本研究由葡萄牙米尼奥大学（University of Minho）领土、环境与建筑研究中心（C-TAC）的Zhiyou Jia、Sandra Cunha和José Aguiar合作完成，成果发表于2024年7月的《Process Safety and Environmental Protection》期刊（卷189，页码1293–1302）。
研究领域：本研究属于建筑材料科学与可持续能源技术的交叉领域，聚焦于通过相变材料（Phase Change Materials, PCMs）提升混凝土的热能调节能力与耐久性。
背景知识：
1. 建筑能耗问题：全球建筑运营能耗占总能耗的20%以上（中国达22%），温室气体排放占比21.9%，亟需通过智能建材降低能源依赖。
2. 相变材料特性：PCMs（如石蜡）通过相变过程吸收/释放潜热（190 kJ/kg），可缓冲温度波动，但直接掺入混凝土会降低力学性能。
3. 再生骨料（Recycled Aggregate, RA）的挑战：建筑废弃物骨料孔隙率高（比天然骨料高7–10倍），导致混凝土耐久性下降，但其多孔结构恰好适合吸附PCM形成“热功能骨料”。
研究目标：
- 对比两种PCM整合方法（再生骨料吸附法vs.直接添加液态PCM）对混凝土性能的影响；
- 评估高PCM含量下混凝土的物理、力学及耐久性（抗氯离子渗透、冻融循环、碳化）；
- 探索PCM-混凝土在建筑节能中的可行性。
材料选择：
- PCM：纯石蜡（Rubitherm RT22HC），相变温度22℃，密度0.76 kg/L（固态），潜热190 kJ/kg；
- 骨料：天然河砂（0–4 mm）、天然碎石（4–10 mm）、葡萄牙建筑废弃物再生骨料（4–10 mm，孔隙率7.82%）；
- 功能化骨料（RA-PCM）：将RA浸入液态PCM（30℃）4小时，吸附量达8.02%（质量比）。
混凝土配合比：
设计C30/37强度等级混凝土，分6组：
- 对照组：75CP（75% RA-PCM替换碎石）、100CP（100%替换）；
- 实验组：在75CP/100CP基础上直接添加7.5%或15%液态PCM（按河砂体积计）。
物理性能：
- 坍落度：按EN 12350–2标准测试新拌混凝土工作性；
- 密度与吸水率：5 cm³立方体试样，60℃烘干至恒重，计算吸水率（NP 954标准）；
- 力学性能：
- 抗压强度：5 cm³立方体，28天养护后以2.9 kN/s加载（EN 12390–3）；
- 抗折强度：4×4×16 cm³棱柱体，三点弯曲试验（EN 12390–5）。
耐久性测试：
- 氯离子渗透：Nordtest Build 492标准，10 cm直径试样在10% NaCl溶液中施加20–25 V电压24小时，测量渗透深度；
- 冻融循环：EN 12371标准，−10℃至15℃循环90次，测定体积变化与强度损失；
- 碳化抵抗：EN 12390–12标准，5% CO₂环境中暴露120天，测定碳化深度。
科学价值：
1. 验证了再生骨料吸附PCM的可行性，为建筑废弃物高值化利用提供新路径；
2. 揭示了PCM含量与混凝土性能的定量关系，15% PCM虽降低强度但满足非结构保温需求；
3. 发现PCM可提升抗氯离子渗透性，为沿海地区混凝土耐久性设计提供参考。
应用价值：
- 开发出兼具热能调节（峰值削峰）与部分结构功能的混凝土，可替代化石燃料空调系统；
- 轻质PCM-混凝土适用于墙体/地板等非承重构件，降低建筑整体能耗。