Co Ltd; Yangzhou University
Current assignee: Suzhou Concrete Cement Products Research Institute Testing Center Co Ltd; Yangzhou University
Priority date: 2017-05-27
Filing date: 2017-05-27
Publication date: 2017-09-26

Abstract

一种相变储能陶粒的制备方法及其在纤维混凝土结构中的应用，涉及建筑工程技术领域，将相变石蜡与陶粒混合加热抽真空，取得孔隙中吸附石蜡的陶粒；将孔隙中吸附石蜡的陶粒与环氧树脂、环氧树脂固化剂、稀释剂混合后，取得包覆环氧树脂的陶粒，经再硅灰包覆后在16℃~25℃室温下干燥，取得相变储能陶粒。将水泥、砂、石子、纤维放入混凝土搅拌箱搅拌均匀，然后依次放入水、相变储能陶粒、高吸水树脂颗粒、镍渣粉和减水剂，经搅拌均匀后，取得具有温控功能的混凝土浆料。本发明具有操作简单，施工方便，可替代部分粗骨料，又可在混凝土温度较高时储热，在混凝土温度较低时放热，起到平衡混凝土内外温差的作用。

Description

一种相变储能陶粒的制备方法及其在纤维混凝土结构中的应用

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，也涉及建筑材料的生产技术领域。

背景技术

大体积混凝土结构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，使得混凝土材料表面产生裂缝，导致混凝土结构的耐久性降低、服役能力变差。

CN 104690815 A专利文献公开了一种大体积混凝土的多功能养护箱，包括带门箱体、水平保温隔水层、竖直保温隔水层所构成的四个腔体和安装在带门箱体底部的制冷加热装置，四个腔体里设置不同温度的养护箱，所述制冷加热装置包括安装在带门箱体底部的制冷装置、集液箱和加热装置。实现了具有经济、环保、安全和节能的特点。CN 105544578A专利文献公开了一种确定大体积混凝土结构施工养护方法，可以根据大体积混凝土结构浇筑的具体实际情况，确定具体的养护方式、技术指标和监控指标，有效地保证混凝土结构的施工质量，极大地避免混凝土开裂的风险。

CN 103696580 B专利文献公开了一种立式薄壁大体积混凝土喷淋养护装置及其方法，该装置自动化程度高，适合不同季节和环境，整体性强，不仅能够控制养护质量，且节能降耗效果好。CN 103526761 B专利文献公开了一种大体积混凝土自动温控、养护装置及方法，其中温控装置由水循环系统、测温装置和温控系统组成；水循环系统由冷水仓、热水仓、保温水管和温控水管组成，通过温控系统实现温控用水、保温用水的温度、流速、压力的监测及自动调节，还可以实现定时自动喷洒养护的功能。

但是，现有技术大多存在养护装置复杂的问题，并且制作工艺相对复杂，不利于加工、运输和安装，并且尚未见报道具有相变储能陶粒的制备方法及其在纤维混凝土结构中的应用。

另外，随着环保意识的增强，人们在混凝土中加入保温材料，如相变陶粒，以提高混凝土层的保温性。

现有的相变陶粒大多是在具有孔隙的陶粒中吸附了相变石蜡后，再在其外包覆膜层。但是原使用材料过多，制作工艺复杂，且尚未见包覆硅灰的相变储能陶粒的制备方法

发明专利内容

本发明第一目的就是针对现有相变陶粒存在的缺陷提出一种新的相变储能陶粒的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1）将相变石蜡与陶粒混合，加热使相变石蜡融化，在16℃～25℃的温度环境下抽真空处理后，取得孔隙中吸附石蜡的陶粒；

2）将所述孔隙中吸附石蜡的陶粒与环氧树脂、环氧树脂固化剂、稀释剂混合后，取得包覆环氧树脂的陶粒；

3）将所述包覆环氧树脂的陶粒投入硅灰中，取得包覆硅灰的陶粒；

4）将包覆硅灰的陶粒在16℃~25℃室温下干燥，取得相变储能陶粒。

环氧树脂与环氧树脂固化剂发生化学反应，形成网状立体聚合物，把复合材料骨材包络在网状体之中。使线型树脂变成坚韧的体型固体的添加剂。同时加入稀释剂可以降低固化体系粘度，增加流动性，延长使用寿命，便于大面积试验操作；改善了操作性的同时，又不影响固化物的基本性能。方便用于浇铸、灌注、粘接、密封、浸渍等方面之应用。

环氧树脂、环氧树脂固化剂、稀释剂混合物表面憎水光滑，不利于与亲水性水泥基体结合。本发明硅灰既可以与环氧树脂、环氧树脂固化剂、稀释剂三者混合物结合，又可以与水泥发生二次水化产生良好的化学结合。

以上制备方法操作简单，施工方便，且所用原材料价格低廉。

进一步地，本发明所述环氧树脂为E-51型环氧树脂。E-51型环氧树脂比较稀，更容易包覆陶粒。

所述环氧树脂固化剂为脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类或叔胺中的任意一种。此些环氧树脂固化剂与环氧树脂发生化学反应，易形成网状立体聚合物，把复合材料骨材包络在网状体之中，使线型树脂变成坚韧的体型固体的添加剂。

所述稀释剂为二缩水甘油醚、多缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、二环氧丙烷乙基醚阿卡三环氧丙烷丙基醚中的任意一种。以上各具体稀释剂的分子链中含有环氧基团，可以与各种固化剂的进行交链反应，形成网状结构。

所述环氧树脂、环氧树脂固化剂、稀释剂的混合质量比为2∶1∶0.6。根据反复试验验证，以上混合比为最优混合质量比。

本发明的另一目的是提出以上方法制成的相变储能陶粒在纤维混凝土结构中的应用。

将水泥、砂、石子、纤维放入混凝土搅拌箱搅拌均匀，然后依次放入水、相变储能陶粒、高吸水树脂颗粒、镍渣粉和减水剂，经搅拌均匀后，取得具有温控功能的混凝土浆料。

该混凝土浆料具有的有益效果：

（1）温控系统所用的相变储能陶粒均匀分布在大体积混凝土基体中，可替代部分粗骨料，又可在混凝土温度较高时储热，在混凝土温度较低时放热，起到平衡混凝土内外温差的作用。

（2）混凝土中大量使用镍渣，并通过助磨剂激发，充分发挥镍渣的胶凝性，属于废物利用，具有良好的社会效益和经济效益。

（3）高吸水树脂颗粒具有高吸水功能，将高吸水树脂颗粒掺入混凝土内部，吸收部分拌和水，起到增加混凝土强度的作用，当混凝土硬化后，高吸水树脂颗粒释放水，起到混凝土内养护作用。

另外，上述纤维可以为钢纤维、镀铜钢纤维、PVA纤维、聚丙烯纤维或聚丙烯腈纤维中的至少任意一种。

具体实施方式

一、实施例1：

1、制备相变储能陶粒：

先将108kg相变石蜡、50kg陶粒放于器皿中，加热使相变石蜡融化，接着在室温在16℃~25℃的房间将装有融化石蜡和陶粒的器皿至于真空干燥皿中，抽直空，使将陶粒中的空气抽掉，并使相变石蜡填充于陶粒的孔隙中。将器皿取出，置于漏网内，使多余液态相变石蜡滤掉，取得孔隙中吸附石蜡的陶粒。

将60kg环氧树脂、30kg环氧树脂固化剂、18kg稀释剂混合后，取得混合液。

将孔隙中吸附石蜡的陶粒放以上混合液中，使陶粒表面包覆环氧树脂。

再将陶粒捞出，置于65kg硅灰中，翻动陶粒，使陶粒表面包覆硅灰，最后在16℃～25℃的室温中自然晾干，即得相变储能陶粒。

2、应用：

用硫酸钠对镍渣进行磨粉，分筛后，取得镍渣粉。

分别取P.O 42.5普通硅酸盐水泥352.5kg，砂678.5kg，石子1110kg，水160kg，相变储能陶粒50kg，高吸水树脂颗粒3.525kg，镍渣粉117.5kg，缓凝型减水剂8.25kg，聚丙烯纤维0.9kg。

将量取好的水泥、砂、石子、聚丙烯纤维放入混凝土搅拌箱搅拌均匀，然后依次放入水、相变储能陶粒、高吸水树脂颗粒、镍渣粉和减水剂，待各组分完全搅拌均匀后倒出浆体，形成一种具有温控功能的混凝土浆料。

二、实施例2：

1、制备相变储能陶粒：

将72kg环氧树脂、36kg环氧树脂固化剂、21.6kg稀释剂混合后，取得混合液。

2、应用：

用硫酸钠对镍渣进行磨粉，分筛后，取得镍渣粉。

分别取P.O 42.5普通硅酸盐水泥318kg，砂667kg，石子1090kg，水165kg，相变储能陶粒50kg，高吸水树脂颗粒3.18kg，镍渣粉105kg，缓凝型减水剂6.3kg，钢纤维或镀铜钢纤维78kg。

将量取好的水泥、砂、石子、钢纤维或镀铜钢纤维放入混凝土搅拌箱搅拌均匀，然后依次放入水、相变储能陶粒、高吸水树脂颗粒、镍渣粉和减水剂，待各组分完全搅拌均匀后倒出浆体，形成一种具有温控功能的混凝土浆料。

三、实施例3：

1、制备相变储能陶粒：

将70kg环氧树脂、35kg环氧树脂固化剂、21kg稀释剂混合后，取得混合液。

2、应用：

用硫酸钠对镍渣进行磨粉，分筛后，取得镍渣粉。

分别取P.O 42.5普通硅酸盐水泥387kg，砂690kg，石子1130kg，水155kg，相变储能陶粒50kg，高吸水树脂颗粒3.87kg，镍渣粉130kg，缓凝型减水剂10.2kg，聚丙烯腈纤维或PVA纤维1.3kg。

将量取好的水泥、砂、石子、聚丙烯腈纤维或PVA纤维放入混凝土搅拌箱搅拌均匀，然后依次放入水、相变储能陶粒、高吸水树脂颗粒、镍渣粉和减水剂，待各组分完全搅拌均匀后倒出浆体，形成一种具有温控功能的混凝土浆料。

四、实施例4：

1、制备相变储能陶粒：

将80kg环氧树脂、40kg环氧树脂固化剂、24kg稀释剂混合后，取得混合液。

2、应用：

用硫酸钠对镍渣进行磨粉，分筛后，取得镍渣粉。

分别取P.O 42.5普通硅酸盐水泥352.5kg，砂678.5kg，石子1110kg，水160kg，相变储能陶粒50kg，高吸水树脂颗粒3.525kg，镍渣粉117.5kg，缓凝型减水剂8.25kg，钢纤维78kg，聚乙烯醇纤维1.3kg。

将量取好的水泥、砂、石子、钢纤维和聚丙烯纤维放入混凝土搅拌箱搅拌均匀，然后依次放入水、相变储能陶粒、高吸水树脂颗粒、镍渣粉和减水剂，待各组分完全搅拌均匀后倒出浆体，形成一种具有温控功能的混凝土浆料。

另外，以上各例的材料说明：

1、环氧树脂选用E-51型环氧树脂。

2、环氧树脂固化剂为脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类或叔胺中的任意一种。

3、稀释剂为二缩水甘油醚、多缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、二环氧丙烷乙基醚阿卡三环氧丙烷丙基醚中的任意一种。

Claims

1.一种相变储能陶粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

4）将包覆硅灰的陶粒在16℃～25℃室温下干燥，取得相变储能陶粒。

2.根据权利要求1所述相变储能陶粒的制备方法，其特征在于所述环氧树脂为E-51型环氧树脂。

3.根据权利要求1所述相变储能陶粒的制备方法，其特征在于所述环氧树脂固化剂为脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类或叔胺中的任意一种。

4.根据权利要求1所述相变储能陶粒的制备方法，其特征在于所述稀释剂为二缩水甘油醚、多缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、二环氧丙烷乙基醚阿卡三环氧丙烷丙基醚中的任意一种。

5.根据权利要求1所述相变储能陶粒的制备方法，其特征在于所述环氧树脂、环氧树脂固化剂、稀释剂的混合质量比为2∶1∶0.6。

6.如权利要求1所述方法制备的相变储能陶粒在纤维混凝土结构中的应用，其特征在于将水泥、砂、石子、纤维放入混凝土搅拌箱搅拌均匀，然后依次放入水、相变储能陶粒、高吸水树脂颗粒、镍渣粉和减水剂，经搅拌均匀后，取得具有温控功能的混凝土浆料。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于所述纤维为钢纤维、镀铜钢纤维、PVA纤维、聚丙烯纤维或聚丙烯腈纤维中的至少任意一种。