相變儲(chǔ)能混凝土具有儲(chǔ)能蓄熱的功能,將其運(yùn)用到建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中可以將環(huán)境中的熱量以相變的形式進(jìn)行吸收和釋放,從而維持室內(nèi)溫度的相對穩(wěn)定,提高室內(nèi)環(huán)境的舒適度,降低建筑能耗。選取月桂醇作為相變材料,膨脹珍珠巖作為吸附材料。選擇常壓浸泡吸附法和真空浸泡吸附法作為相變儲(chǔ)能骨料的制備方法,采用不同質(zhì)量比的月桂醇與膨脹珍珠巖混合來制作不同吸附率的相變儲(chǔ)能骨料;通過滲漏性試驗(yàn)和相變循環(huán)試驗(yàn)確定月桂醇的合理吸附率;選擇濕裹水泥粉封裝法和硅酸鈣外殼封裝法對相變儲(chǔ)能骨料進(jìn)行封裝。選用粉煤灰陶粒和頁巖陶粒制作不同設(shè)計(jì)強(qiáng)度的輕骨料混凝土作為基準(zhǔn)混凝土。分別摻入5%、10%、15%和20%的未封裝和封裝后的相變儲(chǔ)能骨料制備相變儲(chǔ)能混凝土,通過混凝土立方體抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)探究骨料摻量、骨料的封裝和月桂醇相態(tài)對混凝土拉壓性能的影響。通過導(dǎo)熱系數(shù)測試探究骨料摻量、骨料的封裝和月桂醇相態(tài)對混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的影響。通過相變循環(huán)試驗(yàn)探究不同循環(huán)次數(shù)對相變儲(chǔ)能混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。通過進(jìn)行不同吸附方式、時(shí)間和溫度的吸附率試驗(yàn)得出:常壓浸泡下合理的吸附時(shí)間和溫度分別為4 h和50℃;

為了將膨脹珍珠巖和硬泡聚氨酯兩種不同的保溫材料復(fù)合,首先需要對其進(jìn)行改性,利用硅烷偶聯(lián)劑KH550對膨脹珍珠巖顆粒進(jìn)行表面處理,得到活性聚氨酯填充骨料。根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范,測定了成型保溫板件的密度、抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)等物理力學(xué)性能。隨著膨脹珍珠巖添加量的增加,復(fù)合保溫材料的密度及抗壓強(qiáng)度都有很大的提高。當(dāng)摻入不同類別的膨脹珍珠巖時(shí),發(fā)現(xiàn)粒徑較大的膨脹珍珠巖對復(fù)合材料抗壓性能的提高優(yōu)于粒徑較小的,而在導(dǎo)熱系數(shù)方面兩者卻相反。通過上述實(shí)驗(yàn)得出了膨脹珍珠巖摻入量以及加入不同種類膨脹珍珠巖對復(fù)合材料各性能的影響,通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定終優(yōu)選方案。將上述兩種材料復(fù)合,以合理的配比達(dá)到共同發(fā)揮兩種材料各自的優(yōu)勢的目的,此種新型保溫材料具有廣泛的應(yīng)用前景。

隨著人們對室內(nèi)熱舒適度要求的不斷提高,近年來建筑能耗逐漸上升。因此,被動(dòng)節(jié)能材料受到廣泛關(guān)注。相變材料和調(diào)濕材料是可用于建筑物的兩種重要的被動(dòng)節(jié)能材料。相變材料通過在相變過程中吸收或釋放熱量來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度,調(diào)濕材料可以依據(jù)自身特性自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)的相對濕度。值得注意的是,現(xiàn)有的研究大多數(shù)都是單獨(dú)分析相變材料或調(diào)濕材料,結(jié)合兩者性能的研究卻很少,限制了它們在建筑中的應(yīng)用。為了研究相變材料和調(diào)濕材料的復(fù)合性能,本文以石蠟為相變材料,膨脹珍珠巖為載體材料,通過真空吸附法制備復(fù)合相變顆粒。將復(fù)合相變顆粒在自制的模具里壓制成相變板材,后在相變板材上噴涂調(diào)濕材料硅藻泥,制得具有調(diào)濕性能的復(fù)合相變墻板。利用XRD、物理吸附分析儀、SEM、DSC對物質(zhì)組成、孔徑、微觀結(jié)構(gòu)、熱物理性能進(jìn)行了表征,復(fù)合相變顆粒對調(diào)濕材料的平衡含濕量和循環(huán)吸放濕性能進(jìn)行了測試,同時(shí),對具有調(diào)濕性能的復(fù)合相變墻板進(jìn)行性能測試。結(jié)果表明:(1)復(fù)合相變墻板具有適宜的相變參數(shù),熔點(diǎn)/凝固點(diǎn)分別為18.23°C/29.42°C,高潛熱值分別為54.66 J/g和55.63 J/g。(2)經(jīng)過循環(huán)吸放濕測試后,硅藻泥的吸濕量總是高于放.

膨脹珍珠巖本身吸水率高、筒壓強(qiáng)度低的特性,限制了其在建筑材料領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。利用硫鋁酸鹽快硬水泥、半水石膏和磷酸鉀鎂水泥3種不同的快硬型材料,通過噴涂法對膨脹珍珠巖進(jìn)行包覆改性,有效提高了膨脹珍珠巖的筒壓強(qiáng)度并降低了吸水率。其中,磷酸鉀鎂水泥改性效果,改性后膨脹珍珠巖的筒壓強(qiáng)度相比改性前提高了3.39倍,吸水率降低了77%。在此基礎(chǔ)上,研究了苯丙乳液摻量對磷酸鉀鎂水泥包覆改性膨脹珍珠巖吸水率的影響。結(jié)果表明:在苯丙乳液摻量為膨脹珍珠巖質(zhì)量的15%左右時(shí),改性膨脹珍珠巖的吸水率可降至15%左右。 以硫氧鎂水泥為膠結(jié)料,粉煤灰為改性填充材料,小粒徑膨脹珍珠巖為輕質(zhì)骨料,摻入動(dòng)物蛋白復(fù)合發(fā)泡劑,采用物理發(fā)泡混合法制備鎂基泡沫混凝土。研究了泡沫摻量對鎂基泡沫混凝土水化熱、含水率、吸水率、干密度、抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)及干燥收縮性能的影響。結(jié)果表明:泡沫的摻入降低了鎂基泡沫混凝土水化硬化放熱峰值溫度,延長了放熱峰值溫度的出現(xiàn)時(shí)間;降低了泡沫混凝土的干密度、抗壓強(qiáng)度及導(dǎo)熱系數(shù),同時(shí)增大了泡沫混凝土的含水率、質(zhì)量吸水率及干燥收縮率。