[发明专利]一种适用于寒区工程的相变储能砂浆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于寒区工程的相变储能砂浆及其制备方法，该砂浆由以下材料组成：水泥540份、砂1278份、复合相变材料10.8～32.4份、水270份、减水剂2.7份，以重量份数计；本发明制备的一种相变储能砂浆，该砂浆具有良好的力学性能、导热性能、保温隔热性能和抗冻融性能，同时克服了相变材料在水泥基材料中的泄露问题，为砂浆抗冻融性能提升提供了新方法。而且制备的相变储能砂浆不需要额外的设备和人工能源供应，只是利用自然界现有的能源，符合可持续发展的目标要求。

技术领域

本发明属于高寒区建筑材料制造技术领域，特别涉及一种适用于寒区工程的相变储能砂浆及其制备方法。

背景技术

由于我国地大物博，季节性冻土和多年冻土面积分别占全国大陆面积的53.5％和21.5％，出现地区气候多变，工程结构寿命区别较大。尤其是我国的西北和东北寒冷地区，温度较低且持续时间较长，

例如，新疆地区冬季气温在-10～-40℃左右，且年负温持续时间约为130天；东北地区(长春)每年的冰冻日数(气温低于0℃)平均约150天，水泥基材料冻融循环次数多达120天。这些地区昼夜温差较大，建筑物冻深较厚，使得寒区工程普遍存在严重的冻害问题。

近年来，有人提议使用低温相变材料来提升水泥基材料的抗冻性能。其原理是，当环境温度低于相变材料熔点时，相变材料通过固化释放其质量中储存的热量来防止基体温度的突然下降。但是，其自身存在缺陷，难以应用于寒区工程。其一是相变起始温度应大于0℃，由于水泥基材料所处温度低于0℃时，其孔隙中的水会冻结，而水在冻结为冰时体积膨胀约9％，使得水泥基材料中产生膨胀压力，当膨胀压力超过其抗拉强度，在界面过渡区会产生孔隙造成混凝土开裂。其二是相变材料存在热晗值较低，无法为寒区工程温度的骤降提供足够的缓解时间。其三就是强度不足，由于相变材料在掺入砂浆过程中，存在泄露问题会抑制水泥水化反应，在建筑物工程早期使用时存在强度不足的风险。因此，这些缺陷的存在限制了相变储能砂浆在寒区工程中的推广应用，需要研发兼具强度高、保温性能好、抗冻能力强等性能的新型相变储能砂浆。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于寒区工程的相变储能砂浆及其制备方法，解决了背景技术中的问题，本发明用于寒区工程的砂浆抗冻性能优异，可克服砂浆冻融性能差、隔热性能差、开裂、起壳等问题，且具有良好的保温、抗冻等性能。

本发明的目的是采用如下技术方案实现的：

一种适用于寒区工程的相变储能砂浆，包括以下重量份的原料：水泥540份、砂1278份、复合相变材料10.8～32.4份、水270份、减水剂2.7份。

进一步的，所述适用于寒区工程的相变储能砂浆，包括以下重量份的原料：水泥540份、砂1278份、复合相变储能材料21.6份、水270份、减水剂2.7份。

进一步的，所述的复合相变材料，由正十四烷、膨胀石墨组成，其中，正十四烷和膨胀石墨的质量比为13:1。

进一步的，所述的膨胀石墨的制备方法为：采用微波炉法制备膨胀石墨，将干燥后的可膨胀石墨放入微波炉中700W煅烧40s，即可得到膨胀倍率为250倍的膨胀石墨，所得膨胀石墨的堆积密度为4㎏/m³。

进一步的，所述的复合相变储能材料的制备方法为：将干燥处理后的膨胀石墨和正十四烷按一定比例称取，放入容器中，搅拌2h后，关闭搅拌，将得到的复合相变材料放入60℃鼓风干燥箱中4h备用。

进一步的，该膨胀石墨为可膨胀250倍的可膨胀石墨。

进一步的，该水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。

进一步的，所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂。

进一步的，所述的相变材料为正十四烷。