[发明专利]一种相变储能地聚合物混凝土及其制备方法及其应用

说明书

本发明涉及混凝土制备技术领域，具体涉及一种相变储能地聚合物混凝土及其制备方法及其应用。所述混凝土包括：粉煤灰32‑50份、赤泥28‑40份、水玻璃20‑34份、碱金属氢氧化物10‑38份、钢渣粉20‑35份、钢渣骨料43‑52份、相变球粒22‑35份，且该相变球粒包括地聚合物和相变材料，该地聚合物包括：粉煤灰20‑30份、水玻璃20‑30份、氢氧化钾5‑20份、钢渣粉12‑25份、氯化钡1‑5份、石墨粉12‑20份、硼酸2‑10份、水10‑18份。本发明相变储能地聚合物混凝土中相变球粒表层与混凝土可有效结合，不易开裂，解决了相变材料与混凝土基体兼容性较差的问题。

技术领域

本发明涉及混凝土制备技术领域，具体涉及一种相变储能地聚合物混凝土及其制备方法及其应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

太阳能凭其储量的无限性、存在的普遍性、利用的清洁性和使用的安全性等优势脱颖而出，在世界各种能源增长速率中名列第一。但利用过程中，太阳能的储存及有效利用一直是当前面临的突出问题。相变储能技术是一项新型环保节能技术，可以缓解能量浪费及减轻环境污染的有效途径。相变储能材料(PCM-Phase Change Material)作为一种新型的节能材料，已成为国内外资源利用与材料科学领域的研究热点。其原理是在相变温度范围内，利用自身结构或相态变化向环境释放、吸收潜热，从而调节和控制周围环境的温度。

目前，在建筑节能、道路保养、工程结构降温等领域，通常通过在普通混凝土中直埋、封装等方式掺加一定比例的相变材料，期望得到具有调温作用的相变混凝土，例如，申请号为201611250270.3的中国专利文献公开的混凝土装饰板，包括混凝土结构层、界面层和装饰层，其中，混凝土结构层的原料包括超高强混凝土和相变储能颗粒。

然而，本发明人发现：对于目前的这类直埋、封装的方式，第一，由于相变材料的封装技术与热稳定性、相变水泥混凝土的力学性能等关键问题尚未解决，大多数相变水泥混凝土的研究仍处于理论试验阶段。第二，虽然水泥相变储能水泥混凝土具有成本低、排污低、建造维护容易等优势，但与掺入的相变材料之间存在以下的问题：(1)相变材料与混凝土基体相容性差，容易导致两者分离，降低导热效率；(2)尽管水泥混凝土不易分解，但水泥水化产物在相变材料带来的高温环境下易分解，使混凝土中相变材料泄露，造成污染。

发明内容

针对上述的问题，本发明的目的是提供一种相变储能地聚合物混凝土及其制备方法及其应用。本发明的相变储能地聚合物混凝土中相变球粒表层与混凝土基体为地聚合物，两者可以有效结合，不易开裂，有效解决了相变材料与混凝土基体兼容性较差的问题。为实现上述目的，具体地，本发明的技术方案如下所示：

在本发明的第一方面，公开一种相变储能地聚合物混凝土，其原料包括如下重量份的组分：粉煤灰32-50份、赤泥28-40份、水玻璃20-34份、碱金属氢氧化物10-38份、钢渣粉20-35份、钢渣骨料43-52份、水20-30份、相变球粒22-35份，且该相变球粒包括地聚合物和相变材料；其中：所述地聚合物的原料包括如下重量份的组分：粉煤灰20-30份、水玻璃20-30份、碱金属氢氧化物5-20份、钢渣粉12-25份、氯化钡1-5份、石墨粉12-20份、硼酸2-10份、水10-18份。

进一步地，所述碱金属氢氧化物包括氧氧化钠、氢氧化钾等中的至少一种。在本发明中，加入碱金属氢氧化物的主要目的是作为激发剂，提供体系的氢氧根离子。

进一步地，所述赤泥包括烧结法赤泥、拜尔法赤泥、联合法赤泥等中的至少一种。在本发明中，加入赤泥的主要目的是提供体系的硅铝单元体。

进一步地，所述钢渣粉的粒径不大于45μm，钢渣骨料粒径在7.5mm-20mm之间。由于钢渣富含大量铁，通过在相变球粒加入钢渣可以有效提高相变球粒的导热性，提高能量的存储和释放效能。