高温相变储能材料在钢筋混凝土结构抗火中的应用研究

本项目采用溶胶-凝胶法，制备二氧化硅包覆相变储能材料胶囊，解决相变储能材料的高温流动性和腐蚀性，开发出一种以SiCl4为起始原料制备二氧化硅包覆相变储能材料胶囊的新方法。将所制得的胶囊加入水泥、砂石中制得含储能材料的砂浆，并将该砂浆附着在钢筋混凝土表面形成砂浆保护层，研究含相变储能材料的砂浆保护层的抗火性能及其在钢筋混凝土结构中的应用，提出一种采用"砂子里面盛装储能材料"的方式提高钢筋混凝土的高温力学性能，从而提高钢筋混凝土结构抗火能力。

火灾高温下，钢筋混凝土结构发生一系列的物理化学变化导致结构性能降低，严重时甚至导致建筑倒塌。因此，在火灾情况下，降低混凝土的升温速率是提高钢筋混凝土结构抗火性能的关键。本项目选用聚乙二醇和十二水硫酸铝安为相变储能物质，采用溶胶-凝胶法，制备了二氧化硅包覆相变储能材料胶囊，解决了相变储能材料的高温流动性和腐蚀性，开发出一种以SiCl4为起始原料制备二氧化硅包覆相变储能材料胶囊的新方法。将所制得的储能胶囊加入水泥、砂石中制得含储能材料的混凝土，研究了该混凝土的力学性能、热工性能和升温速率，提出了一种采用“砂子里面盛装储能材料”的方式提高钢筋混凝土抗火性能。研究表明当外部热荷载相同时，同一时间下相变储能混凝土板的内部温度低于普通混凝土板内的温度，受火10min后相变储能混凝土板背火面的温度仅为普通混凝土背火面温度的30%，相同的温度荷载与应力荷载耦合作用30min后，普通混凝土板的等效应变接近储能混凝土的2倍，相变储能物质的加入大大提高了混凝土的抗火性能。