一種高溫相變儲(chǔ)能混凝土及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高溫相變儲(chǔ)能混凝土及其制備方法，屬于節(jié)能建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著傳統(tǒng)不可再生能源的減少，能源枯竭危機(jī)日趨顯著，引起世界各國(guó)前所未有的關(guān)注。太陽(yáng)能憑其儲(chǔ)量的無限性、存在的普遍性、利用的清潔性和使用的安全性等優(yōu)勢(shì)脫穎而出，在世界各種能源增長(zhǎng)速率中名列第一。在太陽(yáng)能的利用過程中，由于受陰晴和晝夜等影響，能量的儲(chǔ)存成為突出問題。
[0003]相變儲(chǔ)能技術(shù)是一項(xiàng)新型環(huán)保節(jié)能技術(shù)，通過相變材料的物相轉(zhuǎn)變儲(chǔ)存和釋放能量。相變儲(chǔ)能可以緩解能量浪費(fèi)是合理利用能源及減輕環(huán)境污染的有效途徑，也是廣義熱能系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行重要手段。使用該技術(shù)所制備的高溫相變儲(chǔ)能混凝土具有成本低、排污低、性能穩(wěn)定、建造維護(hù)容易等優(yōu)勢(shì)，但是仍存在以下問題需要解決:(I)相變材料與混凝土基體相容性差；(2)混凝土基體導(dǎo)熱性差，導(dǎo)致其工作時(shí)效性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種與混凝土基體相容性好，導(dǎo)熱性與耐高溫性能好，工作時(shí)效性高的高溫相變儲(chǔ)能混凝土。
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供了一種高溫相變儲(chǔ)能混凝土的制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高溫相變儲(chǔ)能混凝土，是由以下重量百分比的原料組成的:硅酸鹽水泥10-16%、銅渣微粉8-15%、銅渣微粒33-42%、相變球粒22-35%、聚羧酸減水劑0.1_1%、水6-11.9% ；所述的，相變球粒是由以下步驟制備得到的:
(1)按重量百分比依次稱取各物質(zhì):水10-18%、聚羧酸減水劑3-5%、鋁酸鹽水泥32-50%、石墨粉 21-41%、納米 Si028-12% ；
(2)將減水劑加至5-10%的水中，攪拌均勻，再加入鋁酸鹽水泥和石墨粉，攪拌15-35s，再加入納米S12和剩余的水，攪拌均勾，得濕粉；
(3)按照7:3的重量比稱取NaNOJg變材料和濕粉，并用濕粉包裹相變材料，造粒，蒸養(yǎng)，烘干至恒重，得相變球粒。
[0007]所述的，相變球粒的直徑為2_4cm。
[0008]所述的，造粒的壓力2-6MPa，蒸養(yǎng)溫度40_60°C，蒸養(yǎng)時(shí)間4_8h，烘干溫度105°C。
[0009]所述的，銅渣微粉的化學(xué)成分主要為:Fe 30-45%、Fe20315_25%和S12 20-28%,比表面積為 450-600cm2/g。
[0010]所述的，銅渣微粒的化學(xué)成分主要為:Fe 30-45%、Fe20315_25%和S12 20_28%，粒徑 2_8mmο
[0011]—種高溫相變儲(chǔ)能混凝土的制備方法，是由以下步驟制備得到的: (1)按照重量百分比稱取以下原料:硅酸鹽水泥10-16%、銅渣微粉8-15%、銅渣微粒33-42%、相變球粒 22-35%、減水劑 0.1_1%、水 6-11.9% ；
(2)將各原料加至水中，攪拌均勻，得混合料；
(3)將混合料裝入到模具中，硬化成型，20-40°C和40-80%相對(duì)濕度條件下養(yǎng)護(hù)7_10天，得高溫相變儲(chǔ)能混凝土。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
(1)本發(fā)明的高溫相變儲(chǔ)能混凝土中相變球粒與混凝土有機(jī)的結(jié)合，形成了一種新型的混凝土材料；
(2)本發(fā)明用水泥基材料包裹相變材料并壓制成球粒狀作粗骨料，相變球粒表層的水泥基材料與混凝土基體皆為膠凝材料，因此，兩者的整體性和相容性好，有效解決了相變材料與混凝土基體相容性差的問題；
(3)本發(fā)明的相變球粒以耐尚溫招酸鹽水泥基材料包裹，有效地防止其尚溫開裂，提尚了混凝土耐高溫性能；
(4)本發(fā)明的高溫相變儲(chǔ)能混凝土中添加銅渣微粉和銅渣微粒作為摻合料和細(xì)骨料，有效改善混凝土的導(dǎo)熱性，提高了工作實(shí)效性；
(5)本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單方便，成本低廉。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0014]實(shí)施例1
一種高溫相變儲(chǔ)能混凝土，是由以下步驟制備得到的:
Cl)按照重量百分比稱取以下原料:硅酸鹽水泥16%、銅渣微粉8%、銅渣微粒42%、相變球粒22%、聚羧酸減水劑0.1%、水11.9% ；
(2)將各原料加至水中，攪拌均勻，得混合料；
(3)將混合料裝入到模具中，硬化成型，20-40°C和40-80%相對(duì)濕度條件下養(yǎng)護(hù)7_10天，得高溫相變儲(chǔ)能混凝土。
[0015]所述的，相變球粒是由以下步驟制備得到的:
(O按重量百分比依次稱取各物質(zhì):水18%、聚羧酸減水劑3%、鋁酸鹽水泥50%、石墨粉21%、納米 Si028% ；
(2)將減水劑加至10%的水中，攪拌均勻，再加入鋁酸鹽水泥和石墨粉，攪拌15-35s，再加入納米S12和剩余的水，攪拌均勾，得濕粉；
(3)按照7:3的重量比稱取NaNO3相變材料和濕粉，并用濕粉包裹相變材料，2_6MPa條件下造粒，40-60°C條件下蒸養(yǎng)4-8h，105°C烘干至恒重，得直徑為2-4cm的相變球粒。
[0016]所述的，銅渣微粉的化學(xué)成分主要為:Fe 30-45%、Fe20315_25%和S12 20-28%,比表面積為 450-600cm2/g。
[0017]所述的，銅渣微粒的化學(xué)成分主要為:Fe 30-45%、Fe20315_25%和S12 20_28%，粒徑 2_8mmο
[0018]將相變儲(chǔ)能混凝土在50~400 °C升降溫循環(huán)50次表面未見裂紋；按照GB/T50107-2010《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)得經(jīng)歷50~400°C升降溫循環(huán)50次后混凝土 28天抗壓強(qiáng)度損失率為6.2%。采用混凝土導(dǎo)熱系數(shù)儀器測(cè)得相變儲(chǔ)能混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為
2.98 W/mK0
[0019]實(shí)施例2
一種高溫相變儲(chǔ)能混凝土，是由以下步驟制備得到的:
(1)按照重量百分比稱取以下原料:硅酸鹽水泥13%、銅渣微粉11%、銅渣微粒37%、相變球粒29%、聚羧酸減水劑0.5%、水9.5% ；
(2)將各原料加至水中，攪拌均勻，得混合料；
(3)將混合料裝入到模具中，硬化成型，20-40°C和40-80%相對(duì)濕度條件下養(yǎng)護(hù)7_10天，得高溫相變儲(chǔ)能混凝土。
[0020]所述的，相變球粒是由以下步驟制備得到的:
(O按重量百分比依次稱取各物質(zhì):水15%、聚羧酸減水劑4%、鋁酸鹽水泥41%、石墨粉30%、納米 S1210% ；
(2)將減水劑加至8%的水中，攪拌均勻，再加入鋁酸鹽水泥和石墨粉，攪拌15-35s，再加入納米S12和剩余的水，攪拌均勾，得濕粉；
(3)按照7:3的重量比稱取NaNO3相變材料和濕粉，并用濕粉包裹相變材料，2_6MPa條件下造粒，40-60°C條件下蒸養(yǎng)4-8h，105°C烘干至恒重，得直徑為2-4cm的相變球粒。
[0021]所述的，銅渣微粉的化學(xué)成分主要為:Fe 30-45%、Fe20315_25%和S12 20-28%,比表面積為 450-600cm2/g。
[0022]所述的，銅渣微粒的化學(xué)成分主要為:Fe 30-45%、Fe20315_25%和S12 20_28%，粒徑 2_8mmο
[0023]將相變儲(chǔ)能混凝土在50-400 °C升降溫循環(huán)50次表面未見裂紋；按照GB/T50107-2010《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)得經(jīng)歷50-400°C升降溫循環(huán)50次后混凝土 28天抗壓強(qiáng)度損失率為7.1%。采用混凝土導(dǎo)熱系數(shù)儀器測(cè)得相變儲(chǔ)能混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為
3.09W/mKo
[0024]實(shí)施例3
一種高溫相變儲(chǔ)能混凝土，是由以下步驟制備得到的:
(1)按照重量百分比稱取以下原料:硅酸鹽水泥10%、銅渣微粉15%、銅渣微粒33%、相變球粒35%、聚羧酸減水劑1%、水6% ；
(2)將各原料加至水中，攪拌均勻，得混合料；
(3)將混合料裝入到模具中，硬化成型，20-40°C和40-80%相對(duì)濕度條件下養(yǎng)護(hù)7_10天，得高溫相變儲(chǔ)能混凝土。
[0025]所述的，相變球粒是由以下步驟制備得到的:
(O按重量百分比依次稱取各物質(zhì):水10%、聚羧酸減水劑5%、鋁酸鹽水泥32%、石墨粉41%、納米 S1212% ；
(2)將減水劑加至5%的水中，攪拌均勻，再加入鋁酸鹽水泥和石墨粉，攪拌15-35s，再加入納米S12和剩余的水，攪拌均勾，得濕粉；
(3)按照7:3的重量比稱取NaNO3相變材料和濕粉，并用濕粉包裹相變材料，2_6MPa條件下造粒，40-60°C條件下蒸養(yǎng)4-8h，105°C烘干至恒重，得直徑為2-4cm的相變球粒。
[0026]所述的，銅渣微粉的化學(xué)成分主要為:Fe 30-45%、Fe20315_25%和S12 20-28%,比表面積為 450-600cm2/g。
[0027]所述的，銅渣微粒的化學(xué)成分主要為:Fe 30-45%、Fe20315_25%和S12 20_28%，粒徑 2_8mmο
[0028]將相變儲(chǔ)能混凝土在50-400 °C升降溫循環(huán)50次表面未見裂紋；按照GB/T50107-2010《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)得經(jīng)歷50-400°C升降溫循環(huán)50次后混凝土 28天抗壓強(qiáng)度損失率為7.8%。采用混凝土導(dǎo)熱系數(shù)儀器測(cè)得相變儲(chǔ)能混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為
3.14 W/mK0
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高溫相變儲(chǔ)能混凝土，其特征在于，是由以下重量百分比的原料組成的:硅酸鹽水泥10-16%、銅渣微粉8-15%、銅渣微粒33-42%、相變球粒22_35%、聚羧酸減水劑0.1_1%、7X6-11.9% ； 所述相變球粒是由以下步驟制備得到的: (1)按重量百分比依次稱取各物質(zhì):水10-18%、聚羧酸減水劑3-5%、鋁酸鹽水泥32-50%、石墨粉21-41%、納米 S12 8-12% ； (2)將減水劑加至5-10%的水中，攪拌均勻，再加入鋁酸鹽水泥和石墨粉，攪拌15-35s，再加入納米S12和剩余的水，攪拌均勾，得濕粉； (3)按照7:3的重量比稱取NaNOJg變材料和濕粉，并用濕粉包裹相變材料，造粒，蒸養(yǎng)，烘干至恒重，得相變球粒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫相變儲(chǔ)能混凝土，其特征在于，所述相變球粒的直徑為2_4cm03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫相變儲(chǔ)能混凝土，其特征在于，所述造粒的壓力2-6MPa，蒸養(yǎng)溫度40-60°C，蒸養(yǎng)時(shí)間4-8h，烘干溫度105°C。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫相變儲(chǔ)能混凝土，其特征在于，所述銅渣微粉的化學(xué)成分主要為:Fe 30-45%、Fe20315_25% 和 S12 20-28%，比表面積為 450_600cm2/g。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫相變儲(chǔ)能混凝土，其特征在于，所述銅渣微粒的化學(xué)成分主要為:Fe 30-45%、Fe20315-25% 和 S12 20-28%，粒徑 2_8mm。6.—種權(quán)利要求1所述的高溫相變儲(chǔ)能混凝土的制備方法，其特征在于，是由以下步驟制備得到的: Cl)按照重量百分比稱取以下原料:硅酸鹽水泥10-16%、銅渣微粉8-15%、銅渣微粒33-42%、相變球粒22-35%、減水劑 0.1_1%、水 6-11.9% ； (2)將各原料加至水中，攪拌均勻，得混合料； (3)將混合料裝入到模具中，硬化成型，20-40°C和40-80%相對(duì)濕度條件下養(yǎng)護(hù)7_10天，得高溫相變儲(chǔ)能混凝土。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫相變儲(chǔ)能混凝土及其制備方法，是由以下重量百分比的原料組成的：硅酸鹽水泥10-16%、銅渣微粉8-15%、銅渣微粒33-42%、相變球粒22-35%、聚羧酸減水劑0.1-1%、水6-11.9%。本發(fā)明的高溫相變儲(chǔ)能混凝土中相變球粒與混凝土有機(jī)的結(jié)合，整體性和相容性好，提高了混凝土耐高溫性能；添加銅渣微粉和銅渣微粒作為摻合料和細(xì)骨料，有效改善混凝土的導(dǎo)熱性，提高工作實(shí)效性。本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單方便，成本低廉。
【IPC分類】C04B28/04, C04B24/24, C04B14/34, C09K5/00
【公開號(hào)】CN105110731
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510475148
【發(fā)明人】宮晨琛, 胡大峰, 蘆令超, 王守德, 程新
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月6日