1 研究背景

建筑节能是我国节能减排工作的重要内容。建筑能耗中，有20%～50%是通过建筑物外围护结构传热所产生[1]。对于外围护结构，目前国内外主要是通过提高其保温性能来减少建筑能耗，如各种外墙外保温系统，即通过“阻热”的方式减少建筑能耗。随着建筑节能要求和内涵的提高，如果房屋具有足够的“储热”能力，能将夏季晚上凉爽空气的冷量和冬季白天温暖空气的热量储存起来，保持室内空气温度稳定，将减少用电负荷；或者在用电低谷时，将空调或供暖设备产生的冷量或热量“储存”起来，再在用电高峰时段释放，从而减少用电高峰时段的用电量，有利于供电峰谷平衡。可见，房屋的“储热”能力对建筑节能非常重要。

相变储能材料（phase change material，PCM）是指在相变过程中会吸收或释放大量热量，而温度近似恒温的材料。将合适相变温度（通常为20～30℃）的相变储能材料与建筑材料复合起来，制得相变储能建筑材料，可大大提高房屋建筑的储热能力[2-3]，甚至实现“恒温建筑”。

相变储能材料可以和建筑物的梁、板、柱等结构材料复合，也可以与砂浆、涂料等功能材料复合。相对于结构材料，内墙或外墙内表面的砂浆等功能材料离室内更近，与相变材料复合更容易调节室内环境，且不影响结构安全。因此，相变储能砂浆成为相变储能建筑材料的一个重要研究方向[4-11]。

用于建筑材料中的相变储能材料的种类很多，包括有机相变材料、无机相变材料和复合相变材料3大类[2]。相变储能材料与建筑材料的复合方式包括直接加入法、浸渗法和封装法，其中封装法又包括吸附封装法和微胶囊封装法两种[2]。从已有研究看，相变储能砂浆所使用的相变材料主要是石蜡[4-8]，也有使用月桂酸[9]或其他脂肪酸的[10-11]。封装方式主要是采用膨胀珍珠岩吸附封装[4-6, 9-10]，或者采用微胶囊封装[7, 11]，也有将相变材料不做任何封装直接拌入砂浆的[8]。考虑到石蜡的相变温度范围为20～30 ℃，且具有相变潜热较高、价格较低、融化蒸气压力较低、化学稳定性较好、自成核、无相分离、无腐蚀性、几乎无过冷现象等优点[4]，以及微胶囊封装具有传热速度快和耐久性好等优点[3]，本文拟研究相变微胶囊（phase change microcapsule，PCM）材料对抹灰砂浆物理力学性能的影响，以期能为相变储能砂浆的制备提供参考依据。

第二，缺乏资源的共享机制。目前，基本每个地区都有自己建设教学资源库的平台和标准，而同一地区的每个学校也都有自己内部的资源共享平台，各平台都是封闭的。在这种环境下建设出来的学习资源不能跨平台跨设备使用，而且资源重复建设，存在资源浪费的问题。而且由于资源平台封闭，学生获取这些知识比较困难。泛在学习要能有效进行,必须要首先改变现有的资源建设模式，完善资源共享机制。

2 原材料与试验方法

2.1 原材料

水泥，规格为P·O 42.5，湖南恒宇建材有限公司生产。石英砂，包括粗石英砂（20～40目）和细石英砂（＞40～70目）2个规格，湖南大明工业砂采选有限公司生产。纤维素醚（cellulose ethers，CE），型号为C9115，赫克力士-天普化工有限公司生产。可再分散乳胶粉（redispersible polymer powders，RPP），型号为5044N，瓦克聚合物有限公司生产。相变微胶囊，MPCM24型，恬蓝新材料科技（上海）有限公司生产。

纤维素醚为粉末状，在砂浆中主要起保水和增稠作用。可再分散乳胶粉为粉末状，可增加砂浆的拉伸强度和黏结强度。相变微胶囊为粉末状，由有机相变材料+有机囊壁组成，其性能参数如表1所示，由其扫描电镜图（图1）可知，相变微胶囊粉末近似为圆形，颗粒大小不一。

 

表1 相变微胶囊的性能参数Table 1 Parameters of phase change micro-capsule

  

参数取值参数取值堆积密度/（kg·L-1）0.694储能容量/（kJ·kg-1）108平均粒径/μm 50比热容/（kJ·kg-1·K-1）1.6熔点/℃24～26热导率/（W·m-1·K -1）0.25

  

图1 相变微胶囊的SEM图Fig. 1 SEM image of phase change micro-capsule

2.2 试样的原材料配合比

由图2d可知，随着相变微胶囊掺量的增加，砂浆的抗压强度同样是先增大后减小。不掺相变微胶囊时，砂浆的抗压强度为15.75 MPa；相变微胶囊的掺量增加到10%时，砂浆的抗压强度增大到最大值21.60 MPa，较不掺相变微胶囊的砂浆约增大了37.1%，增加非常显著；随着相变微胶囊掺量的继续增加，砂浆的抗压强度开始下降；相变微胶囊的掺量为20%时，砂浆的抗压强度降低到18.57 MPa。

 

表2 相变储能砂浆试样的原材料配合比Table 2 Raw material mix ratio of phase change energy storage mortar g

  

试样编号N1 N2 N3 N4 N5水泥370.0 370.0 370.0 370.0 370.0石英砂20～40目392.6 373.0 353.4 333.7 314.1＞40～70目220.9 209.8 198.8 187.7 176.7纤维素醚0.5 0.5 0.5 0.5 0.5可再分散乳胶粉16.0 16.0 16.0 16.0 16.0相变微胶囊0 0 0 030.7 061.4 092.0 122.7干粉总量1 000.0 1 000.0 1 000.0 1 000.0 1 000.0用水量195.0 195.0 195.0 195.0 195.0

激光束焊接是一种以脉冲激光扫描AgNWs产生局部熔融，并改善交叉结点接触，而不影响纳米线网络的其他区域的高效焊接方法[21].这是由于纳米线网络受脉冲激光辐照，两根交叉纳米线之间的纳米级间隙中出现一定浓度的电磁场而在纳米线结处产生热量，该热量足以激活孤立的银原子在纳米线结上融化并再结晶成焊点.

2.3 试验方法

将养护28 d后的棱柱体试样取出、抹干，然后用天平称出其质量m；由试样成型规格可得试样的体积V=256 cm3；再由ρ=m/V即可计算出硬化水泥浆的表观密度。

2.3.1 砂浆流动度的测定

他提着铁棍，迈步走到女尸的跟前。女尸方才的动作举止，让他在将其判定为诈尸的同时，也不免产生了一丝疑惑。他没有亲眼见过诈尸，但他知道，诈起的尸体应该是动作僵直的，且行动没有明显的目的性，但眼前这具尸体，却与他了解的有很大不同。她动作流畅，不仅杀了一只山精，更险些要了自己的命，这样的身体，真的是一具尸体吗？

2.3.2 抗折强度和抗压强度的测定

将所有干粉按比例称量好，在封口袋中混合均匀，再在行星式水泥胶砂搅拌机中倒入规定质量的水，将粉料缓慢加入水中，按照GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》[14]规定的方法搅拌砂浆，并成型，即制得40 mm×40 mm×160 mm的棱柱体。在温度为（20±3） ℃，相对湿度不小于90%的环境中养护1 d后脱模，再继续养护至28 d龄期后，采用无锡新路达公司制造的TYA-300B型微机控制恒加载抗折抗压试验机，测定样品的抗折强度和抗压强度。其中，抗折强度以中心荷载法测定，即将试件的一个侧面放在试验机的支撑圆柱上，试件长轴垂直于支撑圆柱，然后以55 N/s的速率进行加载，直至试件折断。抗压强度的测定在折断后的半截棱柱体的侧面上进行，测定过程中半截棱柱体的中心与压力机的中心重合，并以2 500 N/s的速率均匀地加荷，直至试件被破坏。

2.3.3 硬化水泥浆表观密度的测定

根据表2中的不同配比，分别按下述方法制备砂浆试样，并测量其相关的性能指标。

3 试验结果与分析

相变微胶囊掺量对砂浆流动性、表观密度、抗折强度和抗压强度的影响如图2所示。

由上述研究结果可知，相变微胶囊粉末取代石英砂的质量为10%左右比较合适。

  

图2 相变微胶囊掺量对砂浆物理力学性能的影响Fig. 2 Influence of phase change microcapsule content on the physical mechanical properties of mortar

由图2a可知，随着相变微胶囊掺量的增加，砂浆的流动度减小。不掺相变微胶囊时，砂浆的流动度为233.5 mm；当相变微胶囊的掺量为20%时，砂浆的流动度降低到105.5 mm，和易性变得非常差。

首先，把水加入搅拌桶中，再加入水泥、纤维素醚、可分散乳胶粉和相变微胶囊，并低速搅拌30 s。然后，将20～40目的粗石英砂和＞40～70目的细石英砂依次加入搅拌桶中，并高速搅拌30 s。停止搅拌90 s后，用刮具将叶片和桶壁的砂浆刮入桶中间，再高速搅拌60 s。最后，根据GB/T 2419—2005《水泥胶砂流动度测定方法》[13]，采用跳桌法测定所制得砂浆试样的流动度。

（3）水资源论证企业。论证企业的水平参差不齐。受地域影响和人才流动，有些企业拥有专业技术人员的人数多、素质高，技术力量雄厚；有些企业经常在某地做论证，区域水文地质条件了解，数据更为详实，基础工作也比较全面。

由图2b可知，随着相变微胶囊掺量的增加，砂浆的表观密度先增大后减小。不掺相变微胶囊时，砂浆的表观密度为1 639.3 kg/m3；相变微胶囊的掺量增加到15%时，砂浆的表观密度增大到最大值1 877.7 kg/m3，较不掺相变微胶囊的砂浆约增大了14.5%；随着相变微胶囊掺量的继续增加，砂浆的表观密度开始下降；当相变微胶囊的掺量为20%时，砂浆的表观密度降低到1 762.9 kg/m3。

每组配合比中，所有干粉的质量总和为1kg，水泥、纤维素醚、可再分散乳胶粉和用水量保持不变。N1中石英砂的总质量为613.5 g，其中＞40～70目的细石英砂占石英砂总质量的36%[12]；N2～N5中，相变微胶囊分别取代石英砂总质量的5%, 10%, 15%和20%，而＞40～70目的细石英砂占石英砂总质量的比例保持36%不变。

由图2c可以得知，随着相变微胶囊掺量的增加，砂浆的抗折强度先增大后减小。不掺相变微胶囊时，砂浆的抗折强度为3.93 MPa；相变微胶囊掺量增加到10%时，砂浆的抗折强度增大到最大值4.60 MPa，较不掺相变微胶囊的砂浆约增大了17.0%；随着相变微胶囊掺量的继续增加，砂浆抗折强度开始下降；相变微胶囊掺量为20%时，砂浆的抗折强度降低到3.57 MPa，较不掺相变微胶囊的砂浆约下降了9.2%。

试验用相变储能砂浆试样的原材料配合比如表2所示。

穆斯林或穆罕默德教徒把自己拥有的地区(le pays)用阿拉伯语叫做Bilad al-Islām，……生于伊斯兰历385年(ca.995)的地理学家艾布德·阿鲁阿尔迪(Ebd Aluardi)的时期，伊斯兰范围从马瓦拉尔纳赫尔地区的费尔干纳城，或者说从位于阿姆河(阿拉伯语为Jay un)对面的扎嗝台河(le Zagathay)对岸开始，一直延伸到面向附近海洋的也门或幸福的阿拉伯海岸为止…[3]

本课题主要探讨辊壳式流浆箱在不同喷浆速度下所需的均衡室进口压力和溢流室压力，并不对单根纤维的受力和定向进行研究，而且流浆箱上网的浆料浓度较低(约0.6%)，其流动特性与水类似[7]。利用两种不同密度和黏度的流体模拟水和纤维的流动，主相水密度为998 kg/m3，黏度0.001003 kg/(m·s)，第二相密度设为980 kg/m3，黏度为0.000897 kg/(m·s)，质量分数设为0.6%，其他物理指标与水相同，两者均匀混合。

示范基地建设对加速先进技术和机械设备的推广应用有着很大帮助。在示范基地建设过程中，一定要选择地理位置较好，交通方便，土地面积较大，能够适用大型机械的农田[2]。在示范基地内，通过开展广泛性的技术示范引导，利用实际示范结果，并在广大农民群众身边寻找应用免耕播种技术的带头人，在农村地区树立典型，让广大农民群众能够真切的感受到应用免耕播种技术的所带来的好处。

在本文的试验研究中，是以等质量的相变微胶囊取代石英砂。由于相变微胶囊的堆积密度不到石英砂堆积密度的一半，掺入相变微胶囊的体积是被取代的石英砂体积的2倍以上；再加上相变微胶囊的颗粒比石英砂颗粒细，其表面积明显高于后者，需要包裹其表面的水泥浆显著增加。此外，相变微胶囊具有一定的吸水性。因此，随着相变微胶囊掺量的增加，砂浆的流动性明显下降。

相变微胶囊颗粒比＞40～70目的石英砂更细，能够填充在石英砂颗粒的空隙中。因此，适当掺量的相变微胶囊可以增加砂浆的密实度，提高砂浆的表观密度、抗折强度和抗压强度。砂浆的强度随相变微胶囊掺量的增加而增加还有如下2个原因：1）相变微胶囊的吸水性相当于降低了砂浆的水灰比；2）相变微胶囊吸水起到了内养护剂的作用。但是，随着相变微胶囊掺量的继续增加，砂浆的流动性下降非常明显，砂浆已经不能很好地密实（肉眼可以观察到），缺陷增加。因此，砂浆的表观密度、抗折强度和抗压强度开始下降。

4 结论

本文研究了相变微胶囊掺量变化对抹灰砂浆的物理性能和力学性能的影响，可得如下结论：

1）随着相变微胶囊掺量的增加，砂浆的流动度减小。相变微胶囊的掺量为15%～20%时，砂浆的流动度很小，和易性非常差。

2）随着相变微胶囊掺量的增加，砂浆的表观密度、抗折强度和抗压强度先增大后减小。当相变微胶囊的掺量超过15%后，砂浆的表观密度开始下降；当相变微胶囊的掺量超过10%后，砂浆的抗折强度和抗压强度开始下降；相变微胶囊的掺量为10%时，砂浆的抗压强度较不掺相变微胶囊时增加了37.1%，增加非常显著。

综合考虑砂浆的和易性和力学性能，相变微胶囊取代石英砂的最佳质量分数为10%。

参考文献：

[1]欧志华，郭俊明. 浅谈我国建筑节能50%设计标准的含义[J]. 建筑节能，2007，35（12）：60-62.OU Zhihua，GUO Junming. A Brief Introduction to the Implication of the Design Standard of 50% Energy Efficiency of Building in China[J]. Building Energy Efficiency，2007，35（12）：60-62.

[2]马保国，金 磊，蹇守卫. 相变-保温复合结构的温度-时间响应研究[J]. 武汉理工大学学报，2009，31（12）：1-4.MA Baoguo，JIN Lei，JIAN Shouwei. Research on Temperature-to-Time Response of Phase Change Material& Insulation Material Composite Configuration[J].Journal of Wuhan University of Technology，2009，31（12）：1-4.

[3]沈 澄，徐玲玲，李文浩. 相变储能材料在建筑节能领域的研究进展[J]. 材料导报，2015，29（3）：100-104.SHEN Cheng，XU Lingling，LI Wenhao. Research Progress of Phase Change Materials in Energy-Efficient Buildings[J]. Materials Review，2015，29（3）：100-104.

[4]汪振双，胡 敏. 复合相变储能砂浆的制备及其性能研究[J]. 应用基础与工程科学学报，2016，24（2）：315-321.WANG Zhenshuang，HU Min. Research on Preparation and Property of Phase Change Mortar[J]. Journal of Basic Science and Engineering，2016，24（2）：315-321.

[5]汪振双，赵 宁. 相变储能砂浆的制备及其性能[J].沈阳大学学报（自然科学版），2014，26（4）：311-315.WANG Zhenshuang，ZHAO Ning. Preparation and Properties of Phase Change Energy Storage Mortar[J].Journal of Shenyang University （Natural Science），2014，26（4）：311-315.

[6]陈金平，杨权明，胡良强，等. 膨胀珍珠岩-石蜡相变储能砂浆的力学性能研究[J]. 粉煤灰综合利用，2016（2）：34-36，38.CHEN Jinping，YANG Quanming，HU Liangqiang，et al. Research on Mechanical Propreties of Expanded Perlite Paraffin Phase Change Mortar[J]. Fly Ash Comprehensive Utilization，2016（2）：34-36，38.

[7]陈 伟，朱才岳. 微胶囊相变砂浆制备及性能研究[J].长春工业大学学报，2015，36（1）：77-80.CHEN Wei，ZHU Caiyue. Preparation of Microcapsule Phase Change Material Mortar[J]. Journal of Changchun University of Technology，2015，36（1）：77-80.

[8]史 巍，侯景鹏. 石蜡相变储能砂浆应用性能研究[J].新型建筑材料，2012（8）：19-21.SHI Wei，HOU Jingpeng. Study on Application Properties of PCM Mortars with Paraffin[J]. New Building Materials，2012（8）：19-21.

[9]刘杰胜，张 娟，冯 彪，等. 相变储能保温砂浆的制备、性能与应用研究[J]. 武汉轻工大学学报，2014，33（3）：84-86.LIU Jiesheng，ZHANG Juan，FENG Biao，et al. Study on the Preparation and Application of Phase Change Energy-Storage Mortar[J]. Journal of Wuhan Polytechnic University，2014，33（3）：84-86.

[10]钱利姣，张 雄，宋 钦. 相变珍珠岩工艺研究和相变砂浆控温模拟[J]. 硅酸盐学报，2013，41（7）：987-993.QIAN Lijiao，ZHANG Xiong，SONG Qin. Process Research of Phase Change Perlite and Simulation of Phase Change Mortar’s Temperature Control[J]. Journal of the Chinese Ceramic Society，2013，41（7）：987-993.

[11]赵 冰，徐雪丽，宋 伟. 相变干混保温砂浆的配制及性能研究[J]. 硅酸盐通报，2015，34（2）：575-580.ZHAO Bing，XU Xueli，SONG Wei. Preparation and Performance Study of Phase Change Dry-Mixed Mortar Material[J]. Bulletin of the Chinese Ceramic Society，2015，34（2）：575-580.

[12]黄春华，姜 彬，欧志华，等. 原材料对聚合物防水砂浆性能的影响[J]. 硅酸盐通报，2016，35（2）：478-484.HUANG Chunhua，JIANG Bin，OU Zhihua，et al.Influence of Materials on the Properties of Polymer Modified Cement Mortars for Waterproof[J]. Bulletin of the Chinese Ceramic Society，2016，35（2）：478-484.

[13]中国国家标准化管理委员会. 水泥胶砂流动度测定方法：GB/T 2419—2005[S]. 北京：中国标准出版社，2005：1-3.Standardization Administration of the People’s Republic of China. Test Method for Fluidity of Cement Mortar：GB/T 2419—2005[S]. Beijing：Standards Press of China，2005：1-3.

[14]中国国家标准化管理委员会. 水泥胶砂强度检验方法（ISO法）：GB/T 17671—1999[S]. 北京：中国标准出版社，1999：7-9.Standardization Administration of the People’s Republic of China. Method of Testing Cements-Determ-Inationof Strength：GB/T 17671—1999[S]. Beijing：Standards Press of China，1999：7-9.