相变储能混凝土的制备

采用相变储能材料是建筑节能的一个重要手段。相变储能材料应用在混凝土中可以使这一传统的最大宗的建筑结构材料具有相变调温功能。利用它作为外墙体材料，有利于控制室内温度的稳定，从而改善热舒适性，具有明显的节能效果，而且相变储能混凝土还具有较好的隔热能力及阻燃性能。同时，相变储能混凝土能有效降低混凝土内部温升速率，有利于解决混凝土因为水泥水化热所引起的早期开裂。

制备相变储能混凝土的方法就是将相变材料加入到混凝土中，使它们成为整体。目前，制备相变储能混凝土的技术方式主要有三种：直接浸渍技术；抽真空吸附技术；直接混合技术。直接浸渍技术是将多孔混凝土直接放入装满液态相变材料的容器中。这种方法适用于具有较高孔隙率的混凝土。抽真空吸附技术是先对多孔混凝土材料进行抽真空，再将要添加的液态相变材料加入到抽真空之后的多孔混凝土材料中，最后打开气阀，依靠大气压力将液态的相变材料压进多孔混凝土材料中。抽真空吸附技术可使混凝土对相变材料的吸收率更高。直接混合法是将相变材料添加到多孔陶粒、空心小球等载体内直接与建材基体混合，如将相变材料吸入半流动性的硅石细粉中，然后掺入建材基体中。直接混合方法的优点在于工艺简单，性质更均匀，更易于做成各种形状和大小的建筑构件，以满足不同的需要。

制备相变储能混凝土需要注意几个问题。第一，必须解决相变材料从载体中渗漏的问题。目前比较理想的处理方法是将相变材料放在特定的胶囊内：一种方法是在液滴或固体颗粒表面形成一层连续的薄膜状聚合材料；另一种方法是将相变材料加入到一个相对较大的载体内(如泡沫金属、金属盒、多孔材料等)，这种包有相变材料的载体称为宏胶囊，然后将宏胶囊与混凝土复合形成相变储能混凝土。第二，必须保证材料的导热性和蓄热能力。大部分相变材料最大的缺点就是导热性差，这样会导致在温度较低时，外部的相变材料先放热固化，而内部的依然保持液体形态，从而阻止内部热量向外传递，引起边缘凝固现象。目前解决相变材料导热性差的方法主要有两种：一种是直接在相变材料中加入高导热性物质，比如在相变材料中加入石墨，石墨粉添加20%（质量分数）时，能使定形相变材料的导热系数提高好几倍；另一种是使用导热系数高的容器或者在相变材料中加入金属介质。第三，必须注意在混凝土中加入相变材料后对混凝土的力学性能产生的影响。一般来说，混凝土在加入相变材料后强度有所降低，但应使最终抗压强度和抗拉强度仍能满足要求。试验表明，采用复合相变材料和微胶囊相变材料比采用单种相变材料对实际应用中大体积混凝土强度的影响较小，在实际工程应用中是可行的。