摘要
本研究探讨了将相变材料（PCMs）和回收纺织纤维集成到水泥基复合材料中，以提高建筑围护结构的热机械性能和能源效率。通过部分用回收纺织纤维（体积占比0–40%）和微胶囊化相变材料（体积占比0–30%）替代沙子，制备了环保型砂浆，并对其十六种不同的配方进行了实验研究。在养护28天后，系统地分析了这些砂浆的新鲜状态可操作性、表观密度、抗压强度和抗弯强度。结果表明，虽然相变材料的添加降低了复合材料的密度和机械强度，但纺织纤维通过裂纹桥接机制有效减缓了抗压强度的下降，并使抗弯强度提高了多达70%。在数值模拟方面，利用OpenFOAM中的ichertMultiRegionFoam求解器和温度依赖的表观热容公式，开发了一个开源的耦合传热（CHT）框架，用于模拟内层为纺织增强砂浆（TRM）的混凝土墙体的热响应。该数值模型通过文献中的基准数据进行了实验验证，能够高精度地再现昼夜表面温度变化曲线。还对内层复合材料的厚度（数值模型中分别为2毫米、4毫米和6毫米，对应于实际原型层厚20毫米、40毫米和60毫米）进行了参数分析。分析结果显示，采用含有相变材料的TRM层可以减少内部温差波动，降低冷却需求，并使居住者的热应力相比普通混凝土降低了20%以上。这种集成方法为工业纺织废料的再利用提供了一种环保途径，同时实现了被动热调节功能在结构围护结构中的直接应用。
