水泥砂浆与混凝土,水泥砂浆拌合物

　　摘要：用于温暖气候的混合水泥砂浆-PCM的热性能摘要本文以标准砂浆和两种商用微胶囊相变材料为基础，制备了标称熔点为23℃、温度为26℃的复合材料，并对其进行了表征。因此，设计并实现了一种创新的实验装置，该装置可以同时测试两种不同样品在相同温度下的温度分布。然后用实验结果验证了在COMSOLMultiphy

用于温暖气候的混合水泥砂浆-PCM的热性能摘要

本文以标准砂浆和两种商用微胶囊相变材料为基础，制备了标称熔点为23℃、温度为26℃的复合材料，并对其进行了表征。因此，设计并实现了一种创新的实验装置，该装置可以同时测试两种不同样品在相同温度下的温度分布。然后用实验结果验证了在COMSOLMultiphysics中实现的数值模型。最后，通过参数分析确定了地中海地区相变材料的最佳熔化温度，旨在降低建筑整体能耗，改善建筑内部冬夏季的舒适条件。结果表明，在西西里岛气候条件下，最适融化温度达到27℃。此外，与基于纯水泥砂浆的标准溶液相比，添加15wt%%优化的PCM允许舒适条件改善约15%。

1。介绍

最近提出并研究的一种有趣的方法是将相变材料(PCM)嵌入建筑外壳的不透明部件中，以增加总热容量，从而充当温度的被动热调节器。相变材料是一种有机或无机材料，用于在较窄的温度范围内储存热能，并通过潜热的相变(即通常为固态到液态)产生。它们可用于直接储存太阳热能或回收和储存废热源，并在不同的应用领域中用作被动热调节器。

本文主要对水泥砂浆中的微胶囊相变材料进行了实验和数值研究，特别是其在温暖气候(如地中海)中的应用。本文介绍了现有技术在文献中的两个主要创新点:夏季和冬季的性能评估，以获得复合材料全年的运行信息，但通常只考虑主导条件，实验测试采用直接差分测量装置。事实上，已经开发了一种创新的实验装置，它不同于文献中其他常见的装置，可以比较测量目前受到相同边界条件的两种不同的水泥砂浆砖。

2。材料制备和表征2.1。原料

所用的基本砂浆是室内和室外用的200号测量砂浆。这种材料的主要特点包括高透气性，低收缩率和使用适量的混合水容易。

所选用的相变材料是两种微胶囊石蜡化合物。这两种产品的熔点和存储容量不同。

2.2。水泥砂浆-PCM样品制备

根据UNIEN196-1标准，准备阶段包括四个步骤(图2):

图二。流程图的准备阶段的例子。

2.3。水泥砂浆-PCMSEM表征

3b。

图3。IN200倍的a)的SEM放大倍数；b)2500×IN200的扫描电镜放大倍数。

图4a-b示出了在填充有10%微米Al5040X(代码1040)的IN200砂浆部件中捕获的图像。

图4。a)10×4040样品的500倍扫描电镜放大图；b)b)25k×1040样品的SEM放大图。

实际上，微胶囊的分布是完全均匀的，并且水泥基质在聚集体中充当粘合剂，稳定地包埋PCM微胶囊。

2.4。水泥砂浆-PCMDSC表征

图5显示了原始Micronal5038X和Micronal5040X的比色图。

图5。原始Micronal5038X和5040X的DSC曲线。

图6。复合砂浆的DSC曲线:a)in200+微米al5038xb)in200+微米al5040x。

值得强调的是，复合材料样品的熔化/结晶温度仅取决于PCM，它们不受水泥砂浆存在的影响。

3。水泥砂浆+PCM实验测试3.1。实验设置说明

为了评估样品的性能，设计并实现了一个实验装置，如图7所示。

图7。该装置实现了PCM-水泥砂浆样品的表征:装置示意图(一)；插入热电偶的六角板(b);检查板HEX和两个样品(C)的分布。

3.2。实验结果

3.2.1。温度步骤测试

图8。纯水泥砂浆和两种复合材料的温度阶跃测试结果。

3.2.2。动态测试

夏季测试结果如图9所示，其中比较了纯水泥砂浆和砂浆-PCM样品(15wt%PCM)的温度。

图9。在夏季对200微纳的DS5038X样品进行了动态测试。

图10。在冬季对200微米的DS5040X样品进行了动态测试。

4。数值分析4.1。型号说明

该模型的开发有以下假设:

系统的2D表示法；

除比热外，样品的热物理性质是恒定的；

相变材料的液体对流可以忽略不计；

相变过程中PCM的体积膨胀忽略不计；

唯一相关的热传递机制是传导。

用傅立叶定律描述热传递:

其中:ρ为材料密度[kg/m3]，cp为比热容[J/(kg·K)]，K为导热系数[W/(m·K)]和Q&中心点；热源[W]。

图11。模型实现的几何和边界条件。

4.2。仿真结果

图12。微米al5040-15wt%水泥砂浆试件温度阶跃试验的实验数据与模拟数据比较。

图13。微米Al5038-15wt%水泥砂浆试样动态夏季试验的试验数据与模拟数据的比较。

5。结果和讨论

图14。用“sol-空气体温度”方法对墨西拿基准周7月mortar-Micronal5038X板进行动态模拟的结果。

图15。夏季不同温度下PCM的参数分析。

图16。分析了气候条件下相变材料熔化温度对峰值壁温的影响。

图17。莫娜全年溶解气体和环境温度。考虑到墙壁朝南，计算溶解气体温度。灰色区域代表参考日的定性指示。

6。结论

为了提高温暖气候下建筑的节能性，本文介绍了混合水泥砂浆-PCM复合材料的实验和理论分析。该复合材料样品基于商用砂浆，用于室内和室外应用。它与BASF提供的微胶囊PCM混合，具有两种不同的熔化温度。