新型竹建筑材料论文提纲

论文题目：建筑用新型相变混凝土材料性能的研究

摘要：相变材料具有较大的储热能力,将相变材料与混凝土结合作为建筑材料,可以提高普通混凝土材料的蓄热能力,已成为近些年来建筑节能方向的研究热点。但是,常规的相变材料都存在导热系数过低的问题,将其掺加进混凝土中,会严重影响其储/放热效率。通过适量高导热性能材料的添加,可以在一定程度上提高相变材料的导热系数。本文提出将经过处理的废旧干电池碳棒粉末以及新型多孔骨料泡沫金属铜添加进混凝土材料中制备复合材料,在此基础上进行了力学性能、导热性能和蓄热能力研究,试验得出节能效果最佳的配比方案设计。首先,本文以20#石蜡作为相变材料,研究多孔介质储能骨料对有机石蜡的最佳吸附率。试验选取四种多孔骨架材料膨胀珍珠岩、页岩陶粒、膨胀石墨、泡沫金属铜,分别研究吸附时间、制备方法、粒径大小及材料种类对相变材料吸附率的影响。通过综合分析,分别选取粒径为2mm～4mm的膨胀珍珠岩,真空吸附8h,以及泡沫金属铜真空吸附1h为最佳吸附方案设计。此外,研究外掺碳棒粉末的质量配比以及粒径大小对石蜡导热性能的影响。通过试验分析可得,碳棒粉末的添加量与相变材料的导热性能呈现出正相关关系,粒径较小的碳棒粉末对相变材料导热性能提高效果较为明显。其次,选取2mm～4mm膨胀珍珠岩为相变储能骨料,采用等质量替代河砂的方式制备相变混凝土砂浆,并向其中添加不同质量分数的碳棒粉末,分别研究膨胀珍珠岩储能骨料及碳棒粉末对相变混凝土热力学性能及相变循环性能的影响。通过研究膨胀珍珠岩-碳棒粉末相变储能混凝土的热力学性能可得:随着膨胀珍珠岩储能骨料及碳棒粉末掺量的增加,相变混凝土的力学强度在一定程度上都会减弱,具体表现为当相变储能骨料掺量在25%、碳棒粉末掺量在30%的条件下,混凝土的抗压性能及劈裂抗拉性能下降比例达到最大分别为41.27%、46.48%,其中储能骨料掺量的影响效应大于碳棒粉末的;此外,随着相变储能骨料掺量的增加,混凝土的导热强度会有相应的下降,保温性能提升,相变混凝土的最高温度比普通混凝土低6℃～10℃;随着碳棒粉末掺量的增加,会增强相变材料的储/放热效率,加快相变材料的相变过程。通过研究膨胀珍珠岩-碳棒粉末相变储能混凝土的循环性能可得:随着相变循环次数的增加,相变材料的热力学性能都会有不同程度的下降,力学性能受到相变循环的影响较小,下降幅度在10%以内,导热性能的下降最为明显,下降幅度最大为16.33%,整体热力学性能受相变循环次数影响较小。综合分析,确定膨胀珍珠岩相变储能混凝土中膨胀珍珠岩储能骨料的最佳掺量为20%,碳棒粉末的最佳掺量为20%。最后,综合研究相变混凝土墙体对室内环境动态热性能的影响,试验结果表明:采用直接混合法制备的膨胀珍珠岩-碳棒粉末相变混凝土墙体可以有效的延缓室内温度的变化,碳棒粉末的添加可以加快相变材料的储/放热效率;采用插层法制备不同厚度（4mm、6mm、8mm、10mm）的泡沫金属铜相变混凝土箱体模型,随着泡沫金属铜储能骨料掺加厚度的增加,箱体内部整体动态热性能越好,但是,过多泡沫金属铜相变储能骨料的掺加会严重影响混凝土的力学性能,综合分析,厚度为6mm的泡沫金属铜储能骨料的掺量为最佳。

关键词：建筑节能;膨胀珍珠岩;泡沫金属铜;碳棒粉末;热力学性能

学科专业：动力工程（专业学位）

摘要

Abstract

主要符号表

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 相变储热混凝土材料的研究现状

1.2.1 相变材料的分类

1.2.2 相变材料与混凝土的结合方法

1.2.3 相变混凝土热力学性能的研究

1.2.4 国内外关于强化相变储热性能的研究

1.3 本文研究内容

第二章 定型相变材料的选择及外掺材料性能研究

2.1 相变材料相变过程理论基础分析

2.1.1 相变基础理论

2.1.2 多孔介质内相变过程理论分析

2.2 定型相变材料实验部分

2.2.1 实验材料

2.2.2 实验仪器及方法

2.2.3 定型相变材料的制备

2.2.4 实验方案设计

2.3 石蜡-碳棒粉末复合相变材料实验部分

2.3.1 实验材料

2.3.2 实验仪器及方法

2.3.3 石蜡-碳棒粉末复合相变材料的制备

2.3.4 实验方案设计

2.4 结果与分析

2.4.1 吸附时间对相变材料吸附率的影响

2.4.2 制备方法对相变材料吸附率的影响

2.4.3 多孔介质粒径对相变材料吸附率的影响

2.4.4 多孔介质材料对相变材料吸附率的影响

2.4.5 DSC测试结果分析及理论分析

2.4.6 碳棒粉末的掺量及粒径对相变材料导热性能的影响

2.5 本章小结

第三章 膨胀珍珠岩-碳棒粉末复合相变混凝土材料的制备及性能研究

3.1 实验原理

3.1.1 水泥水化过程机理分析

3.1.2 混凝土绝热温升基本理论

3.2 膨胀珍珠岩-碳棒粉末相变混凝土的制备

3.2.1 实验材料

3.2.2 膨胀珍珠岩复合相变材料的制备及表征

3.2.3 试块的制作与养护

3.3 基本力学性能试验设计

3.3.1 抗压性能试验设计

3.3.2 劈裂抗拉性能试验设计

3.4 热学性能试验设计

3.4.1 导热系数试验设计

3.4.2 储/放热效率试验设计

3.5 相变循环稳定性能试验设计

3.6 结果与分析

3.6.1 膨胀珍珠岩复合相变材料表征及测试结果分析

3.6.2 相变膨胀珍珠岩混凝土基本力学性能结果分析

3.6.3 相变混凝土热学性能结果分析

3.6.4 相变混凝土循环稳定性能试验结果分析

3.7 本章小结

第四章 新型相变混凝土箱体模型动态热性能的试验研究

4.1 泡沫金属传热性能理论分析

4.2 泡沫金属铜及泡沫金属铜复合相变材料性能表征及测试

4.2.1 SEM表征

4.2.2 DSC测试

4.3 新型相变混凝土实验模型的设计

4.3.1 普通混凝土墙体的制备

4.3.2 新型相变混凝土墙体的制备

4.3.3 箱体模型的制备

4.4 结果与分析

4.4.1 泡沫金属铜复合相变材料表征及测试结果分析

4.4.2 膨胀珍珠岩相变混凝土箱体模型动态热性能分析

4.4.3 泡沫金属铜相变混凝土箱体模型动态热性能分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

致谢