一种储热混凝土及其制备方法技术

本申请涉及建筑材料领域，具体公开了一种储热混凝土及其制备方法。储热混凝土包括以下重量份的组分：水泥220

【技术实现步骤摘要】
一种储热混凝土及其制备方法


[0001]本申请涉及建筑材料
，更具体地说，它涉及一种储热混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]储热系统是太阳能热发电系统中不可缺少的部分，因为太阳能由一个很大的缺点，就是其不稳定性，例如在阴天多余的环境还有夜间，即没有阳光的情况下，发电系统就不得不关闭。为了提高电站的工作效率，要求其在这些间歇时间也能正常运转，要满足这个要求，就必须引入太阳能热发电储热系统。而在太阳能热发电系统中，考虑到需热量比较大，且电站建造和维护成本较高，储热混凝土技术独特的优势就显现出来了。
[0003]储热混凝土是在普通混凝土中添加一定含量的相变储热组分材料制成的一种新型水泥基复合材料，一般添加无机盐晶体和碳纤维作为储热组分，改善混凝土的储热性能，但碳纤维价格较高，使储热混凝土的成本增大。
[0004]现有技术中，申请号为CN201110008233.2的中国专利技术专利申请文件中，公开了一种石墨
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石蜡复合相变储能混凝土，包括100质量份的水泥、45
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52质量份的水，90
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110质量份的砂、230
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260质量份的碎石、0.6
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1质量份的减水剂，10
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15质量份的纤维增强材料，60
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130质量份的石蜡和6
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26质量份的石墨。
[0005]该相变储能混凝土在石蜡中添加石墨作为导热添加剂，提高储能混凝土的导热系数、热量储存和释放效率，但是因为石蜡是一种有机物的混合物，与混凝土的相容性较差，石蜡在一段时间后会慢慢渗出，而造成热量储存和释放效率降低，热循环稳定性和耐久性有待提升。

技术实现思路

[0006]为了提高储热混凝土的热循环稳定性和耐久性，本申请提供一种储热混凝土及其制备方法。
[0007]第一方面，本申请提供一种储热混凝土，采用如下的技术方案：一种储热混凝土，包括以下重量份的组分：水泥220
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260份份、粗骨料900
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1100份、细骨料800
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900份、水140
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180份、外加剂4.8
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8份、粉煤灰80
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100份、芳纶纤维3
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8份、石墨10
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15份、微胶囊5
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10份；所述微胶囊的相变芯材包括石蜡，壁材包括二氧化硅，相变芯材和壁材的质量比为3
‑
5:10；所述石蜡由包括以下重量份的组分制成：2
‑
6份氧化石墨、5
‑
10份水、0.2
‑
0.4重量份硅烷偶联剂、5
‑
10份石蜡。
[0008]通过采用上述技术方案，使用石墨和芳纶纤维，提高混凝土的导热性能，使内部热量传递更快，热量分布更均匀，另外芳纶纤维能增大混凝土的抗拉强度，与混凝土的相容性好，能阻碍内部裂纹的扩展，降低混凝土开裂的风险；选用合适的核壳比，既能防止壁材厚度较大，导致微胶囊的相变焓减小，降低微混凝土的热能储存，又能防止壁材过薄，导致包
覆不完整，或微胶囊的耐热性和热循环稳定性下降，作为壁材的二氧化硅稳定性较好，能降低石蜡渗出的可能性。
[0009]使用硅烷偶联剂和氧化石墨对石蜡进行处理，硅烷偶联剂的疏水基团与石蜡结合，其亲水基团暴露，当微胶囊中石蜡流出与水泥等接触时，硅烷偶联剂的亲水基团与水泥中的Si
‑
OH结合成键，以硅烷偶联剂为桥梁，增大石蜡与水泥的亲和力，使石蜡熔融后不易从混凝土内渗出，从而解决了使用一段时间后，石蜡易渗出导致微胶囊对于热量的储存和释放效率降低的问题，延长了微胶囊的使用寿命和耐久性；同时使用硅烷偶联剂增加氧化石墨和石蜡的稳定性，石蜡乳化后稳定性提高，氧化石墨能包覆在石蜡乳滴表面，由于氧化石墨的包覆作用，石蜡分子只能先通过氧化石墨纳米片层与层之间的间隙，再沿着氧化石墨与壁材的边界，从二氧化硅壁材的破损处渗漏，因此氧化石墨使微胶囊具有两层保护屏障，增加石蜡渗透路径长度，延缓石蜡的渗漏，延长微胶囊的使用寿命和耐久性。
[0010]优选的，所述石蜡的制备方法如下：将0.2
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0.4重量份硅烷偶联剂、2
‑
6重量份氧化石墨和5
‑
10重量份水，超声分散均匀，调节pH至4.5
‑
5，得到氧化石墨分散液，加入5
‑
10重量份石蜡，在70
‑
80℃水浴中融化，然后乳化，获得石蜡。
[0011]通过采用上述技术方案，将石蜡和氧化石墨分散乳液通过液相插层，将石蜡组装在氧化石墨的片层中，获得氧化石墨包覆的石蜡液滴，从而提高混凝土的导热性，减少石蜡在相变时的渗出问题。
[0012]优选的，所述壁材中还包括氨基改性石墨烯和碳纳米管，氨基改性石墨烯、碳纳米管与二氧化硅的质量比为0.1
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0.2:0.1
‑
0.2:1。
[0013]通过采用上述技术方案，为减少二氧化硅壁材的体积膨胀和结构开裂，增加二氧化硅壁材的柔韧度，添加氨基改性石墨烯和碳纳米管，二氧化硅填充至氨基改性石墨烯的片层之间，从而使二氧化硅壁材更加密实，且韧性增大。
[0014]优选的，所述微胶囊的制备方法：(1)将石蜡与十二烷基甜菜碱混合、水混合均匀，加入十六烷基三甲基溴化铵，在75
‑
80℃水浴下，调节pH为1.5
‑
2，乳化40
‑
50min，得乳化液，十二烷基甜菜碱、十六烷基三甲基溴化铵和石蜡的质量比为0.3
‑
1:0.5
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1:10；(2)将正硅酸乙酯加入到去离子水中，调节pH值至1
‑
2，于50
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60℃下搅拌至澄清，得到二氧化硅，加入氨基改性石墨烯和碳纳米管，分散均匀，加入到乳化液中，在50
‑
60℃下搅拌均匀，干燥，二氧化硅和去离子水的质量比为1:3
‑
4。
[0015]通过采用上述技术方案，石墨烯片层上接枝的氨基，在强酸性条件下，与水中氢离子发生质子化，其表面带有正电荷，而石蜡通过十二烷基甜菜碱的表面活化，其表面带有负电荷，与带有正电荷的氨基改性石墨烯通过范德华力紧密结合，形成微胶囊形貌规则的球形，且成囊效果好，在将二氧化硅与氨基改性石墨烯混合时，氨基改性石墨烯分散在二氧化硅颗粒之间，阻止二氧化硅颗粒的团聚，同时二氧化硅颗粒还能分散在氨基改性石墨烯片层之间，阻止氨基改性石墨烯的自身堆积，改善壁材的结构稳定性，一维管状结构的碳纳米管具有优异的机械强度、较高的纵横比和灵活的结构，对二氧化硅起到一定的支撑作用，提升二氧化硅结构的稳定性，减弱体积膨胀和开裂，从而提升循环稳定性。
[0016]优选的，所述氨基改性石墨烯的制备方法：将氧化石墨烯分散在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储热混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：水泥220
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260份份、粗骨料900
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1100份、细骨料800
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900份、水140
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180份、外加剂4.8
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8份、粉煤灰80
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100份、芳纶纤维3
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8份、石墨10
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15份、微胶囊5
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10份；所述微胶囊的相变芯材包括石蜡，壁材包括二氧化硅，相变芯材和壁材的质量比为3
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5:10；所述石蜡由包括以下重量份的组分制成：2
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6份氧化石墨、5
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10份水、0.2
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0.4重量份硅烷偶联剂、5
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10份石蜡。2.根据权利要求1所述的储热混凝土，其特征在于：所述石蜡的制备方法如下：将0.2
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0.4重量份硅烷偶联剂、2
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6重量份氧化石墨和5
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10重量份水，超声分散均匀，调节pH至4.5
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5，得到氧化石墨分散液，加入5
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10重量份石蜡，在70
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80℃水浴中融化，然后乳化，获得石蜡。3.根据权利要求1所述的储热混凝土，其特征在于，所述壁材中还包括氨基改性石墨烯和碳纳米管，氨基改性石墨烯、碳纳米管与二氧化硅的质量比为0.1
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0.2:0.1
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0.2:1。4.根据权利要求3所述的储热混凝土，其特征在于，所述微胶囊的制备方法：（1）将石蜡与十二烷基甜菜碱混合、水混合均匀，加入十六烷基三甲基溴化铵，在75
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80℃水浴下，调节pH为1.5
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2，乳化40
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50min，得乳化液，十二烷基甜菜碱、十六烷基三甲基溴化铵和石蜡的质量比为0.3
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1:0.5
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【专利技术属性】
技术研发人员：谢玲丽，
申请(专利权)人：北京民佳混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：