CN105110731A - 一种高温相变储能混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种高温相变储能混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高温相变储能混凝土及其制备方法，是由以下重量百分比的原料组成的：硅酸盐水泥10-16%、铜渣微粉8-15%、铜渣微粒33-42%、相变球粒22-35%、聚羧酸减水剂0.1-1%、水6-11.9%。本发明的高温相变储能混凝土中相变球粒与混凝土有机的结合，整体性和相容性好，提高了混凝土耐高温性能；添加铜渣微粉和铜渣微粒作为掺合料和细骨料，有效改善混凝土的导热性，提高工作实效性。本发明的制备方法简单方便，成本低廉。

Description

一种高温相变储能混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高温相变储能混凝土及其制备方法，属于节能建筑材料技术领域。
背景技术
随着传统不可再生能源的减少，能源枯竭危机日趋显著，引起世界各国前所未有的关注。太阳能凭其储量的无限性、存在的普遍性、利用的清洁性和使用的安全性等优势脱颖而出，在世界各种能源增长速率中名列第一。在太阳能的利用过程中，由于受阴晴和昼夜等影响，能量的储存成为突出问题。
相变储能技术是一项新型环保节能技术，通过相变材料的物相转变储存和释放能量。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具有成本低、排污低、性能稳定、建造维护容易等优势，但是仍存在以下问题需要解决：（1）相变材料与混凝土基体相容性差；（2）混凝土基体导热性差，导致其工作时效性低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种与混凝土基体相容性好，导热性与耐高温性能好，工作时效性高的高温相变储能混凝土。
本发明的另一个目的在于提供了一种高温相变储能混凝土的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种高温相变储能混凝土，是由以下重量百分比的原料组成的：硅酸盐水泥10-16%、铜渣微粉8-15%、铜渣微粒33-42%、相变球粒22-35%、聚羧酸减水剂0.1-1%、水6-11.9%；
所述的，相变球粒是由以下步骤制备得到的：
（1）按重量百分比依次称取各物质：水10-18%、聚羧酸减水剂3-5%、铝酸盐水泥32-50%、石墨粉21-41%、纳米SiO28-12%；
（2）将减水剂加至5-10%的水中，搅拌均匀，再加入铝酸盐水泥和石墨粉，搅拌15-35s，再加入纳米SiO2和剩余的水，搅拌均匀，得湿粉；
（3）按照7:3的重量比称取NaNO3相变材料和湿粉，并用湿粉包裹相变材料，造粒，蒸养，烘干至恒重，得相变球粒。
所述的，相变球粒的直径为2-4cm。
所述的，造粒的压力2-6MPa，蒸养温度40-60℃，蒸养时间4-8h，烘干温度105℃。
所述的，铜渣微粉的化学成分主要为：Fe30-45%、Fe2O315-25%和SiO220-28%，比表面积为450-600cm2/g。
所述的，铜渣微粒的化学成分主要为：Fe30-45%、Fe2O315-25%和SiO220-28%，粒径2-8mm。
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）按照重量百分比称取以下原料：硅酸盐水泥10-16%、铜渣微粉8-15%、铜渣微粒33-42%、相变球粒22-35%、减水剂0.1-1%、水6-11.9%；
（2）将各原料加至水中，搅拌均匀，得混合料；
（3）将混合料装入到模具中，硬化成型，20-40℃和40-80%相对湿度条件下养护7-10天，得高温相变储能混凝土。
本发明的有益效果：
（1）本发明的高温相变储能混凝土中相变球粒与混凝土有机的结合，形成了一种新型的混凝土材料；
（2）本发明用水泥基材料包裹相变材料并压制成球粒状作粗骨料，相变球粒表层的水泥基材料与混凝土基体皆为胶凝材料，因此，两者的整体性和相容性好，有效解决了相变材料与混凝土基体相容性差的问题；
（3）本发明的相变球粒以耐高温铝酸盐水泥基材料包裹，有效地防止其高温开裂，提高了混凝土耐高温性能；
（4）本发明的高温相变储能混凝土中添加铜渣微粉和铜渣微粒作为掺合料和细骨料，有效改善混凝土的导热性，提高了工作实效性；
（5）本发明的制备方法简单方便，成本低廉。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种高温相变储能混凝土，是由以下步骤制备得到的：
（1）按照重量百分比称取以下原料：硅酸盐水泥16%、铜渣微粉8%、铜渣微粒42%、相变球粒22%、聚羧酸减水剂0.1%、水11.9%；
（2）将各原料加至水中，搅拌均匀，得混合料；
（3）将混合料装入到模具中，硬化成型，20-40℃和40-80%相对湿度条件下养护7-10天，得高温相变储能混凝土。
所述的，相变球粒是由以下步骤制备得到的：
（1）按重量百分比依次称取各物质：水18%、聚羧酸减水剂3%、铝酸盐水泥50%、石墨粉21%、纳米SiO28%；
（2）将减水剂加至10%的水中，搅拌均匀，再加入铝酸盐水泥和石墨粉，搅拌15-35s，再加入纳米SiO2和剩余的水，搅拌均匀，得湿粉；
（3）按照7:3的重量比称取NaNO3相变材料和湿粉，并用湿粉包裹相变材料，2-6MPa条件下造粒，40-60℃条件下蒸养4-8h，105℃烘干至恒重，得直径为2-4cm的相变球粒。
所述的，铜渣微粉的化学成分主要为：Fe30-45%、Fe2O315-25%和SiO220-28%，比表面积为450-600cm2/g。
所述的，铜渣微粒的化学成分主要为：Fe30-45%、Fe2O315-25%和SiO220-28%，粒径2-8mm。
将相变储能混凝土在50~400℃升降温循环50次表面未见裂纹；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次后混凝土28天抗压强度损失率为6.2%。采用混凝土导热系数仪器测得相变储能混凝土的导热系数为2.98W/mK。
实施例2
一种高温相变储能混凝土，是由以下步骤制备得到的：
（1）按照重量百分比称取以下原料：硅酸盐水泥13%、铜渣微粉11%、铜渣微粒37%、相变球粒29%、聚羧酸减水剂0.5%、水9.5%；
（2）将各原料加至水中，搅拌均匀，得混合料；
（3）将混合料装入到模具中，硬化成型，20-40℃和40-80%相对湿度条件下养护7-10天，得高温相变储能混凝土。
所述的，相变球粒是由以下步骤制备得到的：
（1）按重量百分比依次称取各物质：水15%、聚羧酸减水剂4%、铝酸盐水泥41%、石墨粉30%、纳米SiO210%；
（2）将减水剂加至8%的水中，搅拌均匀，再加入铝酸盐水泥和石墨粉，搅拌15-35s，再加入纳米SiO2和剩余的水，搅拌均匀，得湿粉；
（3）按照7:3的重量比称取NaNO3相变材料和湿粉，并用湿粉包裹相变材料，2-6MPa条件下造粒，40-60℃条件下蒸养4-8h，105℃烘干至恒重，得直径为2-4cm的相变球粒。
所述的，铜渣微粉的化学成分主要为：Fe30-45%、Fe2O315-25%和SiO220-28%，比表面积为450-600cm2/g。
所述的，铜渣微粒的化学成分主要为：Fe30-45%、Fe2O315-25%和SiO220-28%，粒径2-8mm。
将相变储能混凝土在50-400℃升降温循环50次表面未见裂纹；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次后混凝土28天抗压强度损失率为7.1%。采用混凝土导热系数仪器测得相变储能混凝土的导热系数为3.09W/mK。
实施例3
一种高温相变储能混凝土，是由以下步骤制备得到的：
（1）按照重量百分比称取以下原料：硅酸盐水泥10%、铜渣微粉15%、铜渣微粒33%、相变球粒35%、聚羧酸减水剂1%、水6%；
（2）将各原料加至水中，搅拌均匀，得混合料；
（3）将混合料装入到模具中，硬化成型，20-40℃和40-80%相对湿度条件下养护7-10天，得高温相变储能混凝土。
所述的，相变球粒是由以下步骤制备得到的：
（1）按重量百分比依次称取各物质：水10%、聚羧酸减水剂5%、铝酸盐水泥32%、石墨粉41%、纳米SiO212%；
（2）将减水剂加至5%的水中，搅拌均匀，再加入铝酸盐水泥和石墨粉，搅拌15-35s，再加入纳米SiO2和剩余的水，搅拌均匀，得湿粉；
（3）按照7:3的重量比称取NaNO3相变材料和湿粉，并用湿粉包裹相变材料，2-6MPa条件下造粒，40-60℃条件下蒸养4-8h，105℃烘干至恒重，得直径为2-4cm的相变球粒。
所述的，铜渣微粉的化学成分主要为：Fe30-45%、Fe2O315-25%和SiO220-28%，比表面积为450-600cm2/g。
所述的，铜渣微粒的化学成分主要为：Fe30-45%、Fe2O315-25%和SiO220-28%，粒径2-8mm。
将相变储能混凝土在50-400℃升降温循环50次表面未见裂纹；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次后混凝土28天抗压强度损失率为7.8%。采用混凝土导热系数仪器测得相变储能混凝土的导热系数为3.14W/mK。

Claims (6)

1.一种高温相变储能混凝土，其特征在于，是由以下重量百分比的原料组成的：硅酸盐水泥10-16%、铜渣微粉8-15%、铜渣微粒33-42%、相变球粒22-35%、聚羧酸减水剂0.1-1%、水6-11.9%；
所述相变球粒是由以下步骤制备得到的：
（1）按重量百分比依次称取各物质：水10-18%、聚羧酸减水剂3-5%、铝酸盐水泥32-50%、石墨粉21-41%、纳米SiO28-12%；
（2）将减水剂加至5-10%的水中，搅拌均匀，再加入铝酸盐水泥和石墨粉，搅拌15-35s，再加入纳米SiO2和剩余的水，搅拌均匀，得湿粉；
（3）按照7:3的重量比称取NaNO3相变材料和湿粉，并用湿粉包裹相变材料，造粒，蒸养，烘干至恒重，得相变球粒。
2.根据权利要求1所述的高温相变储能混凝土，其特征在于，所述相变球粒的直径为2-4cm。
3.根据权利要求1所述的高温相变储能混凝土，其特征在于，所述造粒的压力2-6MPa，蒸养温度40-60℃，蒸养时间4-8h，烘干温度105℃。
4.根据权利要求1所述的高温相变储能混凝土，其特征在于，所述铜渣微粉的化学成分主要为：Fe30-45%、Fe2O315-25%和SiO220-28%，比表面积为450-600cm2/g。
5.根据权利要求1所述的高温相变储能混凝土，其特征在于，所述铜渣微粒的化学成分主要为：Fe30-45%、Fe2O315-25%和SiO220-28%，粒径2-8mm。
6.一种权利要求1所述的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）按照重量百分比称取以下原料：硅酸盐水泥10-16%、铜渣微粉8-15%、铜渣微粒33-42%、相变球粒22-35%、减水剂0.1-1%、水6-11.9%；
（2）将各原料加至水中，搅拌均匀，得混合料；
（3）将混合料装入到模具中，硬化成型，20-40℃和40-80%相对湿度条件下养护7-10天，得高温相变储能混凝土。
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