不同石蜡含量的相变复合材料性能及建筑应用,建筑材料论文.docx

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1、不同石蜡含量的相变复合材料性能及建筑应用,建筑材料论文建筑能耗在能源消耗中占比到达 30%,由此带来的能源短缺和环境污染问题日益严重。 而加强对建筑节能和建筑用能的存储及利用，能够减少建筑能耗1,2. 相变材料通过使用经过中相变反响存储能量，能起到降低能耗损失的作用。 一般来讲，相变材料的蓄热方式包括化学反响蓄热、潜热蓄热和显热蓄热3-5. 华而不实，化学反响蓄热工艺复杂，并且由于存在化学反响，对设备安全性要求较高，没有得到广泛应用。 显热蓄热主要通过本身比热容来存储或释放热量，调节作用有限。 潜热相变通过相变材料相变时吸收或释放热量的特点，可依靠外界环境温度的变化到达储能或释放的目的， 具有

2、蓄热量大，控温恒定，安全性高等特点，当前应用较为广泛。 然而，单一相变材料存在过冷现象或导热系数小等缺点，不能知足实际应用6. 因而，需要开发新型相变材料，解决单一相变材料的缺点与缺乏7. 本文选用石蜡作为相变基材，膨胀珍珠岩为载体制备相变材料， 研究不同石蜡含量的相变复合材料在表观密度、抗压强度、导热系数等方面的变化，并讨论其在建筑材料中的应用效果。 1 试验材料及方式方法 1.1 复合相变储热水泥块的制备 试验材料为相变石蜡 RT28 和粒度为 270 m50 目的 膨胀珍珠岩 ,以相变材料 RT28 质量分数为 0%、10%、20%、30%和 40%的比例将两者倒入烧杯中，60 水浴搅拌

3、 1.5 h,制得不同质量分数 RT28的 RT28/EP-PCMs 复合相变材料。将膨胀珍珠岩、普通矿渣硅酸盐水泥和水按质量比 11.52 制备成水泥泥浆， 再将水泥泥浆与上面制得的不同 RT28 含量的 RT28/EP-PCMs 均匀搅拌制得储热水泥块。 1.2 测试方式方法 1 表观密度将样品在真空 100 环境下枯燥至恒重， 用精度为 0.001 g 分析天平测量样品质量，用游标卡尺测量样品长宽高， 根据公式 =m/V 计算密度。 华而不实 为样品密度，m 为样品质量，V 为样品体积。 2 抗压强度将水泥砂浆倒入标准试模中振动至外表呈现水泥浆，静置 24 h 后拆模，常温养护 7 d

4、进行抗压强度测试。用压力试验机测试标准水泥块抗压强度，加载速率 80 kN/min. 根据公式 P=F/S 计算样品抗拉强度，华而不实 P 为压强，F 为压力，S 为受力面积，每个条件测试 6 个取平均值。 3导热系数采用导热系数仪测试储热水泥块导热系数，将2 个规格为 10 mm 100 mm 100 mm 水 泥板叠放 ,探头至于两板之间， 功率 0.02 kW, 输出电压 0.01V,扫描时间 12 s. 4节能性能以 500 W 氙 灯 作 为 热 源 ,将 6 块 100 mm 100 mm 100 mm 水泥板组合成封闭空间，分别用热电偶测试立方体上方外壁、内壁、内部空间及外部环境

5、温度，氙灯照射 1 h 后关闭，记录温度上升和下降变化趋势曲线。 2 试验结果及分析 2.1 储热水泥板表观密度 图 1 为复合相变材料表观密度随 RT28 含量的变化曲线。 能够看出，随着复合相变材料中 RT28 含量的增加，储热水泥板表观密度逐步增加。当不添加RT28 时，储热水泥板表观密度为 0.304 g/cm3;当添加 RT28 质量分数为 40 %时，储热水泥板表观密度到达 0.454 g/cm3,提高了 49.01 %. 分析以为，RT28参加后被吸附进入 EP 孔腔构造， 对复合相变材料体积影响不大。 随着 RT28 含量增加，储热水泥板质量增加，所以储热水泥板表观密度增大。

6、2.2 储热水泥板抗压强度 图 2 为不同 RT28 含量时储热水泥板 7 天抗压强度变化曲线。 能够看出，随着 RT28 含量的增加，储热水泥块抗压强度增大。 不添加 RT28 时，储热水泥板抗压强度为 0.32 MPa; 添加量分别为 10%、20%、30%和 40%时，储热水泥块 7 天抗压强度依次为 0.36、0.47、0.52 和 0.59 MPa, 比不添加 RT28 时分别提高 12.5%、46.9%、62.5%和 84.3%. 7 天抗压强度均大于 0.30 MPa,知足行业标准要求。 2.3 储热水泥板导热系数 图 3 为不同 RT28 含量储热水泥板导热系数变化曲线。 能够

7、看出，储热水泥板导热系数随着 RT28含量的增加而增加。当 RT28 含量从 0%增加到 40%时， 储热水泥板导热系数从 0.114 W/m K 增加到0.145 W/m K. 分 析以为 , 由于 RT28 导 热系数0.276 W/m K 大 于空气的导热系数 0.023 W/m K.与添加 EP 相变材料相比，添加 RT28 与 EP 复合相变材料后，RT28 进入 EP 孔腔构造中， 取代空隙中的气体，水泥板导热系数提高。 随着 RT28 含量增加越多，EP 内部空隙填充越多， 复合相变储热水泥板导热系数增加。 2.4 节能效果分析 图 4 为不同 RT28 含量相变复合材料上板外壁

8、与内部空间温差变化曲线。 能够看出，随着 RT28 含量的增加，内部空间温度升高和降低速率逐步减小，上板外壁与内部空间温差逐步增大。 RT28 含量分别为 10%、20%、30%和 40%时， 上板外壁与内部空间温差依次为 17.3、17.9、19.4 和 23.2 ， 而采用普通 EP 相变材料温差为 13.3 ，即参加 RT28 后，储热水泥板隔热性能显着提高。分析以为，上板外壁离热源较近，升温最快，内部空间离热源最远，升温较慢。 同时，RT28 参加后，温度升至 28 时发生固液转变储存热量，使立方体内部热量减少，进而提高了储热水泥板的隔热功能，使温差变大。 关闭热源后，立方体内部空间经

9、过一段时间后温度仍高于上臂温度，主要为 RT28 的液固转变而释放能量。 RT28 含量越高，调节效果越好。 3 结论 制备了不同含量 RT28 复合相变材料 RT28/EP-PCMs 的储热水泥板。 发现随着复合相变材料中RT28 含量的增加，储热水泥板表观密度、抗压强度和导热系数增加，隔热效果越好。 以下为参考文献： 1 张妮。 复合相变蓄热材料的制备、 相变动力学研究及在建筑材料中的应用D. 广州： 华南理工大学， 2020. 2 王瑾， 赵亮。 基于绿色铸造的水玻璃砂造型存在的一些主要问题及其应对措施J. 铸造技术， 2020, 351： 175-177. 3 张 正国 , 王学泽 ,

10、 方晓明。 石 蜡 / 膨胀石墨复合相变材料的构造与热性能 J. 华南理工大学学报 自然科学版， 2006,343： 1-5. 4 华建社 , 王建宏 , 焦勇 , 等。 定形高温复合相变蓄热材料的研究现在状况及应用J. 热加工工艺， 2020, 4124： 109-112. 5 张 亮 , 宴华 , 余荣升 , 等。 相变材料的研究进展及其 在建筑领域的应用综述J. 材料开发与应用， 20182： 69-73. 6 黄 天佑 , 范琦 , 张立波 , 等。 中国铸造行业节能减排 政策研究J. 铸造技术， 2018, 333： 399-403. 7 席 丽霞 , 金学军 . 纳米复合相变材料 J. 热 加工工艺 ,2020, 4114： 4-8.