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CN105621987B - 一种高温相变储能混凝土的制备方法 - Google Patents

一种高温相变储能混凝土的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高温相变储能混凝土的制备方法，是由以下步骤制备得到的：将相变球粒与钢渣骨料混合均匀，制备堆积骨料；将水泥、钢渣微粉、石墨粉和水混合均匀，得灌浆料；将灌浆料均匀喷洒在堆积骨料上方，负压抽滤，至灌浆料充满堆积骨料，养护，得到高温相变储能混凝土。本发明制备的高温相变储能混凝土导热性、耐高温性好、耐久性好、不易开裂。

Description

一种高温相变储能混凝土的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高温相变储能混凝土的制备方法，属于节能建筑材料技术领域。
背景技术
相变储能材料是近年来国内外在能源利用和材料科学方面开发研究的热点之一。相变储能又称为潜热式储能，是利用相变潜热方式在温度不变的情况下储能的材料，其原理是利用相变材料发生相态的变化或者结构转变时由于吸收/释放能量而进行储/放热，特点为：储热密度大、储/放热过程是在恒温的条件下进行、储/放热速率具有可控性等。在上述储/放热过程中，相变材料是实现相变储热的介质，其在温度高于相变点时吸收热量从而发生相变即融化储热过程；当温度下降、低于相变点时，发生逆向相变即凝固放热过程。利用相变材料的这种蓄热、放热的作用，可以调节周围环境的温度，因此，相变储能材料在建筑供暖、空调等领域有着广阔的前景。
相变储能可以缓解能量浪费，是合理利用能源及减轻环境污染的有效途径，也是广义热能系统优化运行重要手段。使用该技术所制备的高温相变储能混凝土被期望具有成本低、排污低、性能稳定、建造维护容易等优势，但是由于混凝土为气-液-固三相材料，现有的研究将相变储能材料融化后与多孔颗粒混合，在真空或非真空条件下，使相变储能材料渗入到多孔颗粒内，形成相变储能骨料，易使混凝土由于内部受热不均匀而导致微裂纹产生，甚至开裂，导热性差，严重限制高温下的服役耐久性。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种简单方便的高温相变储能混凝土的制备方法，该方法制备的高温相变储能混凝土的导热性、耐高温性好、耐久性好、不易开裂。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种高温相变储能混凝土的制备方法，是由以下步骤制备得到的：
1）将重量百分比为10-30%相变球粒与70-90%钢渣骨料混合均匀，然后在2-4MPa下加压30-180s成型，得堆积骨料；
2）按照重量百分比将水泥5-15%、钢渣微粉50-70%、石墨粉5-15%和水10-30%混合均匀，得灌浆料；
3）将灌浆料均匀喷洒在堆积骨料上方，在2-4MPa负压条件下从堆积骨料下方抽滤，至灌浆料充满堆积骨料，养护1-5h，得到高温相变储能混凝土。
所述的，相变球粒为硝酸钠球粒，直径为2-8mm。
所述的，钢渣骨料的直径为2-4cm。
所述的，钢渣微粉的比表面积为600-700m2/Kg。
所述的，养护的条件为40-60℃，相对湿度60-95%。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过抽滤的方法使得灌浆料充满堆积骨料，钢渣微粉和石墨在高温相变储能混凝土中分布均匀，大大改善混凝土内部的导热均匀性，提高混凝土吸热放热的工作时效性，有效地避免内部受热不均匀造成内应力而导致开裂，进而影响混凝土的整体性能。
（2）与常规混凝土混料搅拌工艺相比，本发明通过对堆积骨料加压和灌浆料抽滤，显著提高混凝土的结构致密度，降低了硝酸钠球粒在水中的溶解量，提高混凝土的蓄热能力。
（3）本发明制备的高温相变储能混凝土导热性、耐高温性好、耐久性好、不易开裂。
（4）本发明的制备方法简单方便，适合大规模推广使用。
具体实施方式
本发明的钢渣骨料和钢渣微粉取自济南某炼钢厂，主要化学成分为Al2O3、CaO、SiO2、MgO和Fe2O3。
实施例1
一种高温相变储能混凝土的制备方法，是由以下步骤制备得到的：
1）将重量百分比为30%相变球粒与70%钢渣骨料混合均匀，然后在2MPa下加压180s成型，得堆积骨料；
2）按照重量百分比将水泥5%、钢渣微粉70%、石墨粉15%和水10%混合均匀，得灌浆料；
3）将灌浆料均匀喷洒在堆积骨料上方，在2MPa负压条件下从堆积骨料下方抽滤，至灌浆料充满堆积骨料，60℃、相对湿度60%条件下养护5h，得到高温相变储能混凝土。
所述相变球粒为硝酸钠球粒，直径为2mm。
所述钢渣骨料的直径为4cm。
所述钢渣微粉的比表面积为600m2/Kg。
按照GB/T50107-2010《混凝土强度检验评定标准》测得经历50-400℃升降温循环50次后本实施例高温相变储能混凝土28天抗压强度损失率为8.3%，且混凝土未见裂缝。采用混凝土导热系数仪器测得本实施例高温相变储能混凝土的导热系数为2.08W/mK。
实施例2
一种高温相变储能混凝土的制备方法，是由以下步骤制备得到的：
1）将重量百分比为20%相变球粒与80%钢渣骨料混合均匀，然后在3MPa下加压100s成型，得堆积骨料；
2）按照重量百分比将水泥10%、钢渣微粉60%、石墨粉10%和水20%混合均匀，得灌浆料；
3）将灌浆料均匀喷洒在堆积骨料上方，在3MPa负压条件下从堆积骨料下方抽滤，至灌浆料充满堆积骨料，50℃、相对湿度75%条件下养护3h，得到高温相变储能混凝土。
所述相变球粒为硝酸钠球粒，直径为5mm。
所述钢渣骨料的直径为3cm。
所述钢渣微粉的比表面积为650m2/Kg。
按照GB/T50107-2010《混凝土强度检验评定标准》测得经历50-400℃升降温循环50次后本实施例高温相变储能混凝土28天抗压强度损失率为12.8%，且未见裂缝。采用混凝土导热系数仪器测得本实施例高温相变储能混凝土的导热系数为1.65W/mK。
实施例3
一种高温相变储能混凝土的制备方法，是由以下步骤制备得到的：
1）将重量百分比为10%相变球粒与90%钢渣骨料混合均匀，然后在4MPa下加压30s成型，得堆积骨料；
2）按照重量百分比将水泥15%、钢渣微粉50%、石墨粉5%和水30%混合均匀，得灌浆料；
3）将灌浆料均匀喷洒在堆积骨料上方，在4MPa负压条件下从堆积骨料下方抽滤，至灌浆料充满堆积骨料，40℃、相对湿度95%条件下养护1h，得到高温相变储能混凝土。
所述相变球粒为硝酸钠球粒，直径为8mm。
所述钢渣骨料的直径为2cm。
所述钢渣微粉的比表面积为700m2/Kg。
按照GB/T50107-2010《混凝土强度检验评定标准》测得经历50-400℃升降温循环50次后本实施例高温相变储能混凝土28天抗压强度损失率为12.6%，且未见裂缝。采用混凝土导热系数仪器测得本实施例高温相变储能混凝土的导热系数为1.41W/mK。
实施例4
一种高温相变储能混凝土的制备方法，是由以下步骤制备得到的：
1）将重量百分比为20%相变球粒与80%钢渣骨料混合均匀，得堆积骨料；
2）按照重量百分比将水泥10%、钢渣微粉60%、石墨粉10%和水20%混合均匀，得灌浆料；
3）将堆积骨料和灌浆料混合均匀，成型，50℃、相对湿度75%条件下养护3h，得到高温相变储能混凝土。
所述相变球粒为硝酸钠球粒，直径为5mm。
所述钢渣骨料的直径为3cm。
所述钢渣微粉的比表面积为650m2/Kg。
按照GB/T50107-2010《混凝土强度检验评定标准》测得经历50-400℃升降温循环50次后本实施例高温相变储能混凝土28天抗压强度损失率为31.7%，且混凝土出现肉眼可见的裂缝。采用混凝土导热系数仪器测得本实施例高温相变储能混凝土的导热系数为0.82W/mK。

Claims (5)

1.一种高温相变储能混凝土的制备方法，其特征在于，是由以下步骤制备得到的：
1）将重量百分比为10-30%相变球粒与70-90%钢渣骨料混合均匀，然后在2-4MPa下加压30-180s成型，得堆积骨料；
2）按照重量百分比将水泥5-15%、钢渣微粉50-70%、石墨粉5-15%和水10-30%混合均匀，得灌浆料；
3）将灌浆料均匀喷洒在堆积骨料上方，在2-4MPa负压条件下从堆积骨料下方抽滤，至灌浆料充满堆积骨料，养护1-5h，得到高温相变储能混凝土。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述相变球粒为硝酸钠球粒，直径为2-8mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钢渣骨料的直径为2-4cm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钢渣微粉的比表面积为600-700m2/Kg。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述养护的条件为40-60℃，相对湿度60-95%。
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