定型相变混凝土制备及热工性能研究

作     者：张钟仁 

作者单位：沈阳建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张逸超

授予年度：2022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：定型相变混凝土 颗粒级配 热工性能 灰色理论 能耗模拟 

摘      要：定型相变混凝土材料作为新型建筑材料,具有储热功能好、保温性能好、质量轻等优点,将其运用到建筑围护结构可以将环境中的热量以相变的形式进行吸收和释放,从而降低建筑能耗,提高室内环境的舒适度。本文筛选了适合应用于定型相变混凝土围护结构中的相变材料、吸附载体、封装材料,并从试验测试的角度出发,优化了定型相变混凝土的制备方法,研究了定型相变颗粒的掺量和级配对定型相变混凝土性能的影响,并着重分析了定型相变颗粒级配对定型相变混凝土导热系数的影响,最后利用De ST-h建筑能耗软件对定型相变混凝土围护结构住宅与传统构造住宅进行建筑能耗对比分析。通过试验研究、理论分析及软件模拟,本文主要得到了如下研究结论:（1）癸酸与肉豆蔻酸的质量比为6:4时,二者加热共融形成的复合相变材料热工性能最好,相变温度为26℃,相变焓值为131.82J/g。对于膨胀珍珠岩来说,合理的真空吸附时间为4min,吸附率约为600%。使用水泥净浆封装的定型相变颗粒没有抱团现象,50次相变循环后的质量损失率为1.2%,适合用来封装定型相变颗粒。（2）在性能方面,定型相变混凝土抗压强度和抗折强度下降并不明显,导热系数有了一定程度的下降,比热容有了一定程度的提升。在替砂率30%的定型相变混凝土中,颗粒级配2～3mm、3～4mm、4～5mm、5～6mm、6～7mm、7～8mm、8～10mm分别占比12%、14%、15%、16%、19%、20%、4%的定型相变混凝土抗压强度和抗折强度下降最大。大粒径定型相变颗粒对降低导热系数有积极影响,且影响程度随定型相变颗粒替砂率的增加而增加。中等粒径的定型相变颗粒最利于提升定型相变混凝土比热容。（3）定型相变颗粒级配在统计意义上具有很好的自相似性,7组级配的分形维数在0.4924～1.6812之间,分形维数越大,则颗粒越密集。灰色关联理论可以较好的分析定型相变颗粒级配对定型相变混凝土导热系数的影响,定型相变颗粒分形维数的增加对定型相变混凝土导热系数有增强作用;2～3mm、3～4mm、6～7mm、7～8mm的定型相变颗粒对定型相变混凝土导热系数有增强作用;4～5mm、5～6mm、8～10mm的定型相变颗粒对定型相变混凝土导热系数有抑制作用。（4）采用本文制备的定型相变混凝土性能参数进行建筑能耗分析,与普通混凝土围护结构相比,使用定型相变混凝土围护结构的住宅模型全年累计热负荷降低了1.5%,全年累计冷负荷降低了1.6%,定型相变混凝土能够发挥很好的节能效果。