本研究探讨了掺有相变材料(PCM)和膨胀珍珠岩骨料的自流平砂浆(SLMs)的开发与性能,旨在为节能建筑提供热能存储(TES)功能。研究采用水泥封装法对饱和PCM的珍珠岩进行包覆,形成了耐用的宏观封装骨料。为了在浇筑过程中保持这些内含物的结构完整性,研究将预置骨料法与高流动性的自密实砂浆基体结合使用。研究制备并分析了三种砂浆配方:(a) 基准自流平砂浆;(b) 掺膨胀珍珠岩的自流平砂浆;(c) 掺PCM填充珍珠岩的自流平砂浆。
通过动态“DKK”测试和定制的ASTM C1363-19热箱装置对其热工性能进行了评估。测试表明,PCM增强型砂浆具有最佳的热缓冲效果,在25–30 °C区间表现出明显的温度平台期,且热流值显著降低。在PCM相变期间,其表观导热系数降至0.28 W/(m·K),证明了其有效的潜热吸收能力。结果清楚地表明,该材料具有增强的被动式热调节能力和延迟传热响应,支持将PCM-珍珠岩自流平砂浆作为储能建筑材料使用。编译 陈讲运
此外,研究还进行了补充测试,以验证该复合材料的材料、力学及耐久性的可行性。力学测试显示,基准自流平砂浆的抗压强度和抗折强度最高,分别为60.14 MPa和5.79 MPa。掺入膨胀珍珠岩使抗压强度降至29.02 MPa,而PCM增强骨料进一步将其降至17.62 MPa。不过,与未包覆的珍珠岩(3.08 MPa)相比,PCM复合材料的抗折强度略有提升(达3.46 MPa),这表明封装外壳可能起到了潜在的增强作用。吸水率测试显示,PCM增强型珍珠岩砂浆在前180分钟内吸水率较低,但在72小时(3天)后急剧增加,超过了所有其他配方,表明存在长期渗透性问题。SEM-EDS分析显示外壳中的Ca/Si比较高(约7.75),TGA结果表明氢氧化钙的分解量极少,这两点均支持了“硅灰消耗氢氧化钙生成额外C-S-H凝胶”的假设。总体而言,PCM-珍珠岩自流平砂浆在赋能建筑热能存储应用方面展现出巨大的潜力。
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