本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种注浆式相变储能混凝土砌块及其制备方法。
背景技术：
随着城镇的大规模建设，建筑产业高消耗、高投入、低收益的问题日益突出，目前，中国已经是世界上最大的建筑材料生产国和消费国。主要建材产品水泥、平板玻璃、建筑卫生陶瓷、石材和墙体材料等产量多年居世界第一位。目前广泛应用的外墙外保温和内墙内保温技术虽然可以降低能量的消耗，但由于材料本身的热容量有限，不能充分地将能量进行储存利用，因而限制了建筑节能的能力。由于相变物质在其物相变化过程(熔化或凝固)中，可以从环境吸收或放出大量热量，同时保持温度不变，可以多次重复使用等优点，将其应用于建筑节能领域不但可以提高墙体的保温能力，节省采暖能耗，而且可以减小墙体自重，使墙体变薄，增加房屋的有效使用面积，因而具有广阔的应用前景。
相变储能混凝土利用物相转变机理，智能地根据温度差吸收热量或放出热量，达到能量储存和释放及调节能量需求和供给失配的目的，实现科学节能、减少环境污染。但是，仍存在以下问题：(1)相变储能混凝土体积大，易因为温度差所造成的内应力而开裂；(2)相变材料含量低，混凝土储能密度低；(3)混凝土导热性能差造成其工作时效性差；(4)高温下相变材料易泄露。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，提供了一种导热性能好、时效性好、储能密度高的注浆式相变储能混凝土砌块。
本发明还提供了该注浆式相变储能混凝土砌块的制备方法。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的。
一种注浆式相变储能混凝土砌块，包括混凝土基体；所述混凝土基体的内部对称设有两个空腔，所述空腔内壁依次覆盖有乳液层和导热涂层，所述空腔的内部填充有相变材料层，所述混凝土基体和空腔之间设有两个进料口和一个出气口；
所述乳液层的厚度为0.5-2mm；
所述导热涂层的厚度为5-10mm；
所述相变材料层的体积为空腔体积的60-90％。
所述的，混凝土基体是由以下重量份的原料制得的：2.0-3.5份水泥、5.0-9.0份铁块、4.0-9.0 份铁屑、1.0-2.0份钢纤维、0.05-0.15份减水剂和1份水；
所述的，进料口和出气口是由以下重量份的原料制得的：3.0-5.0份水泥、3.0-5.0份铁屑、 0.4-1.2份酚醛树脂胶、0.05-0.2份减水剂和1份水。
所述的，乳液层是由VAE乳液制得的，所述VAE乳液的固含量大于54％，粘度为 2000-2500mPa·s。
所述的，导热涂层是由以下重量份的原料制得的：45-55份石墨粉、25-35份糊精和25-35 份阿拉伯树胶。
所述的，相变材料层为石蜡或硝酸钠，相变温度低于400℃。
所述的，铁块的粒径大于6mm、小于40mm；所述铁屑的粒径为1-5mm；所述钢纤维的长度为0.08-2mm；所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为30-40％。
所述的，石墨粉的比表面积为380-540m2；糊精的比表面积为240-300m2/kg；所述阿拉伯树胶的比表面积为240-300m2/kg。
所述的，酚醛树脂胶的比表面积为240-300m2/kg。
一种注浆式相变储能混凝土砌块的制备方法，是由以下步骤制备得到的：
1)按重量份称取：2.0-3.5份水泥、5.0-9.0份铁块、4.0-9.0份铁屑、1.0-2.0份钢纤维、 0.05-0.15份减水剂和1份水，混合均匀，经挤压成型，制得内部对称设有两个空腔的混凝土基体；
2)将VAE乳液均匀喷涂于空腔的内壁，得乳液层；并在5-30s内将按重量份混合均匀的 45-55份石墨粉、25-35份糊精和25-35份阿拉伯树胶鼓风喷于乳液层的表面，得导热涂层；
3)将完成两次喷涂的混凝土基体升温至200-400℃，保温10-60min，在此期间，用4-8MPa 的高压气枪对空腔的内壁加压2-10min；
4)将石蜡或硝酸钠加热至完全熔融，由两个进料口导入，至空腔体积的60-90％，得相变材料层；
5)按重量份称取：3.0-5.0份水泥、3.0-5.0份铁屑、0.4-1.2份酚醛树脂胶、0.05-0.2份减水剂和1份水，混合均匀，填充于两个进料口和出气口，65-105℃下烘干5-24h，得注浆式相变储能混凝土砌块。
本发明所用的水泥为硅酸盐水泥，比表面积介于280-340m2。
本发明的有益效果：
1.本发明的注浆式相变储能混凝土砌块结构致密，导热性能好、时效性好、储能密度高。相变材料层的体积为空腔体积的60-90％，不仅实现了砌块的储热密度可控，还可防止相变过程中的体积变化导致的混凝土开裂，显著提高砌块工作性能。
2.本发明的注浆式相变储能混凝土砌块通过乳液层和导热涂层提高粘结性，有利于相变材料层在空腔内壁的附着；通过加压可加固乳液层和导热涂层的附着性，显著改善砌块的导热性能和致密度；进料口和出气口可有效防止相变材料泄露；各物质内部彼此搭接，构成金属质网络结构，提高混凝土的导热性能。
3.本发明的制备方法简单，原料廉价易得，适合大规模推广应用。
附图说明
图1为本发明的注浆式相变储能混凝土砌块的结构示意图。
图中：1.混凝土基体，2.空腔，3.乳液层，4.导热涂层，5.相变材料层，6.进料口， 7.出气口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种注浆式相变储能混凝土砌块，包括混凝土基体1；所述混凝土基体1的内部对称设有两个空腔2，所述空腔2内壁依次覆盖有乳液层3和导热涂层4，所述空腔2的内部填充有相变材料层5，所述混凝土基体1和空腔2之间设有两个进料口6和一个出气口7；
所述乳液层3的厚度为2mm；
所述导热涂层4的厚度为10mm；
所述相变材料层5的体积为空腔2体积的60％。
所述的，混凝土基体1是由以下重量份的原料制得的：3.5份水泥、5.0份铁块、9.0份铁屑、1.0份钢纤维、0.15份减水剂和1份水；
所述的，进料口6和出气口7是由以下重量份的原料制得的：3.0份水泥、5.0份铁屑、 0.4份酚醛树脂胶、0.2份减水剂和1份水。
所述的，乳液层3是由VAE乳液制得的，所述VAE乳液的固含量大于54％，粘度为 2000-2500mPa·s。
所述的，导热涂层4是由以下重量份的原料制得的：45份石墨粉、35份糊精和25份阿拉伯树胶。
所述的，相变材料层5为石蜡，相变温度低于400℃。
所述的，铁块的粒径大于6mm、小于20mm；所述铁屑的粒径为1-3mm；所述钢纤维的长度为0.08-1mm；所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为30-40％。
所述的，石墨粉的比表面积为380-540m2；糊精的比表面积为240-300m2/kg；所述阿拉伯树胶的比表面积为240-300m2/kg。
所述的，酚醛树脂胶的比表面积为240-300m2/kg。
一种注浆式相变储能混凝土砌块的制备方法，是由以下步骤制备得到的：
1)按重量份称取：3.5份水泥、5.0份铁块、9.0份铁屑、1.0份钢纤维、0.15份减水剂和1份水，混合均匀，经挤压成型，制得内部对称设有两个空腔2的混凝土基体1；
2)将VAE乳液均匀喷涂于空腔2的内壁，得乳液层3；并在5-30s内将按重量份混合均匀的45份石墨粉、35份糊精和25份阿拉伯树胶鼓风喷于乳液层3的表面，得导热涂层4；
3)将完成两次喷涂的混凝土基体1升温至400℃，保温10min，在此期间，用4MPa的高压气枪对空腔2的内壁加压10min；
4)将石蜡加热至完全熔融，由两个进料口6导入，至空腔2体积的60％，得相变材料层 5；
5)按重量份称取：3.0份水泥、5.0份铁屑、0.4份酚醛树脂胶、0.2份减水剂和1份水，混合均匀，填充于两个进料口6和出气口7，65℃下烘干24h，得注浆式相变储能混凝土砌块。
按照GB/T50107-2010《混凝土强度检验评定标准》测28天混凝土抗压强度达C30要求。在25-400℃热循环50次强度降低4.1％，并未见相变材料泄露。混凝土砌块的导热系数为 1.88W/m·K。
实施例2
一种注浆式相变储能混凝土砌块，包括混凝土基体1；所述混凝土基体1的内部对称设有两个空腔2，所述空腔2内壁依次覆盖有乳液层3和导热涂层4，所述空腔2的内部填充有相变材料层5，所述混凝土基体1和空腔2之间设有两个进料口6和一个出气口7；
所述乳液层3的厚度为1.5mm；
所述导热涂层4的厚度为8mm；
所述相变材料层5的体积为空腔2体积的75％。
所述的，混凝土基体1是由以下重量份的原料制得的：2.5份水泥、7.0份铁块、6.0份铁屑、1.5份钢纤维、0.1份减水剂和1份水；
所述的，进料口6和出气口7是由以下重量份的原料制得的：4.0份水泥、4.0份铁屑、 0.8份酚醛树脂胶、0.1份减水剂和1份水。
所述的，导热涂层4是由以下重量份的原料制得的：50份石墨粉、30份糊精和30份阿拉伯树胶。
所述的，相变材料层5为硝酸钠，相变温度低于400℃。
所述的，铁块的粒径大于15mm、小于30mm；所述铁屑的粒径为2-4mm；所述钢纤维的长度为0.5-1.5mm；所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为30-40％。
一种注浆式相变储能混凝土砌块的制备方法，是由以下步骤制备得到的：
1)按重量份称取：2.5份水泥、7.0份铁块、6.0份铁屑、1.5份钢纤维、0.1份减水剂和 1份水，混合均匀，经挤压成型，制得内部对称设有两个空腔2的混凝土基体1；
2)将VAE乳液均匀喷涂于空腔2的内壁，得乳液层3；并在5-30s内将按重量份混合均匀的50份石墨粉、30份糊精和30份阿拉伯树胶鼓风喷于乳液层3的表面，得导热涂层4；
3)将完成两次喷涂的混凝土基体1升温至300℃，保温30min，在此期间，用6MPa的高压气枪对空腔2的内壁加压6min；
4)将硝酸钠加热至完全熔融，由两个进料口6导入，至空腔2体积的75％，得相变材料层5；
5)按重量份称取：4.0份水泥、4.0份铁屑、0.8份酚醛树脂胶、0.1份减水剂和1份水，混合均匀，填充于两个进料口6和出气口7，85℃下烘干15h，得注浆式相变储能混凝土砌块。
其余同实施例1。
按照GB/T50107-2010《混凝土强度检验评定标准》测28天混凝土抗压强度达C30要求。在25-400℃热循环50次强度降低3.8％，并未见相变材料泄露。混凝土砌块的导热系数为 1.74W/m·K。
实施例3
一种注浆式相变储能混凝土砌块，包括混凝土基体1；所述混凝土基体1的内部对称设有两个空腔2，所述空腔2内壁依次覆盖有乳液层3和导热涂层4，所述空腔2的内部填充有相变材料层5，所述混凝土基体1和空腔2之间设有两个进料口6和一个出气口7；
所述乳液层3的厚度为0.5mm；
所述导热涂层4的厚度为5mm；
所述相变材料层5的体积为空腔2体积的90％。
所述的，混凝土基体1是由以下重量份的原料制得的：2.0份水泥、9.0份铁块、4.0份铁屑、2.0份钢纤维、0.05份减水剂和1份水；
所述的，进料口6和出气口7是由以下重量份的原料制得的：5.0份水泥、3.0份铁屑、 1.2份酚醛树脂胶、0.05份减水剂和1份水。
所述的，导热涂层4是由以下重量份的原料制得的：55份石墨粉、25份糊精和35份阿拉伯树胶。
所述的，相变材料层5为硝酸钠，相变温度低于400℃。
所述的，铁块的粒径大于25mm、小于40mm；所述铁屑的粒径为3-5mm；所述钢纤维的长度为1-2mm；所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为30-40％。
一种注浆式相变储能混凝土砌块的制备方法，是由以下步骤制备得到的：
1)按重量份称取：2.0份水泥、9.0份铁块、4.0份铁屑、2.0份钢纤维、0.05份减水剂和 1份水，混合均匀，经挤压成型，制得内部对称设有两个空腔2的混凝土基体1；
2)将VAE乳液均匀喷涂于空腔2的内壁，得乳液层3；并在5-30s内将按重量份混合均匀的55份石墨粉、25份糊精和35份阿拉伯树胶鼓风喷于乳液层3的表面，得导热涂层4；
3)将完成两次喷涂的混凝土基体1升温至200℃，保温10min，在此期间，用8MPa的高压气枪对空腔2的内壁加压2min；
4)将硝酸钠加热至完全熔融，由两个进料口6导入，至空腔2体积的90％，得相变材料层5；
5)按重量份称取：5.0份水泥、3.0份铁屑、1.2份酚醛树脂胶、0.05份减水剂和1份水，混合均匀，填充于两个进料口6和出气口7，105℃下烘干5h，得注浆式相变储能混凝土砌块。
其余同实施例1。
按照GB/T50107-2010《混凝土强度检验评定标准》测28天混凝土抗压强度达C30要求。在25-400℃热循环50次强度降低3.7％，并未见相变材料泄露。混凝土砌块的导热系数为 1.66W/m·K。