相變儲能混凝土具有儲能蓄熱的功能,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能骨料制備相變儲能混凝土,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)對相變儲能混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。通過進(jìn)行不同吸附方式、時間和溫度的吸附率試驗(yàn)得出:常壓浸泡下合理的吸附時間和溫度分別為4 h和50℃;

以硫氧鎂水泥為膠結(jié)料,利用廢棄小粒徑膨脹珍珠巖為輕質(zhì)骨料,研究了不同改性方法處理的珍珠巖對鎂基保溫材料漿體需水量、經(jīng)時流動度、試件含水率、吸水率、干密度以及力學(xué)性能和耐水性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,改性處理后的小粒徑膨脹珍珠巖能夠大幅度降低鎂基保溫材料的需水量、含水率和吸水率及其力學(xué)強(qiáng)度,同時大幅度提高鎂基保溫材料的耐水性。小粒徑膨脹珍珠巖對鎂基保溫材料的性能影響較大,使用時應(yīng)充分權(quán)衡利弊,取長避短,以達(dá)到鎂基保溫材料使用效果。

隨著人類社會的快速發(fā)展,能源問題日益凸顯。住建部科技司稱,我國建筑能耗的比例會隨著城市化進(jìn)程的快速發(fā)展達(dá)到35%。建筑能耗影響著國家資源的有效利用和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,鑒于建筑節(jié)能是降低建筑能耗的主要措施,我國發(fā)布多項(xiàng)與建筑節(jié)能相關(guān)的法律條令。本文結(jié)合世界前沿課題,以導(dǎo)熱系數(shù)極低的物質(zhì)氣凝膠為研究對象,使其與膨脹珍珠巖復(fù)合,制成氣凝膠膨脹珍珠巖。對比級配與非級配氣凝膠膨脹珍珠巖膠凝材料的傳熱性能,建立數(shù)值模型模擬氣凝膠膨脹珍珠巖的粒徑級配在傳熱中的作用,推導(dǎo)出氣凝膠膨脹珍珠巖膠凝材料的傳熱規(guī)律。根據(jù)氣凝膠膨脹珍珠巖的特性研制建筑保溫材料,測試這種新型保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)和力學(xué)性能。計算太原地區(qū)氣象參數(shù)下氣凝膠膨脹珍珠巖保溫材料圍護(hù)建筑的年制熱制冷能耗值為57.45 kWh/m2,與普通圍護(hù)建筑109.90kWh/m2相比,實(shí)現(xiàn)能耗的大幅降低。本文研究的具體內(nèi)容如下:(1)使用不同硅源、酸堿催化劑和改性置換劑研制低導(dǎo)熱氣凝膠。對制得二氧化硅氣凝膠進(jìn)行表征,比較測試結(jié)果,研究硅源種類、酸堿催化劑、凝膠時間、硅源試劑與去離子水的體積比、改性置換液的組成和比例對氣凝膠性能的影響。

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,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),同時增大了泡沫混凝土的含水率、質(zhì)量吸水率及干燥收縮率。