【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及建筑材料，尤其涉及相變儲能型水泥基復合材料pcm-uhpc及制備方法。
技術介紹
1、隨著節能和綠色建筑的需求增加，建筑材料正向多功能化和智能化發展，超高性能水泥基材料uhpc作為一種高強度、低孔隙率和高耐久性的水泥基復合材料，廣泛應用于建筑和基礎設施中，然而，傳統uhpc主要關注力學性能和耐久性，缺乏溫控和保溫性能，相變材料pcm作為一種高效的儲能材料，能夠通過相變過程調控溫度波動，適合在建筑節能領域應用。
2、將pcm引入uhpc，制備出具有保溫和儲能功能的pcm-uhpc復合材料，能夠實現力學性能和溫度調控性能的結合，是未來綠色建筑和基礎設施建設的關鍵材料，但由于pcm的流動性和滲漏性，其直接應用在水泥基材料中存在一定困難，通過采用微膠囊封裝技術，結合高分子與無機納米材料復合壁材，可以有效解決pcm的滲漏和化學老化問題，提高pcm的熱循環穩定性和界面結合力。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了解決現有技術中以下缺點，傳統uhpc主要關注力學性能和耐久性，缺乏溫控和保溫性能，由于pcm的流動性和滲漏性，其直接應用在水泥基材料中存在一定困難，而提出的相變儲能型水泥基復合材料pcm-uhpc及制備方法。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用了如下技術方案：
3、相變儲能型水泥基復合材料pcm-uhpc，包括超高性能水泥基材料（uhpc）基體和微膠囊化的相變儲能材料（pcm微膠囊），其中所述微膠囊化的相變儲能材料（pcm微膠囊）
4、優選的，其中所述超高性能水泥基材料（uhpc）基體由硅酸鹽水泥、硅灰、粉煤灰、石英粉、石英砂和減水劑組成，所述超高性能水泥基材料（uhpc）基體由以下組分按質量百分比組成：硅酸鹽水泥35-40%，硅灰5-10%，粉煤灰10-15%，石英粉20-30%，石英砂10-20%，減水劑1-2%。
5、優選的，所述微膠囊化的相變儲能材料（pcm微膠囊）材料設置為微膠囊封裝的石蠟或水合鹽類相變材料。
6、優選的，所述微膠囊化的相變儲能材料（pcm微膠囊）的微膠囊壁材由聚氨酯（pu）和納米二氧化硅（sio）復合組成。
7、一種相變儲能型水泥基復合材料pcm-uhpc的制備方法，包括所述微膠囊化的相變儲能材料（pcm微膠囊）的制備以及相變儲能型水泥基復合材料pcm-uhpc的制備，所述微膠囊化的相變儲能材料（pcm微膠囊）的制備包括以下步驟：
8、s1：相變材料的預處理：將選定的相變材料（如石蠟）加熱至35-60℃，直至其完全液態化，備用；
9、s2：納米二氧化硅分散：將0.5-2?wt%的納米二氧化硅加入5-10?wt%聚氨酯溶液中，使用超聲波分散處理15-30分鐘（100-300?w功率），直至形成均勻分散的聚氨酯/sio復合溶液；
10、s3：乳化過程：將液態相變材料逐漸加入聚氨酯溶液中，攪拌速度控制在500-1500rpm，持續10-20分鐘，形成穩定乳液，控制攪拌速度，根據微膠囊粒徑需求調整在500-1500rpm之間；
11、s4：交聯聚合反應：向乳液中加入0.1-0.5?wt%的交聯劑（如氯化鈣），溫度控制在40-60℃，并繼續攪拌30-60分鐘，確保交聯反應完成，聚合反應過程中監控體系的黏度和溫度，確保聚氨酯能夠完全交聯；
12、s5：洗滌和干燥：將制備的微膠囊離心后，用純水或乙醇洗滌3-5次，去除殘余的未反應物質，將洗滌后的微膠囊干燥于50-80℃的環境下4-8小時，確保水分蒸發和微膠囊結構穩定。
13、優選的，所述相變儲能型水泥基復合材料pcm-uhpc的制備包括以下步驟：
14、s1：水泥基材料預混合：稱取硅酸鹽水泥、硅灰、粉煤灰、石英粉、石英砂和減水劑，將所有干料預先混合3-5分鐘，以確保均勻分布，形成水泥基材料粉料；
15、s2：微膠囊化的相變儲能材料（pcm微膠囊）的摻入：將微膠囊化的相變儲能材料（pcm微膠囊）按3-5?wt%（基于水泥基材料總重量）的比例摻入混合后的水泥基材料粉料中，摻入量過高可能影響力學性能，摻量過低則儲能效果不足，故選擇3-5%為最佳平衡點，采用低速攪拌（150-180?rpm）進行5-10分鐘的混合，以避免微膠囊破損，確保pcm在基體中的均勻分布；
16、s3：水泥漿體的制備：加入uhpc膠凝材料18-2wt%的拌合水，并加入1-2?wt%的減水劑以提升材料的流動性，高效攪拌5-10分鐘，直至漿體均勻，控制攪拌速度在300-360rpm，避免微膠囊在強烈攪拌中破裂；
17、s4：成型與養護：將制備好的漿體倒入模具中，并輕振動排出氣泡，在濕潤環境中養護24小時，以防止材料早期失水，拆模后，將試件在20℃、95%濕度的標準條件下養護28天，確保水泥基材料的完全水化，并達到預期力學性能。
18、其中所述水泥基材料中，硅酸鹽水泥：占比為35-40?wt%，作為主要膠凝材料，提供基體強度；
19、硅灰：占比為5-10?wt%，起到增強材料致密性的作用，填充水泥基體的孔隙，提升抗滲和耐久性；
20、粉煤灰：占比為10-15?wt%，改善工作性并降低收縮，提高水泥基體的耐久性；
21、石英粉：占比為20-30?wt%，增強材料的填充密實度，提升抗壓強度；
22、石英砂：占比為10-20?wt%，作為骨料提供支撐和強度；
23、減水劑：占比為1-2?wt%，用于增強材料的流動性，確保漿料均勻性及便于成型。
24、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
25、本專利技術提供的相變儲能型保溫超高性能水泥基復合材料pcm-uhpc，通過在uhpc中引入微膠囊相變材料，提升了材料的儲能調溫性能，同時保持了高強度和高耐久性，本專利技術材料具有節能效果顯著、熱穩定性高、抗滲漏和抗老化性能優越等特點，適用于建筑節能、溫控橋梁及隧道工程等領域，具備廣泛應用前景。
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1.相變儲能型水泥基復合材料PCM-UHPC，其特征在于，包括超高性能水泥基材料（UHPC）基體和微膠囊化的相變儲能材料（PCM微膠囊），其中所述微膠囊化的相變儲能材料（PCM微膠囊）的微膠囊壁材采用聚合物與納米無機材料復合。
2.根據權利要求1所述的相變儲能型水泥基復合材料PCM-UHPC，其特征在于，其中所述超高性能水泥基材料（UHPC）基體由硅酸鹽水泥、硅灰、粉煤灰、石英粉、石英砂和減水劑組成，所述超高性能水泥基材料（UHPC）基體由以下組分按質量百分比組成：硅酸鹽水泥35-40%，硅灰5-10%，粉煤灰10-15%，石英粉20-30%，石英砂10-20%，減水劑1-2%。
3.根據權利要求1所述的相變儲能型水泥基復合材料PCM-UHPC，其特征在于，所述微膠囊化的相變儲能材料（PCM微膠囊）材料設置為微膠囊封裝的石蠟或水合鹽類相變材料。
4.根據權利要求1所述的相變儲能型水泥基復合材料PCM-UHPC，其特征在于，所述微膠囊化的相變儲能材料（PCM微膠囊）的微膠囊壁材由聚氨酯（PU）和納米二氧化硅（SiO）復合組成。
5.一
6.根據權利要求5所述的相變儲能型水泥基復合材料PCM-UHPC的制備方法，其特征在于，所述相變儲能型水泥基復合材料PCM-UHPC的制備包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的相變儲能型水泥基復合材料PCM-UHPC的制備方法，其特征在于，其中所述水泥基材料中，硅酸鹽水泥：占比為35-40?wt%，作為主要膠凝材料，提供基體強度；
...【技術特征摘要】
1.相變儲能型水泥基復合材料pcm-uhpc，其特征在于，包括超高性能水泥基材料（uhpc）基體和微膠囊化的相變儲能材料（pcm微膠囊），其中所述微膠囊化的相變儲能材料（pcm微膠囊）的微膠囊壁材采用聚合物與納米無機材料復合。
2.根據權利要求1所述的相變儲能型水泥基復合材料pcm-uhpc，其特征在于，其中所述超高性能水泥基材料（uhpc）基體由硅酸鹽水泥、硅灰、粉煤灰、石英粉、石英砂和減水劑組成，所述超高性能水泥基材料（uhpc）基體由以下組分按質量百分比組成：硅酸鹽水泥35-40%，硅灰5-10%，粉煤灰10-15%，石英粉20-30%，石英砂10-20%，減水劑1-2%。
3.根據權利要求1所述的相變儲能型水泥基復合材料pcm-uhpc，其特征在于，所述微膠囊化的相變儲能材料（pcm微膠囊）材料設置為微膠囊封裝的石蠟或水合鹽類相變材料。
4.根據權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：穆富江，吳盼剛，肖含，桂強，趙文博，
申請(專利權)人：中建八局第四建設有限公司，
類型：發明
國別省市：
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