Cementni malteri sa materijalima za promenu faze mogu doprineti prijatnijoj temperaturi u objektima, ali njihova šira upotreba često nailazi na važnu prepreku – gubitak mehaničke čvrstoće. Novo istraživanje pokazuje da se taj nedostatak može znatno ublažiti odgovarajućim udelom letećeg pepela, industrijskog nusproizvoda koji se već koristi kao zamena za deo cementa.
Ilustracija (Foto: AI generated)
Autori rada ispitivali su kompozitni cementni malter sposoban da skladišti i oslobađa toplotu pri promeni temperature. Kao medijum za latentno skladištenje energije korišćen je parafin sa temperaturama promene faze od 18 i 28°C.
Parafin je ugrađen u pore ekspandiranog perlita, a zatim dodatno obložen kako bi se smanjila mogućnost njegovog curenja i poboljšala veza sa cementnom matricom.
Oglas
Istraživanje je obuhvatilo maltere u kojima je letećim pepelom zamenjeno 0%, 20% i 40% cementa, dok su stabilizovani materijali za promenu faze dodavani u količinama od 0%, 5% i 10%. Analizirani su gustina, mehanička svojstva, toplotna provodljivost, specifični toplotni kapacitet i ponašanje uzoraka u realnim spoljnim uslovima.
Rezultati su pokazali da je odnos između letećeg pepela i parafinskog kompozita presudan. Udeo od 20% letećeg pepela izdvojio se kao najpovoljnije rešenje, jer je nadoknadio deo pada čvrstoće izazvanog dodavanjem materijala za skladištenje energije.
Kod mešavine sa 20% pepela i 5% kompozita sa temperaturom promene faze od 28°C, pritisna čvrstoća nakon 28 dana dostigla je 46,9MPa, odnosno vratila se na nivo kontrolnog maltera ili ga premašila.
Objašnjenje se krije u dve uloge letećeg pepela. Njegove fine čestice popunjavaju praznine u cementnoj strukturi, dok aktivne komponente učestvuju u sekundarnim pucolanskim reakcijama. Pri tome nastaju dodatni cementni proizvodi koji zgušnjavaju matricu i poboljšavaju vezu između cementnog kamena i čestica koje sadrže parafin.
Toplotna svojstva kompozita posebno dolaze do izražaja u blizini temperature promene faze. Specifični toplotni kapacitet tada je bio više od 65% veći od početne vrednosti, što znači da materijal može primiti veću količinu toplote bez naglog porasta svoje temperature.
Najveći koeficijent akumulacije toplote uočljiv je upravo kod sistema sa 20% letećeg pepela.
Praktična ispitivanja zidnih uzoraka pokazala su da dodatak od 10% materijala za promenu faze može pomeriti trenutak dostizanja maksimalne temperature za oko tri sata. Takvo ponašanje može pomoći da se ublaže dnevne temperaturne oscilacije u prostorijama, naročito u klimatskim područjima sa toplim letima i hladnim zimama.
Kao optimalna kombinacija izdvojena je mešavina sa 20% letećeg pepela i 5% stabilizovanog parafinskog kompozita. Autori zaključuju da ona najuspešnije objedinjuje nosivost i termičku funkciju, uz dodatnu korist od upotrebe industrijskog otpada i smanjenja količine potrebnog cementa.
