相变蓄热骨料的制备及其对混凝土性能的影响

发布时间：2017-10-04 02:31

  本文关键词：相变蓄热骨料的制备及其对混凝土性能的影响

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【摘要】：随着人类活动范围扩大和生活水平的不断提高,如何提高恶劣气候条件(沙漠、高原与严寒等)下建筑物的能源利用效率和建筑物舒适性成为重要的研究方向。本课题提出制备出一种以脂肪酸低共熔物为相变蓄热介质,以无机多孔材料为基体并通过表面封装与强化处理的相变蓄热骨料,并研究了这种骨料对混凝土性能的影响规律。采用这种相变蓄热骨料代替普通骨料可以实现结构与调温功能一体的混凝土材料,从而为解决极端气候条件下的居住生活问题奠定基础。本文通过研究脂肪酸以及其多元共熔物的热物理性质和储能性能,制备脂肪酸共熔物,并优选出了一种脂肪酸共熔物,其相变温度为31.14℃,相变潜热为166.63J/g。通过冷热循环和FT-IR测试得出其热稳定性较优异。为了提高脂肪酸共熔物的导热性能,通过掺入7wt%石墨,使其导热系数提高了193%。以陶粒和硅藻土为载体,采用浸泡吸附法和表面封装强化技术,制备了两类性能稳定的相变蓄热骨料。研究结果发现:这两类相变蓄热骨料的掺量增加,同配合比混凝土的流动性、抗压强度和导热系数均不断降低。经过多次冷热交替循环,相变蓄热混凝土的抗压强度基本维持不变。掺入相变蓄热骨料能有效降低混凝土早期水化温升的温度峰值并延迟温度峰值的出现,混凝土的温度峰值最大能降低5.2℃,混凝土到达温度峰值的延缓时间最大为8.5h。采用自制装置研究了掺不同相变蓄热骨料混凝土板对封闭空间的温度调节作用,结果表明:采用相变蓄热骨料全部代替普通骨料的混凝土板,可使封闭空间内各点的平均温度在加热过程中达到的最高值降低5.94℃,在冷却过程中的最终平均温度值反而提高了5.26℃。因此,掺相变蓄热骨料对于控制混凝土早期水化放热温升和长期使用过程中调节建筑物内部温度稳定效果显著。
【关键词】：相变蓄热骨料 封装与强化 早期水化温升 调温作用
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题研究的背景和意义9-10
• 1.2 相变蓄热材料原理与分类10-12
• 1.2.1 相变蓄热材料原理10-11
• 1.2.2 相变蓄热材料的筛选原则11
• 1.2.3 相变蓄热材料的分类11-12
• 1.3 国内外在该方向的研究现状及分析12-16
• 1.3.1 国外研究现状12-14
• 1.3.2 国内研究现状14-15
• 1.3.3 国内外文献综述的简析15-16
• 1.4 课题内容16-19
• 1.4.1 课题研究内容16-18
• 1.4.2 研究目标18
• 1.4.3 拟解决的技术难点和可能的创新点18-19
• 第2章 相变材料的制备与导热改性19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 相变材料及测试方法19-22
• 2.2.1 试验材料19
• 2.2.2 主要测试设备及技术19-22
• 2.3 脂肪酸的基本性质22-26
• 2.3.1 脂肪酸的热物理性质22
• 2.3.2 脂肪酸共熔物的制备22-23
• 2.3.3 脂肪酸共熔物的相变温度和相变潜热23-25
• 2.3.4 脂肪酸共熔物的热稳定性25-26
• 2.4 相变材料导热性能的改善26-28
• 2.4.1 制备方法26
• 2.4.2 添加石墨对相变材料导热系数的影响26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 相变蓄热骨料的定形与封装强化29-43
• 3.1 引言29
• 3.2 相变蓄热材料的吸附定形29-37
• 3.2.1 定形材料的选择29-32
• 3.2.2 吸附条件的选择32-35
• 3.2.3 定形相变材料形貌和结构35-37
• 3.3 相变蓄热骨料的表面封装强化37-40
• 3.3.1 封装材料的选择37-39
• 3.3.2 定形相变材料的“造壳”39-40
• 3.4 表面封装强化对相变蓄热骨料热稳定性的影响40-42
• 3.4.1 未封装强化时的相变材料渗出研究40-41
• 3.4.2 封装强化后相变蓄热骨料的耐热稳定性41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 掺入相变蓄热骨料对混凝土性能的影响43-67
• 4.1 引言43
• 4.2 试验材料与设备43-44
• 4.3 掺相变蓄热骨料对导热性与混凝土强度的影响44-47
• 4.4 掺相变蓄热骨料对混凝土早期水化温升的影响47-54
• 4.4.1 测试装置47-49
• 4.4.2 试验方法49
• 4.4.3 分析与结果49-54
• 4.5 掺入相变蓄热骨料混凝土的蓄热调温效果研究54-65
• 4.5.1 测试装置54-56
• 4.5.2 测试方法56-57
• 4.5.3 蓄热调温效果分析57-65
• 4.6 本章小结65-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 攻读学位期间发表的学术论文72-74
• 致谢74

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本文编号：968155