[发明专利]一种热功能混凝土砌块

说明书

本发明实施例提供一种热功能混凝土砌块，所述热功能混凝土砌块由混凝土支撑框架和复合相变储能材料组成，所述复合相变储能材料作为内芯，整体或分块设于所述混凝土支撑框架的内部；所述复合相变储能材料由相变材料自发浸渗到多孔陶瓷载体中获得。本发明实施例提供的热功能混凝土砌块先将相变材料自发浸渗到多孔陶瓷载体中获得复合相变储能材料，再将复合相变储能材料作为内芯设于混凝土支撑框架的内部，使混凝土支撑框架在产品受载过程中起到支撑作用，从而具有机械性能良好、相变材料含量高、储能密度高、成本低廉、热稳定性良好等优点，在建筑隔热保温等领域具有极大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及材料科学与工程技术领域，尤其涉及一种热功能混凝土砌块。

背景技术

潜热储能是利用材料在物态变化(如凝固，融化等)时储存或释放大量热能以实现能量储存的方式，其材料统称为相变储能材料(后简称相变材料)。在应用过程中，相变材料在其本身发生相变的过程中，吸收环境的热(冷)量，并在需要时向环境放出热(冷)量，从而达到控制周围环境温度的目的。通过相变材料的相变潜热来实现能量储存和利用，有助于开发环保节能型复合材料，是近年来材料科学和能源利用领域中的研究热点。相变材料在相变过程中具有较高的储能密度、近乎恒定的温度和良好的热物稳定性等优点，可有效实现能源供需时间的匹配，因此该材料在建筑节能领域具有巨大的应用潜力。

目前，相变材料与建材基体的结合工艺，主要有以下几种方法：一是通过浸泡将相变材料渗入多孔的建材基体(如骨料或水泥混凝土试块等)中，如申请号为200610052472.7的专利申请中，先将相变材料浸渗入多孔骨料，再以其替代骨料砂粒制备热功能混凝土；二是将相变材料密封后置入建筑材料中，例如将小的球形相变材料颗粒封装在薄的高分子聚乙烯膜中，然后再加入基材；三是将相变材料直接与建筑材料混合，以制备热功能复合混凝土。

但是，第一种方法中相变骨料作为混凝土材料的受载组分在服役过程受应力作用而变形，多孔骨料因其较差的力学强度和韧性，极易在受载情况下崩坏形成缺陷，这种缺陷会随多孔骨料与混凝土边界扩展从而形成裂纹，最终造成复合材料的强度低于标准混凝土材料。第二种方法则会影响建材的机械性能或者防火性能，且采用封装技术增加了生产成本，不宜大规模的推广和应用，实用化前景堪忧。第三种方法所采用的混凝土孔隙率较低，且孔隙较小无法保证复合材料的热学性能，另外通过添加发泡剂制得的多孔混凝土载体普遍性能较差，无法满足实用需求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明实施例提供一种热功能混凝土砌块，该热功能混凝土砌块机械性能优良、储能密度高、储能效率高、成本低廉、环境效益好，在储能、隔热、保温等领域具有极大的应用潜力。

本发明实施例提供一种热功能混凝土砌块，由混凝土支撑框架和复合相变储能材料组成，所述复合相变储能材料作为内芯，整体或分块设于所述混凝土支撑框架的内部；所述复合相变储能材料由相变材料自发浸渗到多孔陶瓷载体中获得。

本发明实施例一改往常的相变材料与建材基体的结合工艺，而采取先将相变材料自发浸渗到多孔陶瓷载体中获得复合相变储能材料，使相变材料在熔化时也不会从多孔陶瓷载体中流出，从而解决相变材料的泄露、相分离以及腐蚀性问题；而本发明实施例中的混凝土支撑框架可以在产品受载过程中起到支撑作用，避免作为内芯的复合相变储能材料直接受力，增强产品的稳定性。经测试，该热功能混凝土砌块机械性能优良、储能密度高、储能效率高、成本低廉、环境效益好，在储能、隔热、保温等领域具有极大的应用潜力。

其中，混凝土支撑框架的制备同常规混凝土砌块制备，只是制备模具稍有差异，需留有放置内芯的位置。具体制备可以如下：以砂、生石灰和水泥为主要原料，以脱硫石膏为调节材料，按一定配合比与水搅拌成混合料浆，把浆料倒入空心砌块模具中，通过自然凝固成型，并在蒸汽条件下养护后获得混凝土支撑框架。

根据本发明实施例提供的热功能混凝土砌块，所述复合相变储能材料占所述热功能混凝土砌块的质量分数为30～75％。