相變儲能混凝土的制備
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采用相變儲能材料是建筑節能的一個重要手段。相變儲能材料應用在混凝土中可以使這一傳統的最大宗的建筑結構材料具有相變調溫功能。利用它作為外墻體材料,有利于控制室內溫度的穩定,從而改善…
采用相變儲能材料是建筑節能的一個重要手段。相變儲能材料應用在混凝土中可以使這一傳統的最大宗的建筑結構材料具有相變調溫功能。利用它作為外墻體材料,有利于控制室內溫度的穩定,從而改善熱舒適性,具有明顯的節能效果,而且相變儲能混凝土還具有較好的隔熱能力及阻燃性能。同時,相變儲能混凝土能有效降低混凝土內部溫升速率,有利于解決混凝土因為水泥水化熱所引起的早期開裂。
制備相變儲能混凝土的方法就是將相變材料加入到混凝土中,使它們成為整體。目前,制備相變儲能混凝土的技術方式主要有三種:直接浸漬技術;抽真空吸附技術;直接混合技術。直接浸漬技術是將多孔混凝土直接放入裝滿液態相變材料的容器中。這種方法適用于具有較高孔隙率的混凝土。抽真空吸附技術是先對多孔混凝土材料進行抽真空,再將要添加的液態相變材料加入到抽真空之后的多孔混凝土材料中,最后打開氣閥,依靠大氣壓力將液態的相變材料壓進多孔混凝土材料中。抽真空吸附技術可使混凝土對相變材料的吸收率更高。直接混合法是將相變材料添加到多孔陶粒、空心小球等載體內直接與建材基體混合,如將相變材料吸入半流動性的硅石細粉中,然后摻入建材基體中。直接混合方法的優點在于工藝簡單,性質更均勻,更易于做成各種形狀和大小的建筑構件,以滿足不同的需要。
制備相變儲能混凝土需要注意幾個問題。第一,必須解決相變材料從載體中滲漏的問題。目前比較理想的處理方法是將相變材料放在特定的膠囊內:一種方法是在液滴或固體顆粒表面形成一層連續的薄膜狀聚合材料;另一種方法是將相變材料加入到一個相對較大的載體內(如泡沫金屬、金屬盒、多孔材料等),這種包有相變材料的載體稱為宏膠囊,然后將宏膠囊與混凝土復合形成相變儲能混凝土。第二,必須保證材料的導熱性和蓄熱能力。大部分相變材料最大的缺點就是導熱性差,這樣會導致在溫度較低時,外部的相變材料先放熱固化,而內部的依然保持液體形態,從而阻止內部熱量向外傳遞,引起邊緣凝固現象。目前解決相變材料導熱性差的方法主要有兩種:一種是直接在相變材料中加入高導熱性物質,比如在相變材料中加入石墨,石墨粉添加20%(質量分數)時,能使定形相變材料的導熱系數提高好幾倍;另一種是使用導熱系數高的容器或者在相變材料中加入金屬介質。第三,必須注意在混凝土中加入相變材料后對混凝土的力學性能產生的影響。一般來說,混凝土在加入相變材料后強度有所降低,但應使最終抗壓強度和抗拉強度仍能滿足要求。試驗表明,采用復合相變材料和微膠囊相變材料比采用單種相變材料對實際應用中大體積混凝土強度的影響較小,在實際工程應用中是可行的。
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