[发明专利]一种压力成型水泥基相变储能砂浆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种压力成型水泥基相变储能砂浆，按质量百分比由以下组分组成：相变储能砂浆基体材料66.1％‑70.7％、定型相变材料17.7％‑23.0％、拌和用水10.9‑11.6％，上述各组份质量百分比之和为100％。本发明还公开了上述压力成型水泥基相变储能砂浆的制备方法，分别称取相变储能砂浆基体材料、定型相变材料、拌和用水，并依次倒入水泥胶砂搅拌机中搅拌，得到混合均匀的散状浆料，将散状浆料装填于压力成型试模中，匀速施压，再保持压强1.5MPa持续300s，卸载压力，在标准养护条件下养护至规定龄期。本发明提供的一种压力成型水泥基相变储能砂浆及其制备方法，解决了现有水泥基相变储能材料技术中的相变材料含量少、材料强度低、导热系数小的问题。

技术领域

本发明属于土木工程材料技术领域，具体涉及一种压力成型水泥基相变储能砂浆，还涉及该储能砂浆的制备方法。

背景技术

相变储能是利用相变材料物态变化来吸收和释放热能的，相比混凝土、石材等一般显热性材料，其具有更高的储热能力。相变石蜡是一种具有相变潜热大、热稳定性好、无过冷现象、价格低廉、材料来源广等优点的固-液相变材料，常被应用于建筑储能领域。当环境温度高于石蜡的相变温度时，石蜡发生熔化并吸收热量；而当环境温度低于相变温度时，石蜡发生凝固并释放热量。然而，受固-液物态变化特性的制约，纯石蜡难以直接应用于建筑工程中，而通常是将其作为储热功能组份与其他材料复合使用。水泥基材料是应用最为广泛的一类建筑材料，将相变石蜡与水泥基材料复合是解决将相变石蜡应用到建筑工程中的有效技术手段。由于水泥基相变储能材料是由相变材料与水泥基体共同构成，因此其既具有储热功能又具有良好的力学性能。这种“结构-功能一体化”的性能优势，可使水泥基相变储能材料以墙体材料、地坪材料等多种形式直接应有于建筑当中。然而，水泥基相变储能材料的储热能力与材料强度之间存在矛盾，表现为随着相变材料含量的增加，材料的储热能力提高，但材料强度却会显著降低。目前，水泥基相变材料的制备普遍采用浇筑成型的方法，虽然该方法工艺简单，但由其所制得的水泥基相变储能材料，通常密实度低、孔隙率大，不利于缓解材料储热能力与强度之间的矛盾，并且也不利于提升储能材料的蓄、放热效率。兼具良好的储热能力、力学强度和蓄、放热效率是水泥基相变储能材料发展的方向，也是亟待解决的工程推广应用技术瓶颈。综合国内外研究可以发现，目前水泥基相变储能材料尚存在以下不足之处：

(1)相变材料含量与力学性能的矛盾突出。

水泥基材料的成型一般采用浇筑成型方法，如水泥混凝土、水泥砂浆等。浇筑成型的材料，为了满足其施工工艺的要求，其拌和浆体一般采用较高的水灰比，但水灰比越大对强度越不利。水泥基相变储能材料的水泥含量较普通混凝土和砂浆少，并且缺少骨料支撑作用，当采用浇筑成型方法时，其强度会受到水灰比和相变材料含量的双重影响。相变材料含量与储能砂浆强度之间的突出矛盾，制约了该类材料储热性能和力学性能的协同优化，常表现为顾此失彼。文献1《复合相变储能砂浆的制备及其性能研究》(汪振双，胡敏.应用基础与工程科学学报，2016，24(2)：315-321)以复合硅酸盐水泥为胶凝材料，以石蜡为相变材料，采用浇筑成型方法，制备了一种复合相变储能砂浆，其中相变材料含量为水泥与砂总质量的5％，但28天抗压强度仅有8.0MPa。文献2《膨胀珍珠岩-石蜡相变储能砂浆的力学性能研究》(陈金平，杨权明，胡良强，刘东运.粉煤灰综合利用，2016，35(4)：34-38)以膨胀珍珠岩作为石蜡的载体，制备了定形相变材料，并将其于水泥基体复合。研究结果表明，相变材料会显著降低砂浆的强度。文献3《低熔点石蜡微胶囊掺量对相变蓄热砂浆性能的影响》(张剑，晏华，陈淑莲，王雪梅.新型建筑材料，2012，13(4)：13-16)以低熔点石蜡微胶囊为相变储能材料，制备了低熔点石蜡微胶囊相变蓄热砂浆。研究结果表明，当石蜡微胶囊的掺量超过10％时，抗压强度急剧下降，最大抗压强度不足5MPa。文献4《膨胀珍珠岩-石蜡相变储能砂浆的力学性能研究》(陈金平，杨权明，胡良强，刘东运，2016，34(4)：34-38)利用膨胀珍珠岩吸附石蜡，再将其应用到普通硅酸盐水泥当中制成相变储能砂浆，结果表明，当相变材料含量占水泥砂浆总质量的2.5％时，28天抗压强度降低14.0％。