为了提高混凝土结构的耐高温性能,从混凝土自身的储热性能出发,制备了一种定形相变材料,并研究了该相变材料对混凝土导热性能和高温后力学强度的影响。结果显示:硫酸铝铵掺量越高,相变材料的相变焓越大,当其掺量超过70%时,差示扫描量热法(DSC)特征参数趋于稳定;定形相变材料具有较好的热稳定性,且高温下硫酸铝铵和SiO2并未发生化学反应;相变材料的加入能提高混凝土的储能密度,降低其导热系数,混凝土内部的温度随相变材料掺量的增多而逐渐降低;当相变材料掺量小于6.5%时,相变材料的加入能明显提高混凝土高温后的强度,而当相变材料掺量大于6.5%时,再提高其掺量对混凝土耐高温性能的改善作用有限。

为制备性能优异的相变蓄热混凝土,试验确定了定形PEG/SiO2/石墨复合相变蓄热骨料中相变材料的组成比例和制备工艺,并研究了相变蓄热骨料对混凝土力学性能和热工性能的影响。结果表明,相变材料中PEG含量为80%,石墨掺量为6%时,相变材料在具有合适相变温度和相变焓的同时,有良好的导热性能;相变蓄热骨料的合适吸附时间和温度分别为3 h和80℃,经表面封装后的相变蓄热骨料具有优异的稳定性。相变蓄热骨料虽然降低了混凝土的抗压强度和导热系数,但延缓了水泥水化热造成的温度升高,延缓了放热速率,能防止温度应力造成的混凝土开裂,且能明显改善混凝土的储热性能,综合考虑相变蓄热骨料替代率不宜大于80%。