利用建筑垃圾制备再生砖及相变蓄热材料的工艺及性能研究

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随着社会的快速发展,环境问题和能源利用问题受到人们越来越多的关注。建筑垃圾的不当处理不仅对环境造成了污染,同时也是对资源的浪费。为了将这些建筑垃圾利用起来,同时增加其功能性,本研究筛选出了建筑垃圾中的废陶瓷和废玻璃为主要原料制备再生砖,在再生砖的配比中添加一定量的相变材料和烧结助剂制备具有蓄热性能的复合材料。本文以建筑垃圾中的废陶瓷和废玻璃为主要原料,加入适量添加剂,在烧结温度为930~1180℃,保温时间60~160min的条件下,成功制备了具有一定强度的再生砖。在此基础上按比例加入相变材料NaCl,在烧结温度为850~1050℃,保温时间40~120min的工艺参数下,制得了NaCl含量不同的复合相变蓄热材料。分析了原料配比和烧结工艺对再生砖和复合蓄热材料物理及力学性能的影响。通过XRD和SEM分析了再生砖和NaCl/再生砖复合相变蓄热材料的物相组成和显微结构,并对复合蓄热材料进行了TG-DSC测试和热循环测试,表征其蓄热性能。研究结果表明,当废陶瓷含量为55%,废玻璃含量为28%时,制得再生砖材料的吸水率为0.04%,体积密度为2.39g/cm3,抗折强度为48.53MPa。通过物相组成和微观结构的分析可知,再生砖强度提高的主要原因是莫来石的形成,且随废玻璃含量的增加再生砖的气孔率越来越低,强度越来越高,但废玻璃含量过高反而会导致气孔率增加,强度降低。通过对NaCl/再生砖复合相变蓄热材料进行物相组成和微观结构分析可知,NaCl与再生砖基体复合情况良好,且在无机盐介质中低温形成了莫来石。在DSC曲线中,当温度在800℃左右时看到了明显的吸热峰。当NaCl含量为40%时,NaCl/再生砖复合相变蓄热材料的相变潜热为59.72J/g,蓄热密度为221.746J/g(ΔT=100℃),导热系数为0.72W/(m·K)。经过多次的热循环测试,复合蓄热材料的失重率较小,物相基本无变化,说明了所制备的蓄热材料热稳定性良好。
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