本申請涉及混凝土，尤其是涉及一種高導(dǎo)熱性能的再生混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、再生混凝土是指將廢棄的混凝土塊經(jīng)過破碎、清洗、分級后，按一定比例與級配混合，部分或全部代替砂石等天然集料(主要是粗集料)，再加入水泥、水等配而成的新混凝土。

2、傳統(tǒng)混凝土由于其抗壓強(qiáng)度高，耐久性好，強(qiáng)度等級范圍寬等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各種土木工程。但傳統(tǒng)混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)通常在1.4-1.7w/(m·k)之間，其導(dǎo)熱性能不是很強(qiáng)。然而生活中存在對具備高導(dǎo)熱性能的混凝土有需求的場景，比如需要良好散熱的工廠廠房、利用導(dǎo)熱來融化混凝土路面上的積雪時等。因此，亟需一種導(dǎo)熱性能高的混凝土。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述至少一種技術(shù)問題，開發(fā)一種具備高導(dǎo)熱性能的綠色再生混凝土，以滿足建筑領(lǐng)域?qū)Ω邔?dǎo)熱性建材的需求，擴(kuò)寬混凝土的使用場景，本申請?zhí)峁┮环N高導(dǎo)熱性能的再生混凝土及其制備方法。

2、一方面，本申請?zhí)峁┑囊环N高導(dǎo)熱性能的再生混凝土，包括如下重量份原料：水泥120-150份，礦粉15-30份，粉煤灰20-30份，粗骨料150-210份，細(xì)骨料320-400份，導(dǎo)熱劑-埃洛石納米管復(fù)合材料10-18份，改性聚丙烯腈基碳纖維5-9份，水40-55份，外加劑5-10份。

3、通過采用上述技術(shù)方案，本申請使用導(dǎo)熱劑-埃洛石納米管復(fù)合材料，利用埃洛石納米管負(fù)載導(dǎo)熱劑，埃洛石納米管具有管狀結(jié)構(gòu)，可以形成連續(xù)的導(dǎo)熱路徑，從而在混凝土中構(gòu)建導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，埃洛石納米管負(fù)載導(dǎo)熱劑后，導(dǎo)熱劑的存在可以進(jìn)一步增強(qiáng)這種導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的效果。埃洛石納米管的管狀結(jié)構(gòu)還可以保護(hù)負(fù)載的導(dǎo)熱劑，防止其在混凝土中發(fā)生團(tuán)聚或降解，可以確保導(dǎo)熱劑在整個混凝土生命周期內(nèi)保持穩(wěn)定的導(dǎo)熱性能。同時，埃洛石納米管與混凝土基體之間存在著良好的界面相互作用，可以增強(qiáng)納米管與基體的粘結(jié)力，這種增強(qiáng)的界面相互作用不僅可以提高導(dǎo)熱性能，還可以改善混凝土的力學(xué)性能和耐久性。改性聚丙烯腈基碳纖維在混凝土中具有良好的分散性，可以避免團(tuán)聚現(xiàn)象，具有很高的軸向?qū)嵝阅?，可以在混凝土中聚丙烯腈基碳纖維可以形成三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，顯著提高混凝土的導(dǎo)熱性能。聚丙烯腈基碳纖維還可以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和韌性。

4、可選的，所述導(dǎo)熱劑-埃洛石納米管復(fù)合材料的制備方法包括如下步驟：

5、a1、將埃洛石納米管加入濃度為3mol/l鹽酸溶液中，并在水浴條件下加熱攪拌6-8h，離心，分離出固體物質(zhì)，并對固體物質(zhì)進(jìn)行洗滌、研磨，制得鹽酸刻蝕后的埃洛石納米管；

6、a2、將步驟a1制得的鹽酸刻蝕后的埃洛石納米管、導(dǎo)熱劑以及水混合，并在冰浴條件下，超聲分散40-60min，再對制得的懸浮液進(jìn)行真空干燥；

7、a3、真空干燥結(jié)束后，離心處理，分離出固相，并對固相進(jìn)行洗滌，真空干燥24-30h后，研磨成粉狀，制得所述導(dǎo)熱劑-埃洛石納米管復(fù)合材料。

8、通過采用上述技術(shù)方案，鹽酸刻蝕后的埃洛石納米管可以提供更多的導(dǎo)熱劑附著位點(diǎn)，盡可能多的負(fù)載導(dǎo)熱劑。

9、可選的，所述步驟a2中，所述鹽酸刻蝕后的埃洛石納米管、導(dǎo)熱劑和水的重量比為1:(9-13):(80-100)。

10、可選的，所述改性聚丙烯腈基碳纖維的制備方法包括如下步驟：將鹽酸多巴胺溶解在tris水溶液中，再加入聚丙烯腈基碳纖維浸泡10-12h后，洗滌，冷凍干燥，制得所述改性聚丙烯腈基碳纖維；鹽酸多巴胺和tris水溶液的用量比為(4-6)mg:1ml。

11、可選的，所述導(dǎo)熱劑-埃洛石納米管復(fù)合材料和改性聚丙烯腈基碳纖維的重量比為(1.6-2.4):1。

12、可選的，所述導(dǎo)熱劑-埃洛石納米管復(fù)合材料和改性聚丙烯腈基碳纖維的重量之和占高導(dǎo)熱性能的再生混凝土的原料總重量的2.2-3.3％。

13、通過采用上述技術(shù)方案，本申請對導(dǎo)熱劑-埃洛石納米管復(fù)合材料和聚多巴胺改性聚丙烯腈基碳纖維的重量比以及兩者重量和在混凝土總重量中的占比進(jìn)行進(jìn)一步限定，控制成本的同時確保高導(dǎo)熱性能的再生混凝土具有最佳的導(dǎo)熱性能、工作性能、強(qiáng)度和耐久性。

14、可選的，所述粗骨料由重量比為(2.5-4):1的天然粗骨料和再生粗骨料組成。

15、通過采用上述技術(shù)方案，再生粗骨料的過量添加會導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的下降，本申請通過限定粗骨料中天然粗骨料和再生粗骨料的重量比，在幾保證混凝土強(qiáng)度的同時，盡可能的實(shí)現(xiàn)廢棄混凝土塊的回收利用。

16、可選的，外加劑包括重量比為(4-6):(2-3):(2-3)聚羧酸高效減水劑、引氣劑和分散劑。

17、第二方面，本申請?zhí)峁┝松鲜龈邔?dǎo)熱性能的再生混凝土的制備方法，包括以下步驟：s1、將水泥、礦粉、粉煤灰、粗骨料和細(xì)骨料在300-350rpm下混合攪拌10-15min；

18、s2、再加入導(dǎo)熱劑-埃洛石納米管復(fù)合材料、改性聚丙烯腈基碳纖維和50％的水，在300-350rpm下混合攪拌5-8min；

19、s3、再加入外加劑和剩余的水，在400-450rpm下混合攪拌10-15min，制得所述高導(dǎo)熱性能的再生混凝土。

20、通過采用上述技術(shù)方案，本申請?zhí)峁┑母邔?dǎo)熱性能的再生混凝土的制備方法能夠?qū)崿F(xiàn)原料的均勻混合和有效分散。同時，該方法操作簡單、可控性強(qiáng)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

21、綜上所述，本發(fā)明包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

22、1.本申請使用導(dǎo)熱劑-埃洛石納米管復(fù)合材料，利用埃洛石納米管負(fù)載導(dǎo)熱劑，埃洛石納米管具有管狀結(jié)構(gòu)，可以形成連續(xù)的導(dǎo)熱路徑，從而在混凝土中構(gòu)建導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，埃洛石納米管負(fù)載導(dǎo)熱劑后，導(dǎo)熱劑的存在可以進(jìn)一步增強(qiáng)這種導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的效果。埃洛石納米管的管狀結(jié)構(gòu)還可以保護(hù)負(fù)載的導(dǎo)熱劑，防止其在混凝土中發(fā)生團(tuán)聚或降解，可以確保導(dǎo)熱劑在整個混凝土生命周期內(nèi)保持穩(wěn)定的導(dǎo)熱性能。同時，埃洛石納米管與混凝土基體之間存在著良好的界面相互作用，可以增強(qiáng)納米管與基體的粘結(jié)力，這種增強(qiáng)的界面相互作用不僅可以提高導(dǎo)熱性能，還可以改善混凝土的力學(xué)性能和耐久性。改性聚丙烯腈基碳纖維在混凝土中具有良好的分散性，可以避免團(tuán)聚現(xiàn)象，具有很高的軸向?qū)嵝阅埽梢栽诨炷林芯郾╇婊祭w維可以形成三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，顯著提高混凝土的導(dǎo)熱性能。聚丙烯腈基碳纖維還可以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和韌性。

23、2.本申請?zhí)峁┑母邔?dǎo)熱性能的再生混凝土的制備方法能夠?qū)崿F(xiàn)原料的均勻混合和有效分散。同時，該方法操作簡單、可控性強(qiáng)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

24、具體實(shí)施方式

25、以下結(jié)合實(shí)施例對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

技術(shù)特征：

1.一種高導(dǎo)熱性能的再生混凝土，其特征在于，包括如下重量份原料：水泥120-150份，礦粉15-30份，粉煤灰20-30份，粗骨料150-210份，細(xì)骨料320-400份，導(dǎo)熱劑-埃洛石納米管復(fù)合材料10-18份，改性聚丙烯腈基碳纖維5-9份，水40-55份，外加劑5-10份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱性能的再生混凝土，其特征在于，所述導(dǎo)熱劑-埃洛石納米管復(fù)合材料的制備方法包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高導(dǎo)熱性能的再生混凝土，其特征在于，所述步驟a2中，所述鹽酸刻蝕后的埃洛石納米管、導(dǎo)熱劑和水的重量比為1:（9-13）:（80-100）。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高導(dǎo)熱性能的再生混凝土，其特征在于，所述導(dǎo)熱劑包括重量比為1:（3-5）:（4-6）的石墨烯、氮化硼和氧化鋁。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱性能的再生混凝土，其特征在于，所述改性聚丙烯腈基碳纖維的制備方法包括如下步驟：將鹽酸多巴胺溶解在tris水溶液中，再加入聚丙烯腈基碳纖維浸泡10-12h后，洗滌，冷凍干燥，制得所述改性聚丙烯腈基碳纖維；鹽酸多巴胺和tris水溶液的用量比為（4-6）mg?:?1ml。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱性能的再生混凝土，其特征在于，所述導(dǎo)熱劑-埃洛石納米管復(fù)合材料和改性聚丙烯腈基碳纖維的重量比為（1.6-2.4）:1。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱性能的再生混凝土，其特征在于，所述導(dǎo)熱劑-埃洛石納米管復(fù)合材料和改性聚丙烯腈基碳纖維的重量之和占高導(dǎo)熱性能的再生混凝土的原料總重量的2.2-3.3?%。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱性能的再生混凝土，其特征在于，所述粗骨料由重量比為（2.5-4）:1的天然粗骨料和再生粗骨料組成。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱性能的再生混凝土，其特征在于，所述外加劑包括重量比為（4-6）:（2-3）:（2-3）聚羧酸高效減水劑、引氣劑和分散劑。

10.一種權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的高導(dǎo)熱性能的再生混凝土的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及混凝土技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種高導(dǎo)熱性能的再生混凝土及其制備方法。一種高導(dǎo)熱性能的再生混凝土，包括如下重量份原料：水泥、礦粉、粉煤灰、粗骨料、細(xì)骨料、導(dǎo)熱劑?埃洛石納米管復(fù)合材料、改性聚丙烯腈基碳纖維、水和外加劑。其制備方法，包括以下步驟：S1、將水泥、礦粉、粉煤灰、粗骨料和細(xì)骨料混合攪拌；S2、再加入導(dǎo)熱劑?埃洛石納米管復(fù)合材料、改性聚丙烯腈基碳纖維和50%的水混合攪拌；S3、再加入外加劑和剩余的水，混合攪拌，制得所述高導(dǎo)熱性能的再生混凝土。本申請制得的高導(dǎo)熱性能的再生混凝土具有較高的抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度，導(dǎo)熱性能佳。

技術(shù)研發(fā)人員：李昌魚,歐陽勝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：當(dāng)陽市中陽建材有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9