相变储能混凝土制备及其性能试验研究

作     者：白梅 

作者单位：安徽理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马芹永

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：相变储能混凝土 膨胀珍珠岩 硬脂酸丁酯 压拉强度 微观结构 断裂特性 储能量 相变循环稳定性 

摘      要：相变储能混凝土,通过相变材料的相态变化储存和释放能量,从而使其储能能力高于普通混凝土,主要用于建筑储能系统。本文先用干燥膨胀珍珠岩吸附硬脂酸丁酯,再用石灰石粉末将其包裹改性,制备相变储能骨料;相变储能骨料等体积部分取代混凝土的砂,硅粉等质量部分取代水泥制备相变储能混凝土。对相变储能混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度进行测试;通过带切口的三点弯曲梁断裂试验,测试相变储能混凝土的断裂韧度和断裂能;用SEM和DSC分别表征相变储能混凝土的微观结构和热物理特性;对相变储能混凝土开展相变循环试验,测试其相变循环稳定性。相变储能混凝土的立方体抗压试验和劈裂抗拉试验结果表明:相变储能骨料的掺加使混凝土强度降低,硅粉的掺加提高了其强度;当相变储能骨料和硅粉复掺,相变储能骨料和硅粉的掺量分别为20%和5%时,相变储能混凝土的立方体抗压强度为48.34 MPa,劈裂抗拉强度为3.35 MPa,其值几乎与普通混凝土的相同。相变储能混凝土的断裂性能试验表明:相变储能混凝土的断裂的过程与普通混凝土的相似,分成裂缝形成段、裂缝稳定发展段和裂缝失稳发展段3个阶段,属于延性破坏;相变储能混凝土的断裂韧度大致与普通混凝土相同,断裂能随相变储能骨料的掺加降低。相变储能混凝土的SEM图像分析表明:随硅粉掺量的增大,相变储能混凝土的密实度提高;相变储能骨料在混凝土中保持结构完整,与水泥砂浆结合紧密;相变储能骨料与水泥砂浆的界面过渡区结构密实,水化产物主要是AFt和C-S-H凝胶。通过相变储能混凝土的DSC测试分析得出:随着相变储能骨料掺量的增大,相变储能混凝土的比热容在提高;掺加20%相变储能骨料的相变储能混凝土的储能量比普通混凝土的提高了75%。相变储能混凝土的相变循环试验发现:相变循环100次时,相变储能混凝土的立方体抗压强度下降了9%;其相对比热容值比未进行相变循环的降低了11%;相对储能量比未进行相变循环的降低了16%。相变储能混凝土具有较好的相变循环稳定性。