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相变储能混凝土的配制及传热性能研究 目 录 前言 原材料与试验方法 试验结果及分析 结论 前 言 建筑节能技术的开发与应用已经成为当前建筑领域的热点问题。在建筑材料方面，广泛应用的墙体保温技术虽然可以降低能耗，但是由于材料本身的热容量有限，不能充分将能量进行储存利用，因而限制了其节能能力。 相变材料（PCM）以其特有的性能——相变过程为等温过程或近似等温过程、相变潜热远大于显热，在太阳能利用及建筑热工中具有广泛的应用前景。相变材料在建筑中使用，可以充分利用太阳能和季节温差等可再生能源，降低建筑物室内温度波动，有效利用低峰电力削峰填谷，减少能源支出，提供健康舒适的室内环境。 研究的主要内容 研究石蜡、硬脂酸丁酯二元复合相变材料的热物理性质，筛选出适用于建筑节能领域的二元相变材料 使用真空吸入法，将二元复合相变材料吸入陶粒内部孔隙中制备出相变骨料，并对相变骨料进行表面封装后， 用封装后的相变骨料配制出相变储能混凝土，同时对其传热性能进行研究。 原材料与试验方法 陶粒 密度等级 400 kg/m3，筒压强度 1.9 MPa，1 h 吸水率9.7%； 砂 中砂，细度模数 2.8； 水泥 42.5 级普通硅酸盐水泥； 减水剂 聚羧酸高效减水； 水 自来水。 试样 室温状态 相对密度 相变温度/℃ 相变潜热/(J/g) 石蜡 白色固体 0.897 54.6 196.1 硬脂酸丁酯 无色液体 0.856 19.2 136.8 1、原材料 2、试验方法 热性能测试 a、实验仪器 b、相变骨料的制备与封装 混凝土力学性能试验 传热性能试验 a、采用 DSC 方法测试，采取升温方式，测试温度从-30 ℃升温至 60 ℃，升温速率为 5 ℃/min。 b、相变骨料的制备与封装 首先将相变材料加热融化成液体，然后在负压条件下（-0.101 MPa）将相变材料吸入至事先烘干的陶粒中；将相变陶粒取出，放置于温度为 10 ℃的环境中，使骨料中相变材料凝固，然后采用环氧树脂将陶粒表面封装，待环氧树脂固化后即制得可用于配制相变混凝土的相变骨料。 ① 热性能测试 真空吸入装置 ② 混凝土力学性能试验 混凝土力学性能试验按照GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行，成型试件尺寸为 150mm×150mm×150 mm。 ③ 传热性能试验 将成型尺寸为200mm×200mm×60mm 的混凝土板垂直放于试验台上，在混凝土板的一侧使用红外灯照射给予热流，同时记录板的另一侧温度随时间的变化值（每3min记录1次），根据测试结果绘制温度与时间的曲线。 试验结果及分析 石蜡与硬脂酸丁酯复合可形成二元低共熔体系，试验按照石蜡与硬脂酸丁酯质量比为 4:6、5:5 和 6:4 进行复合得到二元复合相变材料。对二元复合相变材料进行 DSC 测试，得到 3 种二元复合相变材料的相变温度与相变潜热。 从相变潜热及市场价格考虑，应当选择相变潜热较大且较为廉价的相变材料，当石蜡与硬脂酸丁酯的比例为 6:4 时，是建筑节能用二元复合相变材料的较优选择 二元复合相变材料的热物性能 石蜡含量/% 相变温度/℃ 相变潜热/(J/g) 40 21.1 102.5 50 23.2 137.7 60 25.1 162.6 3 种二元复合相变材料热物性对比 1、二元复合相变材料的制备 2、相变储能骨料热物性能测试 使用“真空吸入法” 将石蜡与硬脂酸丁酯复合的二元相变材料吸入至陶粒中，测得相变材料在陶粒中的吸入量为 32.4%，将相变骨料粉碎成细小颗粒后进行 DSC 测试，从图可以看出相变温度提高，相变潜热增大。 相变骨料热物性测试结果 3、相变储能混凝土的配制 相变储能混凝土的抗压强度高于普通陶粒混凝土，原因是陶粒内部吸入了相变材料且表面被强度较高的环氧树脂封装，粗骨料强度的增大提高了混凝土的强度! 骨料 原材料用量/(kg/m3) 抗压强度/MPa 水泥 砂 陶粒 粉煤灰 水 减水剂 7d 8d 原始陶粒 272 652 652 58 158 5.94 20.3 27.5 相变陶粒 272 656 880 58 158 4.95 23.8 32.8 混凝土配合比及力学性能测试结果 4、相变储能混凝土的传热试验 2