CN111039628A - 一种混凝土储热材料及其制备方法 - Google Patents

一种混凝土储热材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111039628A
CN111039628A CN201811191781.1A CN201811191781A CN111039628A CN 111039628 A CN111039628 A CN 111039628A CN 201811191781 A CN201811191781 A CN 201811191781A CN 111039628 A CN111039628 A CN 111039628A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
heat storage
storage material
concrete heat
fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811191781.1A
Other languages
English (en)
Inventor
曾智勇
张榜
崔小敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHENZHEN ENESOON SCIENCE & TECHNOLOGY CO LTD
Original Assignee
SHENZHEN ENESOON SCIENCE & TECHNOLOGY CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHENZHEN ENESOON SCIENCE & TECHNOLOGY CO LTD filed Critical SHENZHEN ENESOON SCIENCE & TECHNOLOGY CO LTD
Priority to CN201811191781.1A priority Critical patent/CN111039628A/zh
Publication of CN111039628A publication Critical patent/CN111039628A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06—Aluminous cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/20—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/30—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for heat transfer properties such as thermal insulation values, e.g. R-values
    • C04B2201/32—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for heat transfer properties such as thermal insulation values, e.g. R-values for the thermal conductivity, e.g. K-factors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明涉及一种混凝土储热材料及其制备方法，由以下质量份数的组分混合制备而成：铝酸盐水泥8.5‑11.4份，粉煤灰7.0‑7.5份，白云石粗骨料35‑45份，白云石细骨料30‑38份，钢纤维2.0‑4.0份，有机纤维0.1‑0.15份，碳纤维1.0‑3.0份，水6.5‑7.3份，减水剂0.3‑0.7份。该混凝土储热材料制备简单，原材料易得，成本低，储热性能好，和易性佳，强度高的混凝土储热材料及其制备方法。

Description

一种混凝土储热材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及储能材料领域，具体涉及一种混凝土储热材料及其制备方法。
背景技术
常规化石能源的消耗已经引起能源短缺、环境污染等一系列问题，各国开始把视线集中到可替代能源上来。太阳能作为一种绿色无污染能源，引起了研究者广泛的关注，尤其是太阳能光热发电技术，由于该技术采用了关键的热储能材料，其作用是将阳光充足时将能量以热能形式储存在热储能材料中，在阳光辐射不足时或夜间，热储能材料释放出热量，持续发电，避免了阳光间歇不稳定而带来的发电不稳定的缺点。
当前，应用于太阳能光热发电技术中的关键储能材料，主要有是显热储热材料具体产品表现为导热油系列和熔盐类系列。导热油存在易燃、易分解、不稳定、使用温度范围小等缺陷，限制了其作为储热材料的发展前景。熔盐类储热材料存在凝固点高，在使用过程中易造成“冻管”，并且对存储及输送***具有一定的腐蚀性等缺点，因此该类储能材料对设备要求更高，增加了后期使用和维护成本。
鉴于以上两种主流储热材料存在的缺陷，并解决光热储能发电行业高速发展对储热材料越来越高的要求，迫切开发出一种使用工作温度更宽，安全、经济、环保的储热材料。混凝土材料由于具有成本低、易施工、比热高、机械性好、高温稳定性好等优点，因此，其可以作为一种光热储能材料应用于光热储能发电等领域。
然而，现有的混凝土储热材料有明显的不足，例如导热系数和比热容较小，以致于储热性能不佳，或者金属渣骨料密度较大以致混凝土和易性不佳，或者制备方法复杂，不适用于工业化生产，经济效益不好，或者加入的导热性好的材料使混凝土强度降低，容易开裂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种制备简单，原材料易得，成本低，储热性能好，和易性佳，强度高的混凝土储热材料及其制备方法。
本发明采用以下技术方案：
一种混凝土储热材料，其特征在于，由以下质量份数的组分混合制备而成：
铝酸盐水泥8.5-11.4份，粉煤灰7.0-7.5份，白云石粗骨料35-45份，白云石细骨料30-38份，钢纤维2.0-4.0份，有机纤维0.1-0.15份，碳纤维1.0-3.0份，水6.5-7.3份，减水剂0.3-0.7份。所述混凝土储热材料的表观密度为2000-2500kg/m3。
所述白云石粗骨料的粒径为5-25mm，连续级配。
所述白云石细骨料的细度模数为1.6-3.7。
所述钢纤维的长度为20-60mm，直径0.5-1.0mm，抗拉强度≥600MPa。
所述碳纤维：长度10-30mm，单丝直径7-10μm，含碳量≥95％，抗拉强度≥3GPa。
采用的所述有机纤维的长度为5-25mm，直径20-30μm，熔点为85-100℃。
所述有机纤维为锦纶纤维。
所述减水剂为聚羧酸型减水剂，减水率≥25％。
混凝土储热材料的制备方法，包含以下步骤：
(1)室温下，按照配比分别称量铝酸盐水泥8.5-11.4份，粉煤灰7.0-7.5份，白云石粗骨料35-45份，白云石细骨料30-38份，钢纤维2.0-4.0份，锦纶纤维0.1-0.15份，碳纤维1.0-3.0份，逐一加入搅拌机内，干混2-4min；
(2)称量减水剂0.3-0.7份，水6.5-7.3份，预混合后加入搅拌机内，湿混2-4min即可使用。铝酸盐水泥耐热性好，没有氧化钙消解危害，水泥热变形性小，是适合作为储热材料的胶凝材料；普通硅酸盐水泥的耐热性不佳，受热强度显著降低。
本发明制备的混凝土储热材料性能表现为：表观密度为2000-2500kg/m3，导热系数2.0-2.45W/(m·℃)，比热容为1.0-1.2kJ(Kg·℃)，抗压强度≥50Mpa，抗折强度≥10Mpa。
本发明公开的混凝土储热材料具有如下优点：
1、粗细骨料选用导热及比热性能更优的白云石材料代替普通砂石，可提高混凝土的热性能，另外，细骨料选用白云石细骨料，该材料较金属渣料密度低，在混凝土制备时其和易性、坍落度等更容易控制，不易发生泌水等，体系内部材料分布更均匀，便于施工；
2、在保证混凝土强度的情况下，加入一定量的粉煤灰材料，该材料粒度小，比表面积大，活性较高，对混凝土内部有很好的填充作用，可减少内部气孔，提高混凝土密实度，改善混凝土的和易性，提高混凝土抗裂性，另外，粉煤灰取代部分水泥，使其变废为宝，降低混凝土成本，并为环保做贡献；
3、钢纤维和碳纤维材料导热性能优异，将两种材料按一定比例混合加入混凝土中，可提高混凝土导热性能，使内部热量传递更快，热量分布更均匀，另外，由于该两种纤维材料抗拉强度高，与混凝土材料相容性好，可很好的阻碍内部裂纹的扩展，提高混凝土抗压抗折强度，降低混凝土开裂风险；
4、有机纤维材料的熔点在85～100℃，在加热过程中相较于熔点较高的有机纤维更容易气化挥发，形成连通的微小气孔通道，混凝土内部的吸附水在100℃左右开始汽化挥发，这些气孔通道可保障水汽及时排出，降低了由于水汽而形成的内部压力，合适的汽化温度可大大降低混凝土开裂的风险；
5、本发明公开的混凝土材料的原料都是商业化直接得到，无需任何前处理，且成本较低，适合实际操作和大批量生产。
具体实施方式
本发明实施例采用的原料的来源：
铝酸盐水泥：购自益瑞石(中国)铝酸盐有限公司；
粉煤灰：满足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》-GB/T 1596-2017规定的II级灰要求，可购自灵寿县垚鑫矿产品加工厂，但不限于该公司出品；
白云石粗骨料：粒径为5-25mm；可购自山东海岩建材有限公司，但不限于该公司出品。
白云石细骨料：细度模数2.8，可购自山东海岩建材有限公司，但不限于该公司出品。
钢纤维：长度20-40mm，直径0.5-1.0mm，抗拉强度≥600MPa，端钩型钢纤维，可购自南京派尼尔科技实业有限公司，但不限于该公司出品。
碳纤维：长度10-30mm，单丝直径7-10μm，含碳量≥95％，抗拉强度≥3GPa，可购自南京纬达复合材料有限公司，但不限于该公司出品。
减水剂：聚羧酸型减水剂，可购自山东建材有限公司，标准型，但不限于该公司出品。
锦纶纤维：长度为5-25mm，直径20-30μm，熔点为85-100℃，可购自绍兴喜能纺织科技有限公司，但不限于该公司出品。
实施例1：混凝土储热材料1
一种混凝土储热材料，包含如下质量份数的组分：铝酸盐水泥10份，粉煤灰7份，白云石粗骨料45份，白云石细骨料30份，钢纤维2.0份，锦纶纤维0.15份，碳纤维2.0份，水6.5份，减水剂0.6份。
实施例2：混凝土储热材料2
一种混凝土储热材料，包含如下质量份数的组分：铝酸盐水泥8.5份，粉煤灰7.5份，白云石粗骨料35份，白云石细骨料33份，钢纤维3.0份，锦纶纤维0.1份，碳纤维1.0份，水6.9份，减水剂0.3份。
实施例3：混凝土储热材料3
一种混凝土储热材料，包含如下质量份数的组分：铝酸盐水泥11.4份，粉煤灰7.5份，白云石粗骨料40份，白云石细骨料38份，钢纤维4.0份，锦纶纤维0.15份，碳纤维3.0份，水7.3份，减水剂0.7份。
实施例4：混凝土储热材料的制备方法1
混凝土储热材料1的制备方法，包含以下步骤：
(1)室温下，按照配比分别称量铝酸盐水泥10份，粉煤灰7份，白云石粗骨料45份，白云石细骨料30份，钢纤维2.0份，锦纶纤维0.15份，碳纤维2.0份，逐一加入搅拌机内，干混2-4min；
(2)称量减水剂0.6份，水6.5份，预混合后加入搅拌机内，湿混2-4min即可使用。
经过检测，混凝土储热材料1的表观密度为2380kg/m3。
实施例5：混凝土储热材料的制备方法2
混凝土储热材料2的制备方法，包含以下步骤：
(1)室温下，按照配比分别称量铝酸盐水泥8.5份，粉煤灰7.5份，白云石粗骨料35份，白云石细骨料33份，钢纤维3.0份，锦纶纤维0.1份，碳纤维1.0份，逐一加入搅拌机内，干混2-4min；
(2)称量减水剂0.3份，水6.9份，预混合后加入搅拌机内，湿混2-4min即可使用。
经过检测，混凝土储热材料2的表观密度为2000kg/m3。
实施例6：混凝土储热材料的制备方法3
混凝土储热材料3的制备方法，包含以下步骤：
(1)室温下，按照配比分别称量铝酸盐水泥11.4份，粉煤灰7.5份，白云石粗骨料40份，白云石细骨料38份，钢纤维4.0份，锦纶纤维0.15份，碳纤维3.0份，逐一加入搅拌机内，干混2-4min；
(2)称量减水剂0.7份，水7.3份，预混合后加入搅拌机内，湿混2-4min即可使用。
经过检测，混凝土储热材料3的表观密度为2500kg/m3。
实施例7：混凝土储热材料性能的检测
实验例1,2和3：按照实施例4-6方法制备的混凝土试块；
对照例1：配方为普通硅酸盐水泥8.5，粉煤灰7.5份，白云石粗骨料35份，金属渣33份，钢纤维3.0份，锦纶纤维0.1份，石墨粉1.0份，水6.9份，减水剂0.3份；按照实施例4方法制备得到的试块；
对照例2：铝酸盐水泥8.5份，粉煤灰7.5份，白云石粗骨料35份，白云石细骨料33份，钢纤维3.0份，聚丙烯腈纤维(熔点160～200℃)0.1份，石墨粉1.0份，水6.9份，减水剂0.3份；按照实施例4方法制备得到的试块；
试块按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002测试其抗压强度和抗折强度，以及经受12h的450℃高温后的抗压强度和抗折强度，以及其导热系数和比热容测试结果如表1和表2，实验例1,2和3的抗压强度和抗折强度显著高于对照例1和2，同时发现对照例1的和易性较差，金属渣密度大，容易下沉，表明本申请改进的储热混凝土材料的力学性能得到了改善，同时具有较高的比热容和导热系数。
表1储热材料抗压强度和抗折强度表
Figure BDA0001827686740000051
表2储热材料储热性能表
序号 导热系数W/(m·℃) 比热容KJ/(Kg·℃)
1 2.2 1.1
2 2.15 1.05
3 2.43 1.18
对照例1 2.22 1.00
对照例2 2.08 1.02
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种混凝土储热材料，其特征在于，由以下质量份数的组分混合制备而成：
铝酸盐水泥8.5-11.4份，粉煤灰7.0-7.5份，白云石粗骨料35-45份，白云石细骨料30-38份，钢纤维2.0-4.0份，有机纤维0.1-0.15份，碳纤维1.0-3.0份，水6.5-7.3份，减水剂0.3-0.7份。
2.根据权利要求1所述的混凝土储热材料，其特征在于，所述混凝土储热材料的表观密度为2000-2500kg/m3。
3.根据权利要求1所述的混凝土储热材料，其特征在于，所述白云石粗骨料的粒径为5-25mm，连续级配。
4.根据权利要求1所述的混凝土储热材料，其特征在于，所述白云石细骨料的细度模数为1.6-3.7。
5.根据权利要求1所述的混凝土储热材料，其特征在于，所述钢纤维的长度为20-60mm，直径0.5-1.0mm，抗拉强度≥600MPa。
6.根据权利要求1所述的混凝土储热材料，其特征在于，所述碳纤维：长度10-30mm，单丝直径7-10μm，含碳量≥95％，抗拉强度≥3GPa。
7.根据权利要求1所述的混凝土储热材料，其特征在于，所述有机纤维的长度为5-25mm，直径20-30μm，熔点为85-100℃。
8.根据权利要求1所述的混凝土储热材料，其特征在于，所述有机纤维为锦纶纤维。
9.根据权利要求1所述的混凝土储热材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸型减水剂，减水率≥25％。
10.如权利要求1-9所述混凝土储热材料的制备方法，包含以下步骤：
(1)室温下，按照配比分别称量铝酸盐水泥8.5-11.4份，粉煤灰7.0-7.5份，白云石粗骨料35-45份，白云石细骨料30-38份，钢纤维2.0-4.0份，锦纶纤维0.1-0.15份，碳纤维1.0-3.0份，逐一加入搅拌机内，干混2-4min；
(2)称量减水剂0.3-0.7份，水6.5-7.3份，预混合后加入搅拌机内，湿混2-4min即可使用。
CN201811191781.1A 2018-10-12 2018-10-12 一种混凝土储热材料及其制备方法 Pending CN111039628A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811191781.1A CN111039628A (zh) 2018-10-12 2018-10-12 一种混凝土储热材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811191781.1A CN111039628A (zh) 2018-10-12 2018-10-12 一种混凝土储热材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111039628A true CN111039628A (zh) 2020-04-21

Family

ID=70229782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811191781.1A Pending CN111039628A (zh) 2018-10-12 2018-10-12 一种混凝土储热材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111039628A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116409968A (zh) * 2023-03-21 2023-07-11 杭州舟桥建材有限公司 一种活化水再生混凝土制备方法及再生混凝土
CN117447157A (zh) * 2023-10-27 2024-01-26 东南大学 一种低升温、高导热、高抗裂水泥基复合材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102701704A (zh) * 2012-05-31 2012-10-03 武汉理工大学 一种用于太阳能热电站的新型储热混凝土及其制备方法
KR20130137426A (ko) * 2012-06-07 2013-12-17 양용호 태양열 집열판의 태양에너지 이용, 저장을 위한 비금속 흑체(黑體) 축열재 제조 및 가열핀 설치와 외기온도 보상 방법
CN103833302A (zh) * 2014-03-18 2014-06-04 武汉理工大学 一种包裹相变材料的蓄热混凝土及其制备方法
CN104671728A (zh) * 2013-11-29 2015-06-03 中广核太阳能开发有限公司 一种太阳能中温蒸汽发电用混凝土储热材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102701704A (zh) * 2012-05-31 2012-10-03 武汉理工大学 一种用于太阳能热电站的新型储热混凝土及其制备方法
KR20130137426A (ko) * 2012-06-07 2013-12-17 양용호 태양열 집열판의 태양에너지 이용, 저장을 위한 비금속 흑체(黑體) 축열재 제조 및 가열핀 설치와 외기온도 보상 방법
CN104671728A (zh) * 2013-11-29 2015-06-03 中广核太阳能开发有限公司 一种太阳能中温蒸汽发电用混凝土储热材料及其制备方法
CN103833302A (zh) * 2014-03-18 2014-06-04 武汉理工大学 一种包裹相变材料的蓄热混凝土及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116409968A (zh) * 2023-03-21 2023-07-11 杭州舟桥建材有限公司 一种活化水再生混凝土制备方法及再生混凝土
CN117447157A (zh) * 2023-10-27 2024-01-26 东南大学 一种低升温、高导热、高抗裂水泥基复合材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103224358B (zh) 一种绿色环保磨细河砂粉末混凝土
CN110759655B (zh) 一种工业废弃物基地质聚合物
CN111170698B (zh) 一种再生玻璃钢抗裂保温砂浆及其制备、施工方法
CN102690091A (zh) 一种中空微珠砌筑专用保温砂浆与专用抹面砂浆
CN107973610A (zh) 一种以废弃碳化硅匣钵为主要原料的碳化硅捣打料
CN110723963B (zh) 一种含纳米氧化铝的高炉出铁沟浇注料及其制备方法
CN108238777B (zh) 一种玻璃纤维增强水泥及其制备方法
CN102701704B (zh) 一种用于太阳能热电站的新型储热混凝土及其制备方法
CN107382346B (zh) 耐火耐磨浇筑料及制备方法
CN104355630A (zh) 用于炼铁高炉送风支管的耐磨抗热震内衬及其制备方法
CN109437828B (zh) 一种钢渣碳化水化协同工艺
CN112456877B (zh) 一种干热岩注水井高温固井水泥体系
CN107311559A (zh) 废弃陶瓷细骨料混凝土及其制备方法
CN111039628A (zh) 一种混凝土储热材料及其制备方法
CN102910884B (zh) 混凝土组合物及其制备方法
CN106518156A (zh) 一种生产轻质墙体材料的方法
CN112979223A (zh) 一种导热抗裂高延性地聚合物复合材料及其制备方法
CN111253130A (zh) 一种高强耐热自修复混凝土及其制备方法
CN114890705A (zh) 一种地质聚合物注浆材料用微硅粉基复合激发剂及其制备方法
CN109608074B (zh) 一种基于煤气化粗渣的轻骨料及其制备方法
CN111348868A (zh) 一种粉煤灰基地聚合物3d打印材料及其制备方法
CN112456878B (zh) 一种co2-egs模式的干热岩用高温抗腐蚀固井水泥
CN114014594A (zh) 一种全固废超高性能地聚合物混凝土及其制备方法
CN113087456A (zh) 一种防裂高韧性长寿命特种纤维混凝土及其制备工艺
CN110950584B (zh) 一种硅灰/火山灰基地质聚合物混凝土及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200421