相变储能砂浆实验方案

相变储能砂浆实验方案

实验目的

开发相变储能砂浆，拓展水泥实验室的研究范围，同时开展的机制砂在砂浆中的应用研究。

实验原料

主要原料有：相变材料有石蜡、十八烷蜡（熔点30℃，潜热200J/g）、硬脂酸丁酯，丁基硬酯酸盐、丁基棕榈酸盐、脂肪酸等，选择一种或多种；载体材料有膨润土、皂土、膨胀石墨、膨胀珍珠岩、凹凸棒和其他一些层状粘土等，选择一种或多种；普通硅酸盐水泥；细骨料（中砂、机制砂）；水；外加剂等。

实验方法

1实验配比：

配比①，水泥：细骨料：水：外加剂=1：1.5-2.5：0.3-05：0.005-0.03均为质量比，水泥为普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥；细骨料为标准砂或细度模数2.3-3.0之间的中砂。配比②，普硅水泥28-30%；河沙60-70 %；可再分散胶粉2.5-3.05%；羟丙甲基纤维素0.2-0.3%；聚丙烯纤维0.1-0.15%；粉状改性硅烷憎水剂0.1-0.15%，质量分数。

拟采用本集团的机制砂代替天然砂；相变复合体为占5wt%-30wt%；外加剂为木质素系减水剂或聚羧酸系高效减水剂。

2相变复合体的选择与制备：

方案 1 直接购买多孔石墨基相变复合材料微粉或其它多孔基为载体的相变材料，有可对应的相变温度，如可选择人体舒适的18-26度。

方案2 自身制备多孔基的复合材料。

①选择有机相变材料（PCM）石蜡、十八烷蜡（熔点30℃，潜热200J/g）、硬脂酸丁酯，丁基硬酯酸盐、丁基棕榈酸盐、脂肪酸等。

表-1 部分有机PCM的热物理性能

PCM 熔点/℃潜热值/(J/g)热导率/[W/(m·k)] CH3(CH2)16COO(CH2)3CH319 140

CH3(CH2)11OH 26 200

CH3(CH2)16CH320-60 200

CH3(CH2)16COOC3H919 186 0.165

CH3(CH2)8COOH 30 150-158 0.160

CH3(CH2)10COOH 41-43 185-210 0.160

表-2 合适材料的质量组成与性能参数

②选择无机多孔材料为载体。即利用具有较大比表面积的多孔无机材料作为吸

附介质，通过微孔毛细作用、电场作用及离子浓度差作用，将液态的有机或无机PCM吸入微孔结构中，形成新的复合PCM。当PCM发生固-液相变时，由于微孔毛细管作用，液态的PCM很难从微孔结构中溢出。可供选择的无机吸附材料有膨润土、皂土、膨胀石墨、膨胀珍珠岩、凹凸棒和其他一些层状粘土等。这些材料共同的特征是：都具有微观的层状结构和多孔结构，比表面积很大，吸附能力强，在自然界分布广泛，容易获取且成本低廉。

③相变材料与载体的复合方法：（1）将有机相变材料和无机多孔材料注入加热

釜中，在料温为大于相变材料的相变温度（70℃左右下）搅拌混合并抽真空，在负压下使熔融的有机体（蜡液）浸渗并吸附到无机载体（膨胀珍珠岩）的孔隙中，放料、降温、过筛，成定形PCMs。（2）将有机相变材料和无机多孔材料准确称量后一起充分搅拌复合，再放在高于有机相变材料相变温度的烘箱中恒温24小时以上，得到吸附均匀充分的多孔基材料相变储能复合材料微粉。

3相变储能砂浆的制备：

（a）按比例称取水泥和细骨料倒入搅拌锅内，开动搅拌机干拌，干拌时间1-2分钟；

（b）加入预先混合均匀的水和外加剂，再搅拌2-3分钟；

（c）将准确称量好的多孔基相变储能复合材料微粉倒入上述的搅拌物中，继续搅拌2-3分钟，至混合均匀；

（d）将搅拌物倒入成型模具之中，24小时之后待样品硬化之后拆模即得到相变储能砂浆。

相变储能砂浆性能检测：

一，宏观性能检测

按照中国的行业标准《建筑砂浆基本性能试验方法》JGJ 70-90来进行性能检测，主要方面有：稠度、泌水率、立方体抗压强度、密度、劈裂抗拉强度等等。但目前还没有一个对保温砂浆的保温性能检测标准，认为可开创性地设计检测方法，如现场模拟温度的变化，来观察储能保温砂浆的放（吸）的效果。

二，微观性能表征

1 差示扫描量热法(DSC)和热分析法(TA)

储能材料的储能温度范围和储能密度是相变材料主要的物理性能，研究此性能常用的方法有差示扫描量热法DSC和热分析法TA法。DSC法和TA法都可以测试出相变材料的熔点(范围)、冰点(范围)以及相变材料的过冷度。另外，DSC

分析还可以提供熔解热、固化热等反应材料性能的重要数据；而TA分析可以反应出新相的形成和分离现象。在DSC测量中，所用试样尺寸很小，样品的过冷现象特别严重，但析出程度大大降低，因此，为了解相变材料在工程应用中的特性，TA方法同样非常重要。

2TG分析

在研究相变储能材料稳定性和储热能力时，经常用到TG分析法。通过TG检测，从其曲线中可以看出相变材料在不同温度范围内的挥发和储热放热能力。

3时间-温度曲线法

时间-温度曲线法属于非稳态法测量导热系数的方法，利用圆柱体的一维非稳态传热模型导出的计算式，只要测量相变储能材料完全相变的时间即可得到导热系数。该方法的原理及装置简单，操作方便，所用材料的量较大，可以同时测量相变储能材料的潜热、相变温度、导热系数等多个物性，并且克服了以往在测量导热系数时只能测定特定形状的固态物质的不足，它可以用来测量任何形状形态物质的导热系数，尤其是可以测量液态物质的导热系数，为实际应用带来了很大的方便。

4扫描电镜(SEM)

扫描电镜可以对材料的断面或表面进行扫描，以观察材料的微观结构、形貌特征等等。