CN115819032A - 一种超高性能uhpc混凝土光伏管桩材料制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法及应用，该制备方法包括：一、制备基底粉料；其包括水泥270‑300份、砂砾600‑700份和碳粉35‑45份；二、制备熔覆型金属粉料；将碳钢15‑25份、镍板1‑3份和电解锰1‑2份混合，依次进行熔炼、预热和雾化处理，最后冷却，即得熔覆型金属粉料；三、制备改性粉料；其包括钙粉1‑2份、二氧化硅粉1‑2份、膨润土2‑3份、硅藻土2‑3份、氮化铝粉3‑5份和可再分散性乳胶粉2‑3份；四、制备预置粉料；按顺序将基底粉料、熔覆型金属粉料和改性粉料投入搅拌机中，搅拌得预置粉料；五、制备成品粉料，对预置粉料进行热处理，使水分挥发，得成品粉料。抗压能力、抗弯折和抗裂性能以及耐腐蚀能力得到提升，且性质稳定，随用随取，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及光伏管桩技术领域，具体涉及一种超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法及应用。
背景技术
世界性能源危机，促进了新能源产业的迅猛发展，而太阳能是各种可生能源中最重要的基本能源；因此做为将太阳辐射能转换成电能的太阳能发电技术，即光伏产业更是发展飞速。光伏管桩是太阳能发电系统中为摆放、安装、固定太阳能面板而设计的特殊管桩，在整个光伏发电系统的成本构成中，管桩成本约占电站投资成本的7.5%，且对光伏发电系统的寿命及发电效益均有重要影响。
目前常用的光伏管桩包括预应力混凝土管桩和管桩主体。预应力混凝土管桩的沉桩方式是利用外力（如锤击、静压、振动等）将桩体压入土层中，直至满足相关参数（如标高、贯入度或承载力等）要求。管桩主体相关产品材质为碳钢和不锈钢，预应力管桩结构与光伏管桩采用焊接连接，在户外条件下，对焊缝的防腐处理要求高，尤其在中国西南地区环境潮湿，焊缝更容易腐蚀。根据运维经验，一般间隔5-7年需要对焊缝进行检查或者加强处理，需要重新防腐，难度大，成本高。因此，需要提供一种超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法及应用，以解决上述现有技术存在的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法及应用，采用如下技术方案：
一种超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法，包括如下步骤：
步骤一、制备基底粉料；所述基底粉料的原料按重量份数计，包括水泥270-300份、砂砾600-700份和碳粉35-45份，混合即得基底粉料；
步骤二、制备熔覆型金属粉料；所述熔覆型金属粉料的原料按重量份数计，包括碳钢15-25份、镍板1-3份和电解锰1-2份；将碳钢、镍板和电解锰混合，依次进行熔炼、预热和雾化处理，最后冷却，即得熔覆型金属粉料；
步骤三、制备改性粉料；所述改性粉料的原料按重量份数计，包括钙粉1-2份、二氧化硅粉1-2份、膨润土2-3份、硅藻土2-3份、氮化铝粉3-5份和可再分散性乳胶粉2-3份，混合即得改性粉料；
步骤四、制备预置粉料；将基底粉料投入搅拌机中，以35-45转/分钟的速度搅拌30-50秒，然后，将熔覆型金属粉料投入搅拌机中，以60-80转/分钟的速度搅拌2-3分钟，最后，将改性粉料投入搅拌机中，以110-130转/分钟的速度搅拌3-5分钟，即得预置粉料；
步骤五、制备成品粉料，对预置粉料进行热处理，使水分挥发，即得成品粉料。
基底粉料能够为最终制得的管桩提供牢固结实的结构主体框架基础；熔覆型金属粉料均匀分布在管桩的结构主体框架内，能够提升管桩的结构强度，提升管桩的抗压能力；改性粉料均匀分布在管桩的结构主体框架内，能够提升材料的韧性，提高管桩的抗弯折和抗裂性能，并且，氮化铝粉本身表面能够探测到5-10纳米厚的氧化物薄膜，其也会均匀分布在管桩的外表面，如同给管桩包裹上了一层氧化物薄膜的外衣，从而提升管桩的耐腐蚀能力；另外，因为成品粉料是干燥的粉末状，本身含水量极低，性质稳定，便于储存、运输，不易发生变性影响正常使用，随用随取，使用方便。
进一步的，步骤二中，所述熔炼的具体操作如下：
A1、将碳钢、镍板和电解锰混合成混合料，将混合料投入熔炼炉中，升温至1400-1500℃，待混合料完全熔化后，维持5-10min；
A2、向熔炼炉中加入脱氧剂，进行脱氧处理；
A3、升温至1600℃，出料，即得混合金属。
确保多种原材料熔化完全、混合均匀，确保最终形成的混合金属质地均匀，确保后续工序的最终效果良好。
进一步的，步骤二中，所述预热的具体操作如下：
将混合金属放置在预热容器内，抽负压至真空度达0 .03-0 .04MPa，加热温度至1100-1150℃，预热时间25-30min，即得混合金属液。
进一步的，步骤二中，所述雾化的具体操作如下：
高速气流为氩气，气体压力为2-3MPa，喷出速率为600-650m/s，雾化过程中，高速气流与混合金属液的流量比为3-5：1。
进一步的，所述熔覆型金属粉料的粒径小于45μm。
先通过预热将混合金属液完全变成液态，再以氩气为高速气流，充分粉碎混合金属液流的同时，对混合金属液进行惰性气体氛围保护，为混合金属自身稳定性提供保障；金属粉料的粒径满足小于45μm的要求，更有利于后续的混合工序的混合效果。
进一步的，步骤五中，热处理在隔绝氧气氛中进行，所述隔绝氧气氛为氢气、氮气、氩气中的一种或至少两种气体混合。
进一步的，步骤五中，热处理温度为200-300℃。
进一步的，还包括如下步骤：
步骤六、将成品粉料投入搅拌机中，加入水，以45-60转/分钟的速度，搅拌至少5分钟，即得超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料；成品粉料与水的质量比为4-5:1。
一种上述的制备方法制得的光伏管桩材料的应用，用于制备超高性能UHPC混凝土光伏管桩，包括如下步骤：
B1、用电阻丝对钢筋进行绑扎，得到芯体框架；
B2、将芯体框架放置在模具槽内，向模具槽内浇筑超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料，确保电阻丝的端部裸露在模具槽外；
B3、电阻丝通电，对模具槽内的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料进行加热，升温至48-54℃，保持24-36h，即得初成模型；
B4、对初成模型进行常压蒸汽养护，拆模，剪除电阻丝裸露在外的部分，即得超高性能UHPC混凝土光伏管桩。
进一步的，B3中，控制以1-2℃/min的升温速度对模具槽内的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料进行加热升温。
向模具槽内浇筑完超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料后，在材料凝固的过程中，对其进行匀速、均匀升温，能够有效防止材料因局部凝固速度差异而出现开裂现象，提高成品率。
本发明的上述技术方案至少包括以下有益效果：
1、基底粉料能够为最终制得的管桩提供牢固结实的结构主体框架基础；熔覆型金属粉料均匀分布在管桩的结构主体框架内，能够提升管桩的结构强度，提升管桩的抗压能力；改性粉料均匀分布在管桩的结构主体框架内，能够提升材料的韧性，提高管桩的抗弯折和抗裂性能，并且，氮化铝粉本身表面能够探测到5-10纳米厚的氧化物薄膜，其也会均匀分布在管桩的外表面，如同给管桩包裹上了一层氧化物薄膜的外衣，从而提升管桩的耐腐蚀能力；另外，因为成品粉料是干燥的粉末状，本身含水量极低，性质稳定，便于储存、运输，不易发生变性影响正常使用，随用随取，使用方便；
2、熔炼的具体操作步骤确保了多种原材料熔化完全、混合均匀，确保了最终形成的混合金属质地均匀，确保了后续工序的最终效果良好；
3、先通过预热将混合金属液完全变成液态，再以氩气为高速气流，充分粉碎混合金属液流，并且对混合金属液进行惰性气体氛围保护，为混合金属自身稳定性提供保障；
4、金属粉料的粒径满足小于45μm的要求，更有利于后续的混合工序的混合效果；
5、在应用中，向模具槽内浇筑完超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料后，在材料凝固的过程中，电阻丝通电，对模具槽内的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料进行加热使其匀速、均匀升温，能够有效防止材料因局部凝固速度差异而出现开裂现象，提高成品率。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法，包括如下步骤：
步骤一、制备基底粉料；所述基底粉料的原料按重量份数计，包括水泥270份、砂砾600份和碳粉35份，在现有搅拌机中混合均匀即得基底粉料。
基底粉料能够为最终制得的管桩提供牢固结实的结构主体框架基础。
步骤二、制备熔覆型金属粉料；所述熔覆型金属粉料的原料按重量份数计，包括碳钢25份、镍板3份和电解锰2份；将碳钢、镍板和电解锰混合，依次进行熔炼、预热和雾化处理，最后冷却，即得熔覆型金属粉料。
熔覆型金属粉料均匀分布在管桩的结构主体框架内，能够提升管桩的结构强度，提升管桩的抗压能力。
熔炼的具体操作如下：
A1、将碳钢、镍板和电解锰混合成混合料，将混合料投入熔炼炉中，升温至1400℃左右，待混合料完全熔化后，维持6min；
A2、向熔炼炉中加入脱氧剂，进行脱氧处理；
A3、升温至1600℃，出料，即得混合金属。
确保多种原材料熔化完全、混合均匀，确保最终形成的混合金属质地均匀，确保后续工序的最终效果良好。
预热的具体操作如下：
将混合金属放置在预热容器内，抽负压至真空度达0 .03-0 .04MPa，加热温度至1100℃左右，预热时间25min，即得混合金属液。
雾化的具体操作如下：
高速气流为氩气，气体压力为2MPa，喷出速率为600m/s，雾化过程中，高速气流与混合金属液的流量比为3：1。熔覆型金属粉料的粒径小于45μm。
先通过预热将混合金属液完全变成液态，再以氩气为高速气流，充分粉碎混合金属液流的同时，对混合金属液进行惰性气体氛围保护，为混合金属自身稳定性提供保障；金属粉料的粒径满足小于45μm的要求，更有利于后续的混合工序的混合效果。
步骤三、制备改性粉料；所述改性粉料的原料按重量份数计，包括钙粉1份、二氧化硅粉1份、膨润土2份、硅藻土2份、氮化铝粉3份和可再分散性乳胶粉2份，使用现有搅拌机混合均匀，即得改性粉料。
改性粉料均匀分布在管桩的结构主体框架内，能够提升材料的韧性，提高管桩的抗弯折和抗裂性能，并且，氮化铝粉本身表面能够探测到5-10纳米厚的氧化物薄膜，其也会均匀分布在管桩的外表面，如同给管桩包裹上了一层氧化物薄膜的外衣，从而提升管桩的耐腐蚀能力。
步骤四、制备预置粉料；将基底粉料投入搅拌机中，以35转/分钟的速度搅拌30秒，然后，将熔覆型金属粉料投入搅拌机中，以60转/分钟的速度搅拌2分钟，最后，将改性粉料投入搅拌机中，以110转/分钟的速度搅拌3分钟，即得预置粉料。
步骤五、制备成品粉料；对预置粉料进行热处理，使水分挥发，即得成品粉料。热处理在隔绝氧气氛中进行，隔绝氧气氛为氩气。热处理温度为240℃。
因为成品粉料是干燥的粉末状，本身含水量极低，性质稳定，便于储存、运输，不易发生变性影响正常使用，随用随取，使用方便。
步骤六、将成品粉料投入搅拌机中，加入水，以50转/分钟的速度，搅拌6分钟，即得超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料；成品粉料与水的质量比为4:1。
上述的制备方法制得的光伏管桩材料用于制备超高性能UHPC混凝土光伏管桩，包括如下步骤：
B1、用电阻丝对钢筋进行绑扎，得到芯体框架；
B2、将芯体框架放置在模具槽内，向模具槽内浇筑超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料，确保电阻丝的端部裸露在模具槽外；
B3、电阻丝通电，控制以1℃/min的升温速度对模具槽内的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料进行加热升温，升温至50℃，保持30h，即得初成模型；
B4、对初成模型进行常压蒸汽养护，拆模，剪除电阻丝裸露在外的部分，即得超高性能UHPC混凝土光伏管桩。
向模具槽内浇筑完超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料后，在材料凝固的过程中，对其进行匀速、均匀升温，能够有效防止材料因局部凝固速度差异而出现开裂现象，提高成品率。
实施例2
该实施例与实施例1的区别仅在于：
基底粉料的原料按重量份数计，包括水泥280份、砂砾600份和碳粉35份，混合即得基底粉料。
熔覆型金属粉料的原料按重量份数计，包括碳钢20份、镍板1份和电解锰1份。
改性粉料的原料按重量份数计，包括钙粉1份、二氧化硅粉1份、膨润土2份、硅藻土2份、氮化铝粉3份和可再分散性乳胶粉2份。
实施例3
该实施例与实施例1的区别仅在于：
基底粉料的原料按重量份数计，包括水泥290份、砂砾650份和碳粉42份，混合即得基底粉料。
熔覆型金属粉料的原料按重量份数计，包括碳钢20份、镍板2份和电解锰2份。
改性粉料的原料按重量份数计，包括钙粉1.5份、二氧化硅粉2份、膨润土2份、硅藻土3份、氮化铝粉3份和可再分散性乳胶粉2份。
实施例4
该实施例与实施例1的区别仅在于：
基底粉料的原料按重量份数计，包括水泥300份、砂砾700份和碳粉40份，混合即得基底粉料。
熔覆型金属粉料的原料按重量份数计，包括碳钢20份、镍板2.5份和电解锰1.5份。
改性粉料的原料按重量份数计，包括钙粉2份、二氧化硅粉1份、膨润土2.5份、硅藻土2份、氮化铝粉5份和可再分散性乳胶粉3份。
实施例5
该实施例与实施例1的区别仅在于：
基底粉料的原料按重量份数计，包括水泥275份、砂砾645份和碳粉44份，混合即得基底粉料。
熔覆型金属粉料的原料按重量份数计，包括碳钢22份、镍板2.5份和电解锰1.8份。
改性粉料的原料按重量份数计，包括钙粉1.8份、二氧化硅粉1.8份、膨润土2.5份、硅藻土2.4份、氮化铝粉3.5份和可再分散性乳胶粉2.6份。
实施例6
该实施例与实施例1的区别仅在于：
基底粉料的原料按重量份数计，包括水泥290份、砂砾688份和碳粉43份，混合即得基底粉料。
熔覆型金属粉料的原料按重量份数计，包括碳钢21份、镍板1.8份和电解锰1.6份。
改性粉料的原料按重量份数计，包括钙粉1.4份、二氧化硅粉1.6份、膨润土1.4份、硅藻土2.6份、氮化铝粉3.6份和可再分散性乳胶粉2.4份。
实施例7
该实施例与实施例1的区别仅在于：
基底粉料的原料按重量份数计，包括水泥300份、砂砾700份和碳粉45份，混合即得基底粉料。
熔覆型金属粉料的原料按重量份数计，包括碳钢15份、镍板1份和电解锰1份。
改性粉料的原料按重量份数计，包括钙粉2份、二氧化硅粉2份、膨润土3份、硅藻土3份、氮化铝粉5份和可再分散性乳胶粉3份。
对比例1
该对比例与实施例1的区别仅在于：配方中删除熔覆型金属粉料，具体如下。
一种超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法，包括如下步骤：
步骤一、制备基底粉料；所述基底粉料的原料按重量份数计，包括水泥270份、砂砾600份和碳粉35份，在现有搅拌机中混合均匀即得基底粉料。
步骤二、制备改性粉料；所述改性粉料的原料按重量份数计，包括钙粉1份、二氧化硅粉1份、膨润土2份、硅藻土2份、氮化铝粉3份和可再分散性乳胶粉2份，使用现有搅拌机混合均匀，即得改性粉料。
步骤三、制备预置粉料；将基底粉料投入搅拌机中，以35转/分钟的速度搅拌30秒，然后，将改性粉料投入搅拌机中，以110转/分钟的速度搅拌3分钟，即得预置粉料。
步骤四、制备成品粉料；对预置粉料进行热处理，使水分挥发，即得成品粉料。热处理在隔绝氧气氛中进行，隔绝氧气氛为氩气。热处理温度为240℃。
步骤五、将成品粉料投入搅拌机中，加入水，以50转/分钟的速度，搅拌6分钟，即得超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料；成品粉料与水的质量比为4:1。
上述的制备方法制得的光伏管桩材料用于制备超高性能UHPC混凝土光伏管桩，包括如下步骤：
B1、用电阻丝对钢筋进行绑扎，得到芯体框架；
B2、将芯体框架放置在模具槽内，向模具槽内浇筑超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料，确保电阻丝的端部裸露在模具槽外；
B3、电阻丝通电，控制以1℃/min的升温速度对模具槽内的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料进行加热升温，升温至50℃，保持30h，即得初成模型；
B4、对初成模型进行常压蒸汽养护，拆模，剪除电阻丝裸露在外的部分，即得超高性能UHPC混凝土光伏管桩。
对比例2
该对比例与实施例1的区别仅在于：配方中删除改性粉料，具体如下。
一种超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法，包括如下步骤：
步骤一、制备基底粉料；所述基底粉料的原料按重量份数计，包括水泥270份、砂砾600份和碳粉35份，在现有搅拌机中混合均匀即得基底粉料。
步骤二、制备熔覆型金属粉料；所述熔覆型金属粉料的原料按重量份数计，包括碳钢25份、镍板3份和电解锰2份；将碳钢、镍板和电解锰混合，依次进行熔炼、预热和雾化处理，最后冷却，即得熔覆型金属粉料。
熔炼的具体操作如下：
A1、将碳钢、镍板和电解锰混合成混合料，将混合料投入熔炼炉中，升温至1400℃左右，待混合料完全熔化后，维持6min；
A2、向熔炼炉中加入脱氧剂，进行脱氧处理；
A3、升温至1600℃，出料，即得混合金属。
预热的具体操作如下：
将混合金属放置在预热容器内，抽负压至真空度达0 .03-0 .04MPa，加热温度至1100℃左右，预热时间25min，即得混合金属液。
雾化的具体操作如下：
高速气流为氩气，气体压力为2MPa，喷出速率为600m/s，雾化过程中，高速气流与混合金属液的流量比为3：1。熔覆型金属粉料的粒径小于45μm。
步骤三、制备预置粉料；将基底粉料投入搅拌机中，以35转/分钟的速度搅拌30秒，然后，将熔覆型金属粉料投入搅拌机中，以60转/分钟的速度搅拌2分钟，即得预置粉料。
步骤四、制备成品粉料；对预置粉料进行热处理，使水分挥发，即得成品粉料。热处理在隔绝氧气氛中进行，隔绝氧气氛为氩气。热处理温度为240℃。
步骤五、将成品粉料投入搅拌机中，加入水，以50转/分钟的速度，搅拌6分钟，即得超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料；成品粉料与水的质量比为4:1。
上述的制备方法制得的光伏管桩材料用于制备超高性能UHPC混凝土光伏管桩，包括如下步骤：
B1、用电阻丝对钢筋进行绑扎，得到芯体框架；
B2、将芯体框架放置在模具槽内，向模具槽内浇筑超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料，确保电阻丝的端部裸露在模具槽外；
B3、电阻丝通电，控制以1℃/min的升温速度对模具槽内的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料进行加热升温，升温至50℃，保持30h，即得初成模型；
B4、对初成模型进行常压蒸汽养护，拆模，剪除电阻丝裸露在外的部分，即得超高性能UHPC混凝土光伏管桩。
对比例3
该对比例与实施例1的区别仅在于：改性粉料的原料中，删除了氮化铝粉，具体如下。
所述改性粉料的原料按重量份数计，包括钙粉1份、二氧化硅粉1份、膨润土2份、硅藻土2份和可再分散性乳胶粉2份。
对比例4
该对比例与实施例1的区别仅在于：
制备超高性能UHPC混凝土光伏管桩，包括如下步骤：
B1、用普通钢丝对钢筋进行绑扎，得到芯体框架；
B2、将芯体框架放置在模具槽内，向模具槽内浇筑超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料；
B3、常压蒸汽养护，拆模，即得超高性能UHPC混凝土光伏管桩。
对比例5
现有常规合金材质的光伏管桩。
试验例1
试验对象：实施例1-7和对比例1；
试验项目：抗压强度；
试验依据：按照《GB/T 50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准》对上述试验对象的抗压强度进行测试；
测试结果：见表1。
表1
由表1可知：对比例1制得的管桩，其抗压强度明显比实施例1-7弱很多，即从抗压强度性能方面做比较得出，熔覆型金属粉料均匀分布在管桩的结构主体框架内，能够直接提升管桩的结构强度，提升管桩的抗压能力。
试验例2
试验对象：实施例1-7和对比例2；
试验项目：抗弯折能力；
试验依据：利用TYE-20混凝土抗折抗压试验机进行测试；
测试结果：见表2。
表2
由表2可知：对比例2制得的管桩，其抗折强度明显比实施例1-7弱，即从抗折强度性能方面做比较得出，改性粉料均匀分布在管桩的结构主体框架内，能够提升材料的韧性，提高管桩的抗弯折和抗裂性能。
试验例3
试验对象：实施例1-7、对比例2-3和对比例5；
试验项目：耐腐蚀能力；
试验依据和结果：1、合金材质的耐腐蚀能力低于混凝土材质是公知常识，即对比例5光伏管桩的耐腐蚀能力必然低于实施例1-7和对比例2-3；
2、实施例1和对比例2-3材料的接触角测试，结果见表3。
表3
由表3可知：实施例1和对比例2-3材料是固体，接触角小于90°，则表示该固体是亲液的，即液体可润湿固体，其角越小，润湿性越好，理论上也越容易被腐蚀，则耐腐蚀能力越差；若接触角大于90°，则表示固体是憎液的，即液体不润湿固体，容易在表面上移动，理论上也越不容易被腐蚀，则耐腐蚀能力越好；对比例3材料的接触角与对比例2相近，但明显小于实施例1，可知，氮化铝粉是提升材料耐腐蚀能力的核心原料组分。
试验例4
试验对象：实施例1和对比例4；
试验内容和结果：将实施例1材料应用重复进行10次，均正常；而将对比例4材料应用重复进行10次，则其中有两次最终得到的光伏管桩的外侧壁上出现不少于三条的细纹，还有一次最终得到的光伏管桩的外侧壁上出现一条宽约2mm、长约20cm的裂纹，这是因为向模具槽内浇筑完超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料后，在材料凝固的过程中，因局部凝固速度差异而出现的开裂现象。
试验结论：由以上试验结果可知，制备管桩过程中，在向模具槽内浇筑完超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料后，在材料凝固的过程中，给电阻丝通电，控制以1℃/min的升温速度对模具槽内的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料进行匀速、均匀升温，且控制升温至50℃，能够有效防止材料因局部凝固速度差异而出现开裂现象，能够直接提高成品率。
试验例5
试验对象：铝合金、尼龙隔热条、PVC、聚酯玻璃钢和实施例1材料；
试验项目和结果：见表4和表5；
表4
| 实施例1材料 | 铝合金 | |
| 绝缘性 | 绝缘体，通体绝缘 | 涂层绝缘，本身不绝缘 |
| 耐腐蚀性 | 优异 | 不耐酸、碱、海水等腐蚀 |
表5
试验结论：由上表可知，本发明材料是热和电的不良导体，导热系数比铝合金低得多，而且其通体绝缘；本发明材料耐腐蚀性能优异，经久耐用。
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、制备基底粉料；所述基底粉料的原料按重量份数计，包括水泥270-300份、砂砾600-700份和碳粉35-45份，混合即得基底粉料；
步骤二、制备熔覆型金属粉料；所述熔覆型金属粉料的原料按重量份数计，包括碳钢15-25份、镍板1-3份和电解锰1-2份；将碳钢、镍板和电解锰混合，依次进行熔炼、预热和雾化处理，最后冷却，即得熔覆型金属粉料；
步骤三、制备改性粉料；所述改性粉料的原料按重量份数计，包括钙粉1-2份、二氧化硅粉1-2份、膨润土2-3份、硅藻土2-3份、氮化铝粉3-5份和可再分散性乳胶粉2-3份，混合即得改性粉料；
步骤四、制备预置粉料；将基底粉料投入搅拌机中，以35-45转/分钟的速度搅拌30-50秒，然后，将熔覆型金属粉料投入搅拌机中，以60-80转/分钟的速度搅拌2-3分钟，最后，将改性粉料投入搅拌机中，以110-130转/分钟的速度搅拌3-5分钟，即得预置粉料；
步骤五、制备成品粉料，对预置粉料进行热处理，使水分挥发，即得成品粉料。
2.根据权利要求1所述的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法，其特征在于，步骤二中，所述熔炼的具体操作如下：
A1、将碳钢、镍板和电解锰混合成混合料，将混合料投入熔炼炉中，升温至1400-1500℃，待混合料完全熔化后，维持5-10min；
A2、向熔炼炉中加入脱氧剂，进行脱氧处理；
A3、升温至1600℃，出料，即得混合金属。
3.根据权利要求2所述的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法，其特征在于，步骤二中，所述预热的具体操作如下：
将混合金属放置在预热容器内，抽负压至真空度达0 .03-0 .04MPa，加热温度至1100-1150℃，预热时间25-30min，即得混合金属液。
4.根据权利要求3所述的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法，其特征在于，步骤二中，所述雾化的具体操作如下：
高速气流为氩气，气体压力为2-3MPa，喷出速率为600-650m/s，雾化过程中，高速气流与混合金属液的流量比为3-5：1。
5.根据权利要求1所述的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法，其特征在于，所述熔覆型金属粉料的粒径小于45μm。
6.根据权利要求1所述的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法，其特征在于，步骤五中，热处理在隔绝氧气氛中进行，所述隔绝氧气氛为氢气、氮气、氩气中的一种或至少两种气体混合。
7.根据权利要求1所述的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法，其特征在于，步骤五中，热处理温度为200-300℃。
8.根据权利要求1-7任一项所述的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：
步骤六、将成品粉料投入搅拌机中，加入水，以45-60转/分钟的速度，搅拌至少5分钟，即得超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料；成品粉料与水的质量比为4-5:1。
9.一种如权利要求8所述的制备方法制得的光伏管桩材料的应用，其特征在于，用于制备超高性能UHPC混凝土光伏管桩，包括如下步骤：
B1、用电阻丝对钢筋进行绑扎，得到芯体框架；
B2、将芯体框架放置在模具槽内，向模具槽内浇筑超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料，确保电阻丝的端部裸露在模具槽外；
B3、电阻丝通电，对模具槽内的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料进行加热，升温至48-54℃，保持24-36h，即得初成模型；
B4、对初成模型进行常压蒸汽养护，拆模，剪除电阻丝裸露在外的部分，即得超高性能UHPC混凝土光伏管桩。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，B3中，控制以1-2℃/min的升温速度对模具槽内的超高性能UHPC混凝土光伏管桩材料进行加热升温。
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|---|---|
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Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102373803A (zh) * | 2011-11-15 | 2012-03-14 | 天津大学 | 一种新型预制混凝土管模及其施工方法 |
| CN106116371A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-11-16 | 安徽鑫润新型材料有限公司 | 一种碳硅增强混凝土管桩及其制备方法 |
| US20180009994A1 (en) * | 2015-01-26 | 2018-01-11 | United States Mineral Products Company | Corrosion Resistant Spray Applied Fire Resistive Materials |
| CN107572972A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-01-12 | 祝莉玲 | 一种水泥仿木及其制备方法 |
| CN109320169A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-02-12 | 盐城欣昌新型建材有限公司 | 一种光伏用的抗裂水泥管桩及其制备方法 |
| CN109351957A (zh) * | 2017-12-25 | 2019-02-19 | 宁波中物东方光电技术有限公司 | 激光熔覆用铁基合金粉末及其制备方法 |
| CN109437961A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-03-08 | 广东清大同科环保技术有限公司 | 一种混凝土轻集料及其制备方法和混凝土 |
| CN109437756A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-08 | 福建建华建材有限公司 | 一种预应力高强混凝土管桩用修补粉料及其制备方法 |
| CN109574583A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-04-05 | 青岛崇置混凝土工程有限公司 | 一种高强混凝土及其制备方法 |
| CN109608152A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-04-12 | 杭州申华混凝土有限公司 | 一种绿色高强度混凝土及其制备工艺 |
| CN110550916A (zh) * | 2019-10-19 | 2019-12-10 | 天津建城基业集团有限公司 | 一种耐腐蚀phc管桩及其制备方法 |
| CN211566361U (zh) * | 2019-12-03 | 2020-09-25 | 天津市金鹏管桩制造有限公司 | 一种节能高效的混凝土管桩离心成型设备 |
| CN112030068A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-12-04 | 陕西陕北矿业有限责任公司 | 一种激光熔覆铁基合金粉末及其制备方法与用途 |
| CN113105189A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-13 | 南通市国石商品混凝土有限公司 | 一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土 |
| CN113248214A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-08-13 | 广西路桥工程集团有限公司 | 抗压强度180Mpa以上的机制砂超高性能混凝土及其制备方法 |
-
2022
- 2022-12-22 CN CN202211654039.6A patent/CN115819032B/zh active Active
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102373803A (zh) * | 2011-11-15 | 2012-03-14 | 天津大学 | 一种新型预制混凝土管模及其施工方法 |
| US20180009994A1 (en) * | 2015-01-26 | 2018-01-11 | United States Mineral Products Company | Corrosion Resistant Spray Applied Fire Resistive Materials |
| CN106116371A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-11-16 | 安徽鑫润新型材料有限公司 | 一种碳硅增强混凝土管桩及其制备方法 |
| CN107572972A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-01-12 | 祝莉玲 | 一种水泥仿木及其制备方法 |
| CN109351957A (zh) * | 2017-12-25 | 2019-02-19 | 宁波中物东方光电技术有限公司 | 激光熔覆用铁基合金粉末及其制备方法 |
| CN109437961A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-03-08 | 广东清大同科环保技术有限公司 | 一种混凝土轻集料及其制备方法和混凝土 |
| CN109574583A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-04-05 | 青岛崇置混凝土工程有限公司 | 一种高强混凝土及其制备方法 |
| CN109320169A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-02-12 | 盐城欣昌新型建材有限公司 | 一种光伏用的抗裂水泥管桩及其制备方法 |
| CN109437756A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-08 | 福建建华建材有限公司 | 一种预应力高强混凝土管桩用修补粉料及其制备方法 |
| CN109608152A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-04-12 | 杭州申华混凝土有限公司 | 一种绿色高强度混凝土及其制备工艺 |
| CN110550916A (zh) * | 2019-10-19 | 2019-12-10 | 天津建城基业集团有限公司 | 一种耐腐蚀phc管桩及其制备方法 |
| CN211566361U (zh) * | 2019-12-03 | 2020-09-25 | 天津市金鹏管桩制造有限公司 | 一种节能高效的混凝土管桩离心成型设备 |
| CN112030068A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-12-04 | 陕西陕北矿业有限责任公司 | 一种激光熔覆铁基合金粉末及其制备方法与用途 |
| CN113105189A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-13 | 南通市国石商品混凝土有限公司 | 一种超长结构下高流态防辐射防裂混凝土 |
| CN113248214A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-08-13 | 广西路桥工程集团有限公司 | 抗压强度180Mpa以上的机制砂超高性能混凝土及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王建军等: "聚苯免拆模板混凝土楼盖设计与施工技术", 《施工技术》, vol. 45, no. 20 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115819032B (zh) | 2023-10-31 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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