[發明專利]采用預填埋相變材料降低水泥基材料內部溫升的方法

無效

• 申請號: 200710190972.1
• 申請日: 2007-11-30
• 公開（公告）號: CN101187265A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 錢春香;高桂波;王瑞興
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E04G21/02
• 分類號: E04G21/02;E02D15/00;C09K5/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

技術領域

本發明屬于材料應用技術領域，特別涉及一種降低水泥基材料內部溫升，延緩溫度峰值出現時間，避免出現溫度裂縫的方法。

背景技術

混凝土等水泥基材料澆筑后，水泥的水化熱使材料內部溫度上升。由于表面和內部的散熱條件不同，形成較大的內外溫差，使材料面層產生拉應力。在水泥水化初期，水泥基材料的彈性模量較小，抗拉強度較低，溫差產生的拉應力容易超過材料的抗拉強度，使材料表面產生裂縫，嚴重的將出現貫穿性裂縫。裂縫不僅會降低結構的剛度和整體性，而且將加劇鋼筋銹蝕和碳化，導致抗凍融、抗疲勞、防滲、防水等性能的降低，嚴重影響結構的耐久性。所以必須對大體積水泥基材料的內部溫升加以控制。

現有的控制水泥基材料內部溫升的技術主要有：

1.建立冷卻水循環系統

在水泥基材料澆筑過程中布置管道，在水化過程中向管道中提供循環水，將部分水泥的水化熱導出，從而調節和控制混凝土內部溫度。這種方法是目前最常用的方法，但也存在很多缺點，突出表現在：通水過程中，水溫與材料內部存在溫差，當溫差過大、冷卻速度過快時，易產生裂縫，俗稱“冷擊”；循環水與水泥基材料的溫差、通水量在不同時期要有所差別，溫度變化不平緩；溫控效果受外界溫度變化的影響。

2.加入緩凝劑微膠囊

在水泥基材料中摻加以石蠟為壁材、緩凝劑為芯材的微膠囊，在溫升過程中石蠟融化使緩凝劑釋放，減緩水泥的水化速率，從而降低內部溫升速度和溫度峰值。但這種方法會使混凝土的早期強度大大降低，影響施工進度；石蠟融化后對水泥基材料長期性能影響的研究還未深入。

3.直接在混凝土中加入相變材料(Phase?Change?Materials，簡稱PCM)

相變材料是指在相變過程中能夠吸收或放出大量熱量，并在此過程中保持溫度相對穩定的材料。相變材料是近年來發展迅速的新材料，廣泛應用于太陽能儲存、工業廢熱回收、電子器件熱管理、供暖和空調系統以及建筑外圍護結構等領域。由于PCM潛熱高，相變過程中溫度變化小，所以可以利用這一特點來控制周圍環境溫度的變化。直接在混凝土攪拌過程中加入固態相變材料，對水化反應產生的熱量有一定的吸收，從而對混凝土內部溫度有一定的控制作用，減少混凝土溫度裂縫產生的幾率。此方法的缺點是：直接加入相變材料的重量有限，降溫效果有限；相變材料對水泥基材料的耐久性有潛在危害；而且相變材料在堿性環境下物理化學性質的穩定性還需進一步研究。

發明內容

本發明針對上述缺點提供了一種可有效避免溫度裂縫的出現，避免直接摻加對水泥基材料性能的影響，溫控幅度可控，材料來源廣泛，價格低廉的降低水泥基材料內部溫升的方法。

本發明的技術方案為：一種采用預填埋相變材料降低水泥基材料內部溫升的方法，是將相變溫度為28～40℃、儲能密度為170～290J/g的相變材料在高于相變點的溫度下注入管道中，封裝后降溫到相變點溫度下，使相變材料變為固態，在澆筑過程中將含有固態相變材料的管道填埋到水泥基材料中，在水泥水化過程中，材料內部溫度升高至相變點時，相變材料發生相變，吸收大量的熱，其中相變材料用量按下式計算：