以高钛矿渣为相变载体的C20相变储能混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术属于混凝土领域，具体公开了一种以高钛矿渣为相变载体的C20相变储能混凝土及其制备方法，该混凝土由以下材料组成：水泥300‑330份、粉煤灰30‑40份、细骨料580‑620份、粗骨料1230‑1280份、减水剂0.8‑1.5份、水155‑175份，以重量份数计；其制备方法如下：按照上述重要份称取原料，在混凝土搅拌机中，先加入细骨料、水泥、粉煤灰、粗骨料干拌30～60s混合均匀后，边搅拌边加入减水剂与水的混合溶液，搅拌3‑5min即制得。本发明专利技术制备的一种相变储能混凝土具有优异的力学性能与储能性能，混凝土的强度满足C20的要求，单方混凝土15‑40℃储能量高于35×10

C20 phase change energy storage concrete with high titanium slag as phase change carrier and its preparation method

The invention belongs to the field of concrete, and specifically discloses a C20 phase change energy storage concrete with high titanium slag as phase change carrier and its preparation method. The concrete consists of the following materials: cement 300 330 phr, fly ash 30 40phr, fine aggregate 580 phr, coarse aggregate [0 1280 phr], water reducing agent 0.8 phr, 1.5 phr, water 155 phr, and the preparation method is as follows: According to the above important ingredients, in the concrete mixer, first add fine aggregate, cement, fly ash, coarse aggregate dry mix for 30-60 seconds and evenly mix, while mixing, add water reducer and water mixture solution, mix for 3-5 minutes. The phase change energy storage concrete prepared by the invention has excellent mechanical properties and energy storage performance. The strength of the concrete meets the requirements of C20, and the energy storage capacity of the single concrete at 15 40 C is higher than 35 10.

【技术实现步骤摘要】
以高钛矿渣为相变载体的C20相变储能混凝土及其制备方法
本专利技术属于混凝土领域，具体公开一种以高钛矿渣为相变载体的C20相变储能混凝土及其制备方法。
技术介绍
相变储能混凝土是通过在混凝土基材中引入相变储能材料而制得的绿色智能混凝土，其主要应用于建筑节能领域，与普通混凝土相比，相变储能混凝土具有较高的比热容，以相变混凝土制作外墙材料，可以有效控制室内温度的波动范围，提高舒适度，达到建筑节能的目的。目前，在相变储能混凝土的制备技术中，一般利用膨胀珍珠岩等无机材料作为相变储能材料的载体，载体与相变储能材料复合后掺入混凝土制备相变混凝土。以膨胀珍珠岩为例，膨胀珍珠岩是珍珠岩矿砂经预热，瞬时高温焙烧膨胀后制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒，其与相变储能材料的复合方式：首先膨胀珍珠岩与液态的相变储能材料混合，采用真空吸附法使多孔的膨胀珍珠岩充分吸收相变储能材料，然后对膨胀珍珠岩进行表面封装，将相变储能材料封堵在膨胀珍珠岩内部。依其原理，若能开发利用颗粒结构呈现多孔特征的工业固废作相变储能材料的载体，并替代混凝土中的细骨料制备相变储能混凝土，则不仅能够减少膨胀珍珠岩等传统相变储能载体材料的用量从而节约其生产资源、能源，还可丰富其它类工业固废的资源化利用途径并有利于固废处理与环境保护。高钛矿渣是钒钛磁铁矿冶炼工业排放的一类废渣，具有钛含量高、易磨性差、活性低、堆积密度小等特点，其主要化学成分包括CaO、TiO2、SiO2、Al2O3，其中TiO2含量较高，一般大于10％，最高可达20％以上。高钛矿渣颗粒表面存在大量的孔隙，孔隙延伸至颗粒内部并互为贯通，具有较高的吸水率。由于特定的形成环境，高钛矿渣中的泥、有机物、杂质等的含量很低，其颗粒粒径主要分布在零至几毫米的范围内。因此，高钛矿渣具备了作相变储能混凝土中相变储能材料的载体的必要条件，本专利技术拟以高钛矿渣为相变储能材料载体制备相变储能混凝土。
技术实现思路
为减少膨胀珍珠岩等传统相变储能载体材料的用量以及丰富高钛矿渣资源化途径，本专利技术提供了一种以高钛矿渣为相变储能材料载体的C20相变储能混凝土及其制备方法。本专利技术的技术方案如下：一种以高钛矿渣为相变载体的C20相变储能混凝土，由以下材料组成：水泥300-330份、粉煤灰30-40份、细骨料580-620份、粗骨料1230-1280份、减水剂0.8-1.5份、水155-175份，以重量份数计。作为优选，一种以高钛矿渣为相变载体的C20相变储能混凝土，由以下材料组成：水泥307-322份、粉煤灰33-38份、细骨料590-610份、粗骨料1240-1270份、减水剂1-1.4份、水160-170份，以重量份数计。进一步，一种以高钛矿渣为相变载体的C20相变储能混凝土，由以下材料组成：水泥315份、粉煤灰35份、细骨料600份、粗骨料1250份、减水剂1.2份、水165份，以重量份数计。所述水泥选自P.O42.5水泥，由都江堰拉法基水泥有限公司提供，其性能检测结果如下：标准稠度需水量26.7％，比表面积369m2·kg-1，初凝时间170min，终凝时间246min，3天抗折强度6.0MPa，28天抗折强度8.3MPa，3天抗压强度31.2MPa，28天抗压强度50.1MPa，SO3含量2.03％(≤3.5％)，MgO含量2.41％(≤5％)，安定性合格。所述粉煤灰选自原状F类Ⅰ级粉煤灰，由四川铁润商贸有限公司提供，其性能检测结果如下：标准稠度需水量23.2％，比表面积414m2·kg-1，SO3含量1.2％，MgO含量0.83％，28天抗压强度比93.1％。所述细骨料选自以高钛矿渣为相变储能材料载体的复合相变储能材料，高钛矿渣由攀枝花钢铁公司提供，质量比饱和面干吸水率12.2％，表观容重1705Kg/m3，紧密堆积容重1190Kg/m3。该复合相变储能材料的制备方法如下：(1)将预处理的高钛矿渣加入真空反应釜中，水浴温度控制为75-85℃，以55-65r/min进行搅拌；搅拌20-30min后开始抽真空，负压控制在0.55～0.62MPa；然后开始加入石蜡，搅拌速度提高至75-85r/min，石蜡加完后，负压控制在0.9-1.0MPa，搅拌速度提高至110-130r/min，25-35min后，关闭水浴加热，待反应釜中物料冷却至标准室温后停止搅拌和关闭抽气阀，然后进行卸料；(2)将吸附有石蜡的高钛矿渣取出后，在标准室温下完全浸泡于2.9-3.1mol/L的水玻璃溶液(即硅酸钠溶液)中1-2h后取出，吸附有石蜡的高钛矿渣表面携带有大量硅酸根离子，再完全浸泡于1.9-2.1mol/L的CaCl2溶液12-24h后取出，硅酸根离子与CaCl2溶液中钙离子进行化学结合，会在吸附有石蜡的高钛矿渣表面形成一个初步封装层即水化硅酸钙层，该水化硅酸钙层可以阻挡被吸附的石蜡从高钛矿渣孔隙中溢出，将经过初步封装的高钛矿渣放入水泥标准养护箱中养护7～14d，高钛矿渣表面的水化硅酸钙层逐步发育完整，此时即制得石蜡/高钛矿渣复合相变储能材料。步骤(1)预处理步骤是：将高钛矿渣进行筛分，取4.75mm下全部颗粒备用，再将备用的高钛矿渣置于恒温干燥箱100℃烘干24h，再置于密闭空间中冷却至室温。步骤(1)加入的石蜡，是经80℃加热完全熔化的，熔点为25.5℃，固液相变吸热峰温度为35.2℃，相变潜热143.1J/g，石蜡与高钛矿渣的体积比控制在0.2-0.3。标准室温是指23±2℃。所述粗骨料选自5-20mm连续粒径的石子。所述减水剂选自Sika3301型聚羧酸高性能减水剂，由瑞士西卡公司提供，固含量为50％，减水率为38％，与水泥适应性良好。一种以高钛矿渣为相变载体的C20相变储能混凝土，其制备方法如下：按照上述重要份称取原料，在混凝土搅拌机中，先加入细骨料、水泥、粉煤灰、粗骨料干拌30～60s混合均匀后，边搅拌边加入减水剂与水的混合溶液，搅拌3-5min即制得。以高钛矿渣为相变载体在C20相变储能混凝土的应用：高钛矿渣是钒钛磁铁矿冶炼工业排放的具有钛含量高、易磨性差、活性低、堆积密度小等特点的一类废渣，目前综合利用率很低。高钛矿渣颗粒孔隙率较高、表面孔隙孔径主要分布于几微米至几百微米范围内，同时特定的形成环境使高钛矿渣颗粒非孔隙部分的结晶度良好，孔壁十分坚固。在高钛矿渣的传统应用中，高钛矿渣高孔隙率的特征常常被视为一个不利因素，例如以高钛矿渣直接做混凝土细骨料，其高孔隙率会增加混凝土的用水量、降低混凝土和易性等，本专利技术充分利用了高钛矿渣的物理化学特征，化劣势为优势，利用高钛矿渣作相变储能材料载体，可将其传统不利因素(孔隙率高)转换为有利因素，同时充分吸收相变储能材料的高钛矿渣颗粒经过表面封装后吸水率明显下降，替代砂作混凝土细骨料时不会显著增加混凝土用水量。本专利技术中42.5普通硅酸盐水泥、粉煤灰构成了相变储能混凝土的胶凝体系。本专利技术中的42.5普通硅酸盐水泥是相变储能混凝土的核心胶凝组分，对相变储能混凝土的力学性能、施工性能、耐久性等具有关键性影响。本专利技术中的粉煤灰是相变储能混凝土的辅助性胶凝组分。粉煤灰一般是指从燃煤电厂烟气中收集到的一种细灰，含有大量的硅氧四面体聚合度较高的活性硅铝矿物，并呈现表面光滑致密、内部中空的颗粒形貌。当粉煤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以高钛矿渣为相变载体的C20相变储能混凝土，其特征在于：由以下材料组成：水泥300‑330份、粉煤灰30‑40份、细骨料580‑620份、粗骨料1230‑1280份、减水剂0.8‑1.5份、水155‑175份，以重量份数计。

【技术特征摘要】
1.一种以高钛矿渣为相变载体的C20相变储能混凝土，其特征在于：由以下材料组成：水泥300-330份、粉煤灰30-40份、细骨料580-620份、粗骨料1230-1280份、减水剂0.8-1.5份、水155-175份，以重量份数计。2.根据权利要求1所述的一种以高钛矿渣为相变载体的C20相变储能混凝土，其特征在于：由以下材料组成：水泥307-322份、粉煤灰33-38份、细骨料590-610份、粗骨料1240-1270份、减水剂1-1.4份、水160-170份，以重量份数计。3.根据权利要求2所述的一种以高钛矿渣为相变载体的C20相变储能混凝土，其特征在于：由以下材料组成：水泥315份、粉煤灰35份、细骨料600份、粗骨料1250份、减水剂1.2份、水165份，以重量份数计。4.根据权利要求1或2或3所述的一种以高钛矿渣为相变载体的C20相变储能混凝土，其特征在于：所述水泥选自P.O42.5水泥；所述粉煤灰选自原状F类Ⅰ级粉煤灰。5.根据权利要求1或2或3所述的一种以高钛矿渣为相变载体的C20相变储能混凝土，其特征在于：所述细骨料选自以高钛矿渣为相变储能材料载体的复合相变储能材料。6.根据权利要求5所述的一种以高钛矿渣为相变载体的C20相变储能混凝土，其特征在于：所述细骨料的制备方法步骤如下：(1)将预处理的高钛矿渣加入真空反应釜中，水浴温度控制为75-85℃，以55-65r/min进行搅拌；搅拌20-30min后开始抽真空，负压控制在0.55～0.62MPa；然后开始加入石蜡，搅拌速度提高至75-...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖超，
申请(专利权)人：成都宏基建材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51