توصيفگر ها :
ماده ي تغيير فاز دهنده , بتن اليافي , ميكرو سيليس , پوميس , شبيه ساز نور خورشيد و رطوبت
چكيده فارسي :
در دهه¬هاي اخير با توجه به تغييرات اقليمي گسترده، مصرف انرژي به منظور تامين دماي آسايش بشر در سراسر جهان افزايش يافته است؛ به طوري كه بخش قابل توجهي از مصرف انرژي مربوط به بخش ساختمان مي¬باشد. لذا محققين اين حوزه، به منظور كاهش مصرف انرژي در بخش ساختمان، استفاده از مواد تغيير فاز دهنده در بتن را پيشنهاد داده¬اند. در اين پژوهش از دو نوع ماده¬ي تغيير فاز دهنده (پلي اتيلن گليكول 1000 و پارافين) با دو روش اشباع سازي با استفاده از پمپ خلا (10، 20 و 30 درصد وزني جاي¬گزين ريز دانه) و نيز روش تثبيت شونده با ميكرو سيليس و پارافين (10، 20 و30 درصد وزني سيمان) استفاده گرديد. در ادامه¬ي پژوهش، درصد جاي¬گزيني ميكرو سيليس تثبيت شونده با پلي اتيلن گليكول 1000 در بتن بر اساس بهينه¬ي درصد جاي¬گزيني ميكرو سيليس با پارافين در بتن به دست آمد. هم¬چنين از دو نوع الياف فولادي و الياف شيشه به ميزان 4/0 درصد حجمي در برخي از طرح¬هاي اختلاط¬ استفاده گرديد. آزمايش¬هاي صورت گرفته در اين پژوهش شامل آزمايش مقاومت فشاري، آزمايش مقاومت خمشي، آزمايش تعيين عملكرد حرارتي بتن، آزمايش ميزان جذب آب، آزمايش ضريب انتقال حرارتي بتن و آزمايش تعيين عملكرد گرمايي با استفاده از دستگاه شبيه ساز حرارت خورشيد و رطوبت بوده است.
نتايج نشان داد استفاده از ماده¬ي تغيير فاز دهنده در بتن باعث كاهش مقاومت فشاري و كاهش ضريب انتقال حرارتي بتن شده است؛ به طوري كه با جاي¬گزيني 10 درصد پوميس حاوي پارافين، مقاومت فشاري 37 درصد و ضريب انتقال حرارتي 56 درصد كاهش يافت. در صورتي كه به جاي پارافين، پلي اتيلن گليكول 1000 اضافه شود، مقاومت فشاري نمونه¬ي مربوطه 35 درصد و ضريب انتقال حرارتي 44 درصد افزايش يافت. هم¬چنين نتايج آزمايش¬هاي صورت گرفته بر روي نمونه¬هاي بتني با مقدار جاي¬گزيني 10 درصد پوميس حاوي پارافين همراه با 2/0 درصد الياف شيشه و 2/0 درصد الياف فولادي، افزايش 11 درصدي مقاومت فشاري را نشان داد. نتايج آزمايش مقاومت خمشي نمونه¬ها با جاي¬گزيني ميكرو سيليس تثبيت شده با مواد تغيير فاز دهنده نشان داد مقاومت خمشي نمونه¬ي با جاي¬گزيني 10 درصد ميكرو سيليس تثبيت شده با پارافين نسبت به نمونه¬ي مبنا، 13 درصد كاهش پيدا كرد. نتايج آزمايش¬هاي انجام شده نشان داد كه مقاومت فشاري و ضريب انتقال حرارتي تمامي نمونه¬هاي حاوي ماده¬ي تغيير فاز دهنده نسبت به نمونه¬ي مبنا كاهش يافت. از سوي ديگر، درصد جذب آب نمونه¬هاي حاوي پلي اتيلن گليكول 1000 نسبت به نمونه¬ي مبنا افزايش پيدا كرد. هم¬چنين درصد جذب آب نمونه¬هاي حاوي پارافين نسبت به نمونه¬ي مبنا كاهش يافت. علت اين تغييرات مربوط به ساختار پوميس مصرفي، روش اختلاط ماده¬ي تغيير فاز دهنده و نوع آن بوده است. از طرفي، نتايج آزمايش شبيه ساز نور خورشيد و رطوبت نشان داد دماي سطح فوقاني نمونه¬ي با الياف فولادي نسبت به نمونه¬ي مشابه بدون الياف 3 درصد افزايش يافته است. در حالي كه الياف شيشه سبب كاهش دماي سطح فوقاني آن گرديد. هم¬چنين دماي فوقاني نمونه¬ها داراي الياف هيبريدي، تغيير چنداني نيافت. به طور خلاصه مي¬توان گفت كه نمونه¬هاي حاوي پارافين كه به روش تثبيت با ميكرو سيليس ساخته شدند، مقاومت فشاري، جذب آب و ضريب انتقال حرارتي كمتري نسبت به نمونه¬هاي حاوي پلي اتيلن گليكول 1000 داشتند. هم¬چنين نمونه¬هاي حاوي پارافين با استفاده از اشباع سازي به روش پمپ خلا، مقاومت فشاري، جذب آب و ضريب انتقال حرارتي كم¬تري نسبت به نمونه¬هاي حاوي پلي اتيلن گليكول 1000 از خود نشان دادند.
چكيده انگليسي :
In recent decades, due to extensive climate changes, energy consumption has increased in order to provide human comfort temperature all over the world; So that a significant part of energy consumption is related to the building sector. Therefore, researchers in this field have suggested the use of phase change materials in concrete in order to reduce energy consumption in the building sector. In this research, two types of phase change material (polyethylene glycol 1000 and paraffin) with two impregnation methods using a vacuum pump (10, 20 and 30% by weight of fine grain replacement) and also the stabilization method with micro Silica and paraffin (10, 20 and 30 percent by weight of cement) were used. In the continuation of the research, the replacement percentage of stabilized micro-silica with polyethylene glycol 1000 in concrete was obtained based on the optimum replacement percentage of micro-silica with paraffin in concrete. Also, two types of steel fibers and glass fibers were used at the rate of 0.4 percent by volume in some mixing designs. The tests conducted in this research include compressive strength test, flexural strength test, concrete thermal performance test, water absorption test, concrete heat transfer coefficient test, and thermal performance test using the solar heat and humidity simulator.
The results showed that the use of phase change material in concrete has reduced the compressive strength and reduced the heat transfer coefficient of concrete; So that by replacing 10% of pumice containing paraffin, the compressive strength decreased by 37% and the heat transfer coefficient decreased by 56%. If polyethylene glycol 1000 is added instead of paraffin, the compressive strength of the corresponding sample increased by 35% and the heat transfer coefficient increased by 44%. Also, the results of tests conducted on concrete samples with 10% of pumice containing paraffin along with 0.2% of glass fibers and 0.2% of steel fibers showed an increase of 11% in compressive strength. The results of the flexural strength test of the samples with the replacement of microsilica stabilized with phase change materials showed that the flexural strength of the sample with the replacement of 10% of microsilica stabilized with paraffin decreased by 13% compared to the base sample. The results of the tests showed that the compressive strength and heat transfer coefficient of all the samples containing the phase change material decreased compared to the base sample. On the other hand, the water absorption percentage of samples containing polyethylene glycol 1000 increased compared to the base sample. Also, the percentage of water absorption of samples containing paraffin decreased compared to the base sample. The reason for these changes was related to the structure of pumice used, the method of mixing the phase changer and its type. On the other hand, the results of the sunlight and humidity simulator test showed that the temperature of the upper surface of the sample with steel fibers increased by 3% compared to the same sample without fibers. While the glass fibers caused the temperature of its upper surface to decrease. Also, the upper temperature of the samples with hybrid fibers did not change much. In summary, it can be said that the samples containing paraffin, which were made by the stabilization method with micro-silica, had lower compressive strength, water absorption and thermal transfer coefficient than the samples containing polyethylene glycol 1000. Also, the samples containing paraffin showed lower compressive strength, water absorption and heat transfer coefficient than the samples containing polyethylene glycol 1000 using vacuum pump saturation.
