【摘要】：作為交通運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分,橋墩面臨著在澆筑以及養(yǎng)護(hù)時(shí)期如何防止溫度裂縫產(chǎn)生的難題。作為大體積混凝土,橋墩雖采取分層法澆筑,但其內(nèi)部生成的水化熱仍會(huì)導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生。相變混凝土技術(shù)的出現(xiàn)在一定程度上解決了以上難題。然而相變混凝土面臨著相變材料易滲透泄露、易腐蝕、抗壓強(qiáng)度不高以及使用壽命較短等難題。因此制備適用于大體積混凝土的相變溫度范圍適宜、相變焓高、熱穩(wěn)定和導(dǎo)熱性能良好、不易泄露且不影響其強(qiáng)度的定形相變材料成為重中之重。為解決相變材料易泄露、導(dǎo)熱性能差等問(wèn)題,本文選擇相變溫度適宜、相變焓較高、熱穩(wěn)定性良好的肉豆蔻酸(MA)作為芯材,以具有高強(qiáng)度、高表面積、強(qiáng)吸附力的褶皺狀介孔二氧化硅納米粒子(WMSN)為載體,采用真空浸漬法制備性能良好的定形相變材料MA/WMSN,并對(duì)其進(jìn)行性能表征試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,MA/WMSN最高負(fù)載量為65 wt.%,相變溫度范圍在38℃到58℃之間,其融熔焓和結(jié)晶焓分別為92 kJ/kg和86 kJ/kg,通過(guò)熱重分析法測(cè)得其熱穩(wěn)定性良好,180℃以下重量無(wú)損失,適用于制備相變混凝土。利用ANSYS軟件對(duì)普通混凝土橋墩(OP)模型以及相變混凝土(PCP)模型進(jìn)行溫度場(chǎng)分析,得到其溫度分布云圖和各節(jié)點(diǎn)溫度—時(shí)間曲線(xiàn),分析MA/WMSN對(duì)混凝土溫度差的改善情況,評(píng)估其控溫效果。其中MA/WMSN的添入量為5%。分析結(jié)果表明,定形相變材料不會(huì)擾亂橋墩澆筑以及養(yǎng)護(hù)時(shí)期的內(nèi)部溫度分布規(guī)律,當(dāng)橋墩內(nèi)部溫度升至其相變溫度范圍時(shí),MA/WMSN開(kāi)始吸收水化熱,使混凝土溫度平均降低4~5℃左右;根據(jù)各節(jié)點(diǎn)溫度—時(shí)間曲線(xiàn)可知定形相變材料能降低混凝土升溫速率以及降溫速率,降低其最高溫度,推遲升至最高溫度的時(shí)間,減少其溫度差,能夠有效防止混凝土橋墩產(chǎn)生溫度裂縫。
【學(xué)位授予單位】：浙江海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U444;U445.57
【圖文】：

分析結(jié)果如圖2-1 所示。從圖中可看出，肉豆蔻酸的熔融溫度范圍在 53 ℃~62 ℃之間，結(jié)晶溫度范圍在 42 ℃~50 ℃之間，在 57.7 ℃處和 47.0 ℃處分別有一個(gè)吸熱峰和放熱峰，與其相對(duì)應(yīng)的融熔焓和結(jié)晶焓分別為 184.3 kJ/kg 和 197.2 kJ/kg。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，定形相變材料 MA/WMSN 的相變溫度范圍大概在 42 ℃~62 ℃，在制備相變混凝土的要求溫度范圍之內(nèi)

17圖 2-2 純?nèi)舛罐⑺釤嶂胤治銮�(xiàn)Fig 2.2 TGA curves of pure MA 肉豆蔻酸的熱穩(wěn)定性測(cè)試過(guò)使用熱重分析法分析了純?nèi)舛罐⑺岬臒岱�(wěn)定性，結(jié)果如圖 2-2 所示的熱重曲線(xiàn)中可以看出，從起始溫度到 180 ℃肉豆蔻酸幾乎無(wú)重量損 180 ℃之后，肉豆蔻酸迅速分解，當(dāng)溫度升至 475 ℃時(shí)，肉豆蔻酸完.7%的未知?dú)埩粑�，此現(xiàn)象可能與稱(chēng)重誤差以及雜質(zhì)有關(guān)。以上分析表

澆筑過(guò)程產(chǎn)生大量水化熱的環(huán)境。上所述，適用于減小大體積混凝土內(nèi)部與環(huán)境之間的溫度差以防止產(chǎn)相變材料須滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)要求：1）屬于非理想相變材料；2）相變溫度范圍在 40 ℃~70 ℃之間；3）相變焓高并具有良好的熱穩(wěn)定性；4）最佳添入量在 2%~5%之間；5）經(jīng)濟(jì)環(huán)保；6）具有較高的導(dǎo)熱率；7）無(wú)腐蝕性；8）相變過(guò)程中僅發(fā)生輕微的體積變化。機(jī)相變材料肉豆蔻酸具有較高的相變焓，良好熱穩(wěn)定性以及適宜的熔過(guò)程中僅發(fā)生輕微的體積變化，無(wú)腐蝕性，成本較低等優(yōu)點(diǎn)，因此本文為芯材來(lái)制備定形相變材料。

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