專利名稱：纖維復(fù)合相變混凝土材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本設(shè)計發(fā)明主要涉及一種建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能用的纖維復(fù)合相變混凝土材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
相變材料(PCM)具有在一定溫度范圍內(nèi)改變其物理狀態(tài)的能力。以固一液相變?yōu)槔?，在加熱到熔化溫度時，就產(chǎn)生從固態(tài)到液態(tài)的相變，熔化的過程中，相變材料吸收并儲存大量的潛熱；當相變材料冷卻時，儲存的熱量在一定的溫度范圍內(nèi)要散發(fā)到環(huán)境中去，進行從液態(tài)到固態(tài)的逆相變。在這兩種相變過程中，所儲存或釋放的能量稱為相變潛熱。物理狀態(tài)發(fā)生變化時，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，形成一個寬的溫度平臺， 雖然溫度不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當大。相變材料的分類相變材料主要包括無機PCM、有機PCM和復(fù)合PCM三類。其中，無機類PCM主要有結(jié)晶水合鹽類、熔融鹽類、金屬或合金類等；有機類PCM主要包括石蠟、醋酸和其他有機物；近年來，復(fù)合相變儲熱材料應(yīng)運而生，它既能有效克服單一的無機物或有機物相變儲熱材料存在的缺點，又可以改善相變材料的應(yīng)用效果以及拓展其應(yīng)用范圍。因此， 研制復(fù)合相變儲熱材料已成為儲熱材料領(lǐng)域的熱點研究課題。但是混合相變材料也可能會帶來相變潛熱下降，或在長期的相變過程中容易變性等缺點。復(fù)合相變儲能材料多是由相變材料與載體材料有機的結(jié)合，外觀上形成一種可保持固體形狀、具有不流動性的相變儲能材料。該相變材料的主要組成成分有兩種一是工作物質(zhì)，即相變材料，起到儲能、放能的作用。二是載體物質(zhì)，其作用是保持相變材料的不流動性和可加工性，載體物質(zhì)的熔化溫度要求高于相變材料的相變溫度，使工作物質(zhì)的相變范圍內(nèi)保持其固體的形狀和材料性能。把相變材料摻入到普通的建筑材料構(gòu)件中，以增加其蓄熱(冷)能力的方法有以下幾種(1)封裝法，在直接加入前，用不同材料、形狀和大小的膠囊封裝相變材料，可將其封裝在球體、板狀等合適的容器內(nèi)，或?qū)⑵浞庋b在薄的高分子聚乙烯膜中。( 浸泡法，通過浸泡將相變材料滲入多孔的建材基體中，如石膏墻板、水泥混凝土砌塊等。( 直接混合法，將相變材料直接與建材基體混合，比如將相變材料吸入半流動的硅石細粉中，然后摻入建材基體中。復(fù)合相變混凝土材料的相變材料經(jīng)常采用石蠟等，但在材料學(xué)領(lǐng)域，相變混凝土材料的結(jié)構(gòu)受力的強弱是設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，而石蠟等相變物質(zhì)顆粒的加入導(dǎo)致材料變脆， 強度下降，為了增強混凝土的強度、剛度以及抗裂性能，在混凝土基體中摻入適量的纖維和添加劑，形成一種混凝土基復(fù)合材料。作為現(xiàn)代復(fù)合材料的纖維水泥和纖維混凝土所用的纖維種類繁多，按其材料可分為金屬纖維、無機纖維、合成纖維、植物纖維等。本發(fā)明提供一種纖維復(fù)合相變混凝土材料及其制備方法，抗壓強度能夠達到圍護結(jié)構(gòu)的強度標準，可用作被動式太陽房蓄熱墻體。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明提供一種纖維復(fù)合相變混凝土材料及制備方法，其蓄熱能力高，抗壓強度符合一定標準，可用作被動式太陽房蓄熱墻體。技術(shù)方案
一種纖維復(fù)合相變混凝土材料，包括水、減水劑、纖維、石蠟顆粒和混凝土，其中所述的混凝土由硅酸鹽水泥、石膏粉及河砂組成；水灰比為0. 3^0. 4，石蠟顆粒配合比為9(Γ120 kg/m3，硅酸鹽水泥配合比45(T460 kg/m3，河砂配合比為71(T730kg/m3，石膏粉配合比為 30 45 kg/m3，減水劑為45 46 kg/m3，其特征在于所述的纖維為配合比為20kg/m3 35 kg/m3 的玄武纖維或配合比為70 85 kg/m3的微鋼纖維。所述的玄武纖維短切長度為15 25mm。所述的微鋼纖維鋼纖維長度8 15mm、直徑0. 15 0. 22mm。河砂的模度細數(shù)為2.纊3. 2。石蠟顆粒體積熔點3(T40°C，粒徑2 3mm，
一種纖維復(fù)合相變混凝土材料的制備方法，其特征在于將石蠟顆粒配合比為9(Γ120 kg/m3，硅酸鹽水泥配合比450 460 kg/m3，河砂配合比為71(T730kg/m3，石膏粉配合比為 30^45 kg/m3加入砂漿攪拌機中，干拌10mirT20min使之混合均勻，按水灰比為0. 3、. 4稱取水，然后加90%的水繼續(xù)攪拌10-20min，再加入減水劑45 妨kg/m3和剩余10%的水攪拌 l(T20min，最后加入玄武纖維配合比為20 kg/m3 ^35 kg/m3或配合比為70 85 kg/m3的微鋼纖維攪拌均勻，制成纖維復(fù)合相變混凝土材料。有益效果
1、本發(fā)明由于在普通混凝土基體中添加了相變材料石蠟顆粒，在保證混凝土基體強度的前提下，相變混凝土的熱容由普通混凝土的1050J/kg · k增加到了 1983J/kg · k，蓄熱能力得到了顯著的提高，此外該石蠟顆粒的相變溫度與室溫接近，由該相變混凝土材料制備的墻體能起到更好的隔熱作用，其室內(nèi)側(cè)的溫度比普通墻體內(nèi)側(cè)的溫度要低0. 7K左右，并且室內(nèi)側(cè)的溫度峰值比室外側(cè)有一定的延遲，因此該相變墻體能有效的減少空調(diào)能耗，起到一定削峰填谷的作用。2、本發(fā)明經(jīng)過大量實驗摸索發(fā)現(xiàn)玄武纖維或微鋼纖維復(fù)合相變混凝土材料的恰當配比，其所制成的相變儲能混凝土的抗壓強度可以達到圍護結(jié)構(gòu)墻體的抗壓抗折強度標準，克服了石蠟等相變物質(zhì)顆粒的加入導(dǎo)致材料變脆，強度下降的缺點，使得該建筑材料應(yīng)用范圍更廣。3、本發(fā)明材料采用價格低廉的相變材料石蠟，且大量可得，成本價格低廉，并采用直接摻混法，制備工藝簡單，可大規(guī)模使用。


圖1是玄武纖維復(fù)合相變混凝土材料的示意圖；其中1一玄武纖維或鋼纖維，2— 石蠟顆粒，3—混凝土基體，其中橢圓狀石蠟顆粒及玄武纖維均勻分布在混凝土內(nèi)。
具體實施例方式實施例1
一種纖維復(fù)合相變混凝土材料的制備方法，將石蠟顆粒配合比為102 kg/m3，硅酸鹽水泥配合比455 kg/m3，河砂配合比為721kg/m3，石膏粉配合比為36 kg/m3加入砂漿攪拌機中，干拌15min左右使之混合均勻，按水灰比為0. 38稱取水，然后加90%的水繼續(xù)攪拌 15min左右，再加入減水劑45. 5 kg/m3和剩余10%的水攪拌lOmin，最后加入玄武纖維配合比為沈，制成纖維復(fù)合相變混凝土材料。實施例2
一種纖維復(fù)合相變混凝土材料的制備方法，將石蠟顆粒配合比為102 kg/m3，硅酸鹽水泥配合比455 kg/m3，河砂配合比為721kg/m3，石膏粉配合比為36 kg/m3加入砂漿攪拌機中，干拌15min左右使之混合均勻，按水灰比為0. 38稱取水，然后加90%的水繼續(xù)攪拌 15min左右，再加入減水劑45. 5kg/m3和剩余10%的水攪拌lOmin，最后加入配合比為79kg/ m3的微鋼纖維攪拌均勻，制成纖維復(fù)合相變混凝土材料。實施例3
對實施例1和實施例2的試樣采用1天養(yǎng)護箱養(yǎng)護，7天50度水養(yǎng)護，觀天常溫養(yǎng)護， 應(yīng)用壓力試驗機對實施例1和2進行檢測，其所制成的相變儲能混凝土的抗壓強度可以達到圍護結(jié)構(gòu)所需強度標準。
權(quán)利要求
1.一種纖維復(fù)合相變混凝土材料，包括水、減水劑、纖維、石蠟顆粒和混凝土，所述的混凝土由硅酸鹽水泥、石膏粉及河砂組成；其中水灰比為0. 3^0. 4，石蠟顆粒配合比為9(Γ120 kg/m3，硅酸鹽水泥配合比45(T460 kg/m3，河砂配合比為71(T730kg/m3，石膏粉配合比為 30^45 kg/m3，減水劑配合比為45-46kg/m3，其特征在于所述的纖維為配合比為20kg/m3 35 kg/m3的玄武纖維或配合比為70 85 kg/m3的微鋼纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1一種纖維復(fù)合相變混凝土材料，其特征在于含有的相變材料石蠟顆粒熔點30°C左右，粒徑2 3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1一種纖維復(fù)合相變混凝土材料，其特征在于所述的玄武纖維短切長度為15 25mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1一種纖維復(fù)合相變混凝土材料，其特征在于所述的微鋼纖維鋼纖維長度8 15mm、直徑0. 15 0. 22mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1一種纖維復(fù)合相變混凝土材料，其特征在于河砂的模度細數(shù)為 2.8 3.2 ο
6.一種纖維復(fù)合相變混凝土材料的制備方法，其特征在于將配合比為9(T120 kg/m3 的石蠟顆粒，配合比45(T460 kg/m3的硅酸鹽水泥，配合比為71(T730kg/m3的河砂，配合比為3(T45 kg/m3的石膏粉加入砂漿攪拌機中，干拌10mirT20min使之混合均勻，按水灰比為 0. 3 0. 4稱取水，然后加90%的水繼續(xù)攪拌10-20min，再加入45-妨kg/m3減水劑和剩余10% 的水攪拌l(T20min，最后加入玄武纖維配合比為20 kg/m3 ^35 kg/m3或配合比為70 85 kg/ m3的微鋼纖維攪拌均勻，制成纖維復(fù)合相變混凝土材料。
全文摘要
本設(shè)計發(fā)明主要涉及一種建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能用的纖維復(fù)合相變混凝土材料及其制備方法。一種纖維復(fù)合相變混凝土材料，包括水、減水劑、纖維、石蠟顆粒和混凝土，所述的混凝土由硅酸鹽水泥、石膏粉及河砂組成；其中水灰比為0.3~0.4，石蠟顆粒配合比為90~120kg/m3，硅酸鹽水泥配合比450~460kg/m3，河砂配合比為710~730kg/m3，石膏粉配合比為30~45kg/m3，減水劑配合比為45-46kg/m3，其特征在于所述的纖維為配合比為20kg/m3~35kg/m3的玄武纖維或配合比為70~85kg/m3的微鋼纖維。本發(fā)明材料采用價格低廉的相變材料石蠟，且大量可得，成本價格低廉，并采用直接摻混法，制備工藝簡單，可大規(guī)模使用。
文檔編號C04B28/14GK102485686SQ20101056774
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者邵帥, 陳振乾 申請人:東南大學(xué)