一种压力成型水泥基相变储能砂浆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种压力成型水泥基相变储能砂浆，按质量百分比由以下组分组成：相变储能砂浆基体材料66.1％‑70.7％、定型相变材料17.7％‑23.0％、拌和用水10.9‑11.6％，上述各组份质量百分比之和为100％。本发明专利技术还公开了上述压力成型水泥基相变储能砂浆的制备方法，分别称取相变储能砂浆基体材料、定型相变材料、拌和用水，并依次倒入水泥胶砂搅拌机中搅拌，得到混合均匀的散状浆料，将散状浆料装填于压力成型试模中，匀速施压，再保持压强1.5MPa持续300s，卸载压力，在标准养护条件下养护至规定龄期。本发明专利技术提供的一种压力成型水泥基相变储能砂浆及其制备方法，解决了现有水泥基相变储能材料技术中的相变材料含量少、材料强度低、导热系数小的问题。

Pressure forming cement based phase change energy storage mortar and preparation method thereof

The invention discloses a pressure-formed cement-based phase change energy storage mortar, which is composed of the following components according to the mass percentage: 66.1%70.7% of the phase change energy storage mortar matrix material, 17.7%23.0% of the shaped phase change material, 10.9_11.6% of the mixing water, and the mass percentage of the above components is 100%. The invention also discloses the preparation method of the pressure-formed cement-based phase change energy storage mortar, which is respectively weighed as the phase change energy storage mortar matrix material, the shape change material and the mixing water, and is poured into the cement mortar mixer in turn to mix, and the evenly mixed bulk mortar is obtained. Pressure is applied uniformly, and then the pressure is kept at 1.5 MPa for 300 seconds. The unloading pressure is maintained under standard curing conditions until the prescribed age. The invention provides a pressure forming cement-based phase change energy storage mortar and a preparation method thereof, which solves the problems of low phase change material content, low material strength and low thermal conductivity in the existing cement-based phase change energy storage material technology.

【技术实现步骤摘要】
一种压力成型水泥基相变储能砂浆及其制备方法
本专利技术属于土木工程材料
，具体涉及一种压力成型水泥基相变储能砂浆，还涉及该储能砂浆的制备方法。
技术介绍
相变储能是利用相变材料物态变化来吸收和释放热能的，相比混凝土、石材等一般显热性材料，其具有更高的储热能力。相变石蜡是一种具有相变潜热大、热稳定性好、无过冷现象、价格低廉、材料来源广等优点的固-液相变材料，常被应用于建筑储能领域。当环境温度高于石蜡的相变温度时，石蜡发生熔化并吸收热量；而当环境温度低于相变温度时，石蜡发生凝固并释放热量。然而，受固-液物态变化特性的制约，纯石蜡难以直接应用于建筑工程中，而通常是将其作为储热功能组份与其他材料复合使用。水泥基材料是应用最为广泛的一类建筑材料，将相变石蜡与水泥基材料复合是解决将相变石蜡应用到建筑工程中的有效技术手段。由于水泥基相变储能材料是由相变材料与水泥基体共同构成，因此其既具有储热功能又具有良好的力学性能。这种“结构-功能一体化”的性能优势，可使水泥基相变储能材料以墙体材料、地坪材料等多种形式直接应有于建筑当中。然而，水泥基相变储能材料的储热能力与材料强度之间存在矛盾，表现为随着相变材料含量的增加，材料的储热能力提高，但材料强度却会显著降低。目前，水泥基相变材料的制备普遍采用浇筑成型的方法，虽然该方法工艺简单，但由其所制得的水泥基相变储能材料，通常密实度低、孔隙率大，不利于缓解材料储热能力与强度之间的矛盾，并且也不利于提升储能材料的蓄、放热效率。兼具良好的储热能力、力学强度和蓄、放热效率是水泥基相变储能材料发展的方向，也是亟待解决的工程推广应用技术瓶颈。综合国内外研究可以发现，目前水泥基相变储能材料尚存在以下不足之处：(1)相变材料含量与力学性能的矛盾突出。水泥基材料的成型一般采用浇筑成型方法，如水泥混凝土、水泥砂浆等。浇筑成型的材料，为了满足其施工工艺的要求，其拌和浆体一般采用较高的水灰比，但水灰比越大对强度越不利。水泥基相变储能材料的水泥含量较普通混凝土和砂浆少，并且缺少骨料支撑作用，当采用浇筑成型方法时，其强度会受到水灰比和相变材料含量的双重影响。相变材料含量与储能砂浆强度之间的突出矛盾，制约了该类材料储热性能和力学性能的协同优化，常表现为顾此失彼。文献1《复合相变储能砂浆的制备及其性能研究》(汪振双，胡敏.应用基础与工程科学学报，2016，24(2)：315-321)以复合硅酸盐水泥为胶凝材料，以石蜡为相变材料，采用浇筑成型方法，制备了一种复合相变储能砂浆，其中相变材料含量为水泥与砂总质量的5％，但28天抗压强度仅有8.0MPa。文献2《膨胀珍珠岩-石蜡相变储能砂浆的力学性能研究》(陈金平，杨权明，胡良强，刘东运.粉煤灰综合利用，2016，35(4)：34-38)以膨胀珍珠岩作为石蜡的载体，制备了定形相变材料，并将其于水泥基体复合。研究结果表明，相变材料会显著降低砂浆的强度。文献3《低熔点石蜡微胶囊掺量对相变蓄热砂浆性能的影响》(张剑，晏华，陈淑莲，王雪梅.新型建筑材料，2012，13(4)：13-16)以低熔点石蜡微胶囊为相变储能材料，制备了低熔点石蜡微胶囊相变蓄热砂浆。研究结果表明，当石蜡微胶囊的掺量超过10％时，抗压强度急剧下降，最大抗压强度不足5MPa。文献4《膨胀珍珠岩-石蜡相变储能砂浆的力学性能研究》(陈金平，杨权明，胡良强，刘东运，2016，34(4)：34-38)利用膨胀珍珠岩吸附石蜡，再将其应用到普通硅酸盐水泥当中制成相变储能砂浆，结果表明，当相变材料含量占水泥砂浆总质量的2.5％时，28天抗压强度降低14.0％。(2)导热能力弱，蓄、放热效率低。浇筑成型的水泥基相变储能材料密实度低、孔隙率高、导热能力弱，不利于水泥基相变储能材料与外界环境进行热交换，降低了水泥基相变储能材料的蓄、放热效率。文献5《三元复合石蜡/玻化微珠相变储能砂浆的制备》(王晴，吴陶俊，丁兆洋，张存宝.硅酸盐通报，2015，34(3)：626-630)选用三元复合石蜡作为相变原材料，玻化微珠作为吸附载体，EVA乳液和苯丙乳液作为封装材料，采用浇筑成型法将封装好的定型石蜡/玻化微珠相变材料加入到普通砂浆中，使材料的导热系数由0.8790W/m·K下降到0.3372W/m·K。文献6《石蜡胶囊的制备及其对砂浆热导和力学性能的影响》(李进，陈佩圆，马海彬，王宇轩，王东平，2017，36(3)：1051-1063)以陶粒吸附石蜡制成石蜡胶囊相变材料，采用浇筑成型方法将其应用到普通硅酸盐水泥砂浆当中，当石蜡胶囊替代砂的质量百分比为42.2％时，基体的导热系数仅有0.35W/m·K。文献7《石蜡/膨胀珍珠岩基相变储能砂浆调温性能的研究》(柯倩倩，李玉香，朱晓燕，马雪，吴江，张俊，2015，(3)：62-65)研究了浇筑成型石蜡/膨胀珍珠岩相变储能砂浆的导热性能，研究发现，当相变材料掺量为5％时，储能砂浆导热系数的降低率达16.8％，降低幅度较大。现有研究结果表明，浇注成型制备水泥基相变储能材料时导热系数较低非常明显，制约了储能材料的蓄、放热效率的提升。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种压力成型水泥基相变储能砂浆，解决了现有水泥基相变储能材料技术中的相变材料含量少、材料强度低、导热系数小的问题。本专利技术还提供了上述压力成型水泥基相变储能砂浆的制备方法。本专利技术所采用的第一种技术方案是：一种压力成型水泥基相变储能砂浆，按质量百分比包括以下组分：相变储能砂浆基体材料66.1％-70.7％、定型相变材料17.7％-23.0％、拌和用水10.9-11.6％，上述各组份质量百分比之和为100％。本专利技术的第一种技术方案的特点还在于，相变储能砂浆基体材料按质量百分比包括以下组分：强度等级为42.5的快硬硫铝酸盐水泥49.8％、石英砂49.8％、聚羟酸高效减水剂0.25％、硼酸0.15％，上述各组份质量百分比之和为100％。定型相变材料按质量百分比包括以下组分：低密度聚乙烯38.4％、相变石蜡57.7％、片状石墨3.9％，上述各组份质量百分比之和为100％。本专利技术所采用的另一种技术方案是：一种压力成型水泥基相变储能砂浆的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，按照质量百分比，分别称取相变储能砂浆基体材料66.1％-70.7％、定型相变材料17.7％-23.0％、拌和用水10.9-11.6％，上述组分之和为100％，并依次倒入水泥胶砂搅拌机中搅拌，得到混合均匀的散状浆料；步骤2，将步骤1得到的散状浆料装填于压力成型试模中，并对该试模加压，然后卸载压力，在标准养护条件下养护至规定龄期，得到压力成型水泥基相变储能砂浆。步骤二加压过程中，将试模放置于液压机承压台上在20秒内压强从0增加到1.5MPa匀速施压，再保持压强1.5Mpa持续300s。相变储能砂浆基体材料的制备过程如下：按照质量百分比分别称取强度等级为42.5的快硬硫铝酸盐水泥49.8％、石英砂49.8％、聚羟酸高效减水剂0.25％、硼酸0.15％，依次倒入水泥胶砂搅拌机中，混合均匀，得到干混的相变储能砂浆基体材料。定型相变材料的制备过程如下：按照质量百分比分别称取低密度聚乙烯38.4％、相变石蜡57.7％、片状石墨3.9％，然后将上述组分混合后在加热的同时进行搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力成型水泥基相变储能砂浆，其特征在于，按质量百分比包括以下组分：相变储能砂浆基体材料66.1％‑70.7％、定型相变材料17.7％‑23.0％、拌和用水10.9‑11.6％，上述各组份质量百分比之和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种压力成型水泥基相变储能砂浆，其特征在于，按质量百分比包括以下组分：相变储能砂浆基体材料66.1％-70.7％、定型相变材料17.7％-23.0％、拌和用水10.9-11.6％，上述各组份质量百分比之和为100％。2.根据权利要求1所述的一种压力成型水泥基相变储能砂浆，其特征在于，所述相变储能砂浆基体材料按质量百分比包括以下组分：强度等级为42.5的快硬硫铝酸盐水泥49.8％、石英砂49.8％、聚羟酸高效减水剂0.25％、硼酸0.15％，上述各组份质量百分比之和为100％。3.根据权利要求1所述的一种压力成型水泥基相变储能砂浆，其特征在于，所述定型相变材料按质量百分比包括以下组分：低密度聚乙烯38.4％、相变石蜡57.7％、片状石墨3.9％，上述各组份质量百分比之和为100％。4.一种如权利要求1-3任一项所述的压力成型水泥基相变储能砂浆的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，按照质量百分比，分别称取相变储能砂浆基体材料66.1％-70.7％、定型相变材料17.7％-23.0％、拌和用水10.9-11.6％，上述组分之和为100％，并依次倒入水泥胶砂搅拌机中搅拌，得到混合均匀的散状浆料；步骤2，将步骤1得到的散状浆料装填于压力成型试模中，并对该试模加压，然后卸载压力，在标准养护条件下养护至规定龄期，得到压力成...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑国臣，樊敏，朱轶韵，赵钦，崔晓玲，简政，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61