采用混凝土废弃物的储能材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种采用混凝土废弃物的储能材料及其制备方法，由以下质量份数的组分混合制备而成：普通硅酸盐水泥10.1～14.0份，混凝土废弃物粗骨料35.0～42.0份，混凝土废弃物细骨料31.5～37.3份，粉煤灰3.5～4.0份，矿渣粉3.5～4.0份，钢纤维1.5～4.0份，有机纤维0.1～0.15份，碳纤维1.0～3.0份，水6.7～7.5份，减水剂0.3～0.7份，该混凝土储热材料制备工艺简单，原材料易得，成本低，储热性能好，和易性佳，强度高，不易开裂。

【技术实现步骤摘要】
采用混凝土废弃物的储能材料及其制备方法
本专利技术涉及储能材料领域，具体涉及一种采用混凝土废弃物的储能材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，环境污染严重，尤其是北方地区，雾霾肆虐，为了治理环境，国家发布了一系列的政策推动清洁能源的发展，其中太阳能作为一种绿色、无污染、可再生的清洁能源，具有取之不尽用之不竭的特点，引起了研究者的广泛关注。目前，热储能技术是太阳能利用的主要技术之一，即在阳光充足时，将能量以热能的形式储存于储能材料中，在阳光不充足时，释放能量，以供生活或生产需要。储能技术的关键是储能材料，故储能材料的性能、成本等因素制约着储能技术的应用与发展。CN102701704A公开了一种用于太阳能热电站的新型储热混凝土及其制备方法，其组分煅烧偏高岭土-改性水玻璃制备的胶凝材料，由于工艺复杂且成本高，因此该方法不适用于大型生产制备；同时其中的细骨料的一半以上是金属渣，会引起制备的混凝土的不均匀且强度低；并且该混凝土在高温下使用时其中的水汽不能及时排出会导致混凝土开裂，也会引起混凝土强度低的问题。因此，研发一种成本低且具有良好储能效果和高强度的混凝土储能材料尤为重要。混凝土建筑废弃物是建筑物拆迁过程中产生的固体废弃物，具有体量大、残余强度高等特点，目前，对该类建筑废弃物的处理方式是一部分填筑海岸、充当道路或者建筑基础垫层，绝大多数都作为建筑垃圾进行堆积或者填埋，这样不仅占用了大量的土地资源，还造成了环境污染。混凝土构成材料主要为砂、石、水泥等，由于该类无机材料性能稳定，故废弃混凝土残余强度高，上述处理方式同时造成了严重的浪费，因此，将混凝土废弃物重新利用是亟待解决的问题。尚未发现混凝土废弃物在储能
的应用。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种采用混凝土废弃物的储能材料及其制备方法，其可以实现混凝土废弃物再利用，使混凝土废弃物材料变废为宝，为环保做贡献，制备出的储热混凝土材料还具有低成本，工艺简单，易施工，高比热，高导热等优点，可广泛应用于太阳能光热发电、清洁供暖、余热回收利用等领域。本专利技术采用以下技术方案：一种采用混凝土废弃物的储能材料，其特征在于，由以下质量份数的组分混合制备而成：普通硅酸盐水泥10.1～14.0份，混凝土废弃物粗骨料35.0～42.0份，混凝土废弃物细骨料31.5～37.3份，粉煤灰3.5～4.0份，矿渣粉3.5～4.0份，钢纤维1.5～4.0份，有机纤维0.1～0.15份，碳纤维1.0～3.0份，水6.7～7.5份，减水剂0.3～0.7份。所述混凝土废弃物粗骨料的尺寸为5mm～20mm，所述混凝土废弃物细骨料的尺寸为0.25mm～3.0mm。所述混凝土废弃物粗骨料和混凝土废弃物细骨料的原料混凝土废弃物选材自不含泥土的混凝土。所述钢纤维的长度为20～60mm，直径0.5～1.0mm，抗拉强度≥600MPa。所述碳纤维的长度为10～30mm，单丝直径7～10μm，含碳量≥95％，抗拉强度≥3GPa。所述矿渣粉为比表面积为410m2/kg的S95级矿渣粉。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％。上述采用混凝土废弃物的储能材料的制备方法，包含以下步骤：(1)将混凝土废弃物破碎，将破碎物依据混凝土废弃物粗骨料的尺寸为5mm～20mm，混凝土废弃物细骨料的尺寸为0.25mm～3.0mm的要求进行筛分，得到连续级配混凝土废弃物粗骨料和混凝土废弃物细骨料；(2)分别称量质量份数为普通硅酸盐水泥10.1～14.0份，混凝土废弃物粗骨料35.0～42.0份，混凝土废弃物细骨料31.5～37.3份，粉煤灰3.5～4.0份，矿粉3.5～4.0份，钢纤维1.5～4.0份，有机纤维0.1～0.15份和碳纤维1.0～3.0份，置入搅拌机内，干混2-4min；(3)分别称量水6.7～7.5份，减水剂0.3～0.7份，将二者预混合，置入搅拌机内，湿混2-4min即可使用。优选的，所述混凝土废弃物优选表面不可有肉眼可见泥土的混凝土废弃物。本专利技术制备的混凝土储热材料性能表现为：表观密度为1900～2400kg/m3，导热系数1.9-2.2W/(m·℃)，比热容为0.9-1.2kJ(Kg·℃)，抗压强度≥40Mpa，抗折强度≥5Mpa。本专利技术公开的储能混凝土材料具有如下优点：1、将建筑垃圾混凝土废弃物当做混凝土的粗细骨料，是对其进行废物利用，降低建筑垃圾带来的环境污染，减少了砂石开采量，而且混凝土废弃物较新购砂石便宜，节约了成本的同时也保护了环境；2、在保证混凝土强度的情况下，加入一定量的粉煤灰、矿渣粉材料，该类材料粒度小，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、矿渣粉可取代部分水泥，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。具体实施方式本专利技术实施例采用的原料来源：硅酸盐水泥：购自佛山市润合建材公司，42.5R普通硅酸盐水泥，但不限于该公司出品；粉煤灰：满足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》-GB/T1596-2017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；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。矿渣粉：S95级矿渣粉，比表面积为410m2/kg，购自鸿泰建筑材料有限公司，但不限于该公司出品。混凝土：由建筑工地提供，表面洁净，不含泥土。实施例1：采用混凝土废弃物的储能材料1及其制备方法包含混凝土废弃物的储能混凝土材料1，由以下质量份数的组分混合制备而成：普通硅酸盐水泥10.1份，混凝土废弃物粗骨料35.0份，混凝土废弃物细骨料31.5份，粉煤灰3.5份，矿渣粉3.5份，钢纤维1.5份，锦纶纤维0.1份，碳纤维1.0份，水6.7份，减水剂0.7份。混凝土废弃物粗骨料的尺寸为5mm～20mm，混凝土废弃物细骨料的尺寸为0.25mm～3.0mm。制备方法包含以下步骤：(1)选混凝土建筑废弃物，废弃物表面不可有肉眼可见泥土本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.采用混凝土废弃物的储能材料，其特征在于，由以下质量份数的组分混合制备而成：普通硅酸盐水泥10.1～14.0份，混凝土废弃物粗骨料35.0～42.0份，混凝土废弃物细骨料31.5～37.3份，粉煤灰3.5～4.0份，矿渣粉3.5～4.0份，钢纤维1.5～4.0份，有机纤维0.1～0.15份，碳纤维1.0～3.0份，水6.7～7.5份和减水剂0.3～0.7份。

【技术特征摘要】
1.采用混凝土废弃物的储能材料，其特征在于，由以下质量份数的组分混合制备而成：普通硅酸盐水泥10.1～14.0份，混凝土废弃物粗骨料35.0～42.0份，混凝土废弃物细骨料31.5～37.3份，粉煤灰3.5～4.0份，矿渣粉3.5～4.0份，钢纤维1.5～4.0份，有机纤维0.1～0.15份，碳纤维1.0～3.0份，水6.7～7.5份和减水剂0.3～0.7份。2.根据权利要求1所述的储能材料，其特征在于，所述混凝土废弃物粗骨料的尺寸为5mm～20mm，所述混凝土废弃物细骨料的尺寸为0.25mm～3.0mm。3.根据权利要求1所述的储能材料，其特征在于，所述混凝土废弃物粗骨料和混凝土废弃物细骨料的原料混凝土废弃物选材自不含泥土的混凝土。4.根据权利要求1所述的储能材料，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。5.根据权利要求1所述的储能材料，其特征在于，所述碳纤维的长度为10～30mm，单丝直径7～10μm，含碳量≥95％，抗拉强度≥3GPa。6.根据权利要求1所述的储能材料，其特征在于，所述矿渣粉为比表面积为41...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾智勇，张榜，崔小敏，
申请(专利权)人：深圳市爱能森科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44