本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，具體涉及一種用于地源熱泵地下埋管回填的復(fù)合材料。屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
地源熱泵系統(tǒng)是利用淺層地能進(jìn)行供熱制冷的新型能源利用技術(shù)的環(huán)保能源利用系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)通常是轉(zhuǎn)移地下土壤中熱量或者冷量到所需要的地方，還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力，冬季地源把熱量從地下土壤中轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，夏季再把地下的冷量轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，一個年度形成一個冷熱循環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的功能。
地源熱泵系統(tǒng)是以巖土體、地下水或地表水為低溫?zé)嵩?，由水源熱泵機(jī)組、地?zé)峤粨Q系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)形式的不同，地源熱泵系統(tǒng)分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)由于其節(jié)能和環(huán)保的特點(diǎn)越來越受到人們的關(guān)注。
地?zé)釗Q熱器實(shí)現(xiàn)了地?zé)豳Y源的初步提取，是地源熱泵中最關(guān)鍵的部位。地?zé)釗Q熱器是以導(dǎo)熱好、抗腐蝕，強(qiáng)度高且可撓曲的材料制成地耦管埋入地下，形成閉式環(huán)路。管內(nèi)的導(dǎo)熱流體(水或防凍劑)與土壤不接觸，熱量的排放和抽取是通過埋在土壤里管路系統(tǒng)內(nèi)的流體熱交換循環(huán)來完成的。
回填是地埋管換熱器施工過程中的重要的環(huán)節(jié)，即在鉆孔完畢、下完U型管后，向鉆孔中注入回填材料。它介于地埋管換熱器的埋管與鉆孔壁之間，用來增強(qiáng)埋管和周圍巖土的換熱；同時防止地面水通過鉆孔向地下滲透，以保護(hù)地下水不受地表污染物的污染，并防止各個蓄水層之間的交叉污染?；靥畈牧系倪x擇對于保證地埋管換熱器的性能有重要的意義。采用導(dǎo)熱性能不良的回填材料將顯著增大鉆孔內(nèi)的熱阻，在同樣的條件下導(dǎo)致所需的鉆孔總長度增加，同時也意味著系統(tǒng)初投資以及運(yùn)行費(fèi)用的增加。
回填材料是將地層中的熱量傳遞給U型管以及管中的循環(huán)介質(zhì)，或者將U型管和循環(huán)介質(zhì)中的熱量傳遞給地層的重要環(huán)節(jié)。它是一個熱傳遞介質(zhì)，首先要求其具有良好的導(dǎo)熱性能；其次，回填材料還要具有良好的工作性，以及一定的強(qiáng)度、抗?jié)B性和膨脹性等。其中的工作性是反映回填材料施工難易程度的性能，是指其保持組分均勻，易于運(yùn)輸、澆筑、搗實(shí)、成型等施工作業(yè)，并能獲得質(zhì)量均勻、密實(shí)的性能，包括流動性和保水性等。流動性是指復(fù)合材料拌水后在自重或外力作用下，能產(chǎn)生流動并均勻、密實(shí)的充滿模型的能力。保水性是指復(fù)合材料拌水后具有一定的涵養(yǎng)內(nèi)部水分的能力，在施工過程中不致產(chǎn)生嚴(yán)重泌水的性能。這兩方面反映了復(fù)合材料拌水的施工難度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于地源熱泵地下埋管回填的復(fù)合材料。
本發(fā)明還提供了該復(fù)合材料的施工方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
一種用于地源熱泵地下埋管回填的復(fù)合材料，是由以下重量份的組分制成的：水泥40～50份，粉煤灰20～30份，70～100目河沙120～150份，40～70目石英砂80～100份，消泡劑0.05～0.1份，膨潤土1～2份。
優(yōu)選的，是由以下重量份的組分制成的：水泥42～48份，粉煤灰22～28份，70～100目河沙125～140份，40～70目石英砂85～95份，消泡劑0.05～0.1份，膨潤土1～2份。
進(jìn)一步優(yōu)選的，是由以下重量份的組分制成的：水泥45份，粉煤灰25份，70～100目河沙130份，40～70目石英砂90份，消泡劑0.08份，膨潤土2份。
優(yōu)選的，水泥為32.5級或42.5級硅酸鹽水泥。
優(yōu)選的，消泡劑為磷酸三丁酯或有機(jī)硅化合物。
優(yōu)選的，膨潤土為鈉質(zhì)膨潤土。
上述復(fù)合材料的施工方法，在回填施工現(xiàn)場，稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻并加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔，加水量占復(fù)合材料中水泥重量的30～40％。
上述復(fù)合材料的另一施工方法，稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻后裝袋，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔，加水量占復(fù)合材料中水泥重量的30～40％。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明的復(fù)合材料是由水泥、粉煤灰、70～100目河沙、40～70目石英砂、消泡劑和膨潤土復(fù)配而成，與水拌合后具有很好的流動性，導(dǎo)熱系數(shù)高，抗壓力滲水能力強(qiáng)，1天、7天和28天的抗折和抗壓強(qiáng)度大，并且，無泌水情況發(fā)生。
其中，水泥作為無機(jī)凝膠材料與回填材料中的其他組分發(fā)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生水化產(chǎn)物，硬化后產(chǎn)生強(qiáng)度，把鉆孔中的孔壁和地埋管緊密結(jié)合起來。粉煤灰的加入節(jié)約了水泥用量，有效減少用水量，并改善了復(fù)合材料拌水后的和易性，提高抗?jié)B能力。特定比例的70～100目河沙和40～70目石英砂協(xié)同配合，大大提升了復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，河沙和石英砂廉價、容易獲得，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。消泡劑可以有效減少施工過程中產(chǎn)生的氣泡。膨潤土作為增稠劑和乳膠穩(wěn)定性，使得回填材料有較好的流變性和保水性，并有效減少泌水情況的發(fā)生。
通常在回填灌漿施工過程中還會加入減水劑，協(xié)助改善水泥的工作性，從而減少拌合用水量，并改善拌水后的流動性，還有可能減少水泥用量，節(jié)約水泥。在本發(fā)明中并未使用減水劑，結(jié)合粉煤灰和膨潤土的協(xié)同作用即可實(shí)現(xiàn)常規(guī)減水劑的功效。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對其內(nèi)容進(jìn)行限定。
本發(fā)明以磷酸三丁酯作為消泡劑進(jìn)行舉例說明，需要指出的是，消泡劑并不局限于磷酸三丁酯。
本發(fā)明以鈉質(zhì)膨潤土作為膨潤土進(jìn)行舉例說明，需要指出的是，膨潤土并不局限于鈉質(zhì)膨潤土。
實(shí)施例1：
一種用于地源熱泵地下埋管回填的復(fù)合材料，是由以下組分制成的：32.5級硅酸鹽水泥40噸，粉煤灰20噸，70目河沙120噸，40目石英砂80噸，磷酸三丁酯0.05噸，鈉質(zhì)膨潤土1噸。
上述復(fù)合材料的施工方法是：在回填施工現(xiàn)場，稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻并加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔，加水量占復(fù)合材料中水泥重量的30％。
上述復(fù)合材料的另一施工方法是：稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻后裝袋，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔，加水量占復(fù)合材料中水泥重量的30％。
實(shí)施例2：
一種用于地源熱泵地下埋管回填的復(fù)合材料，是由以下組分制成的：42.5級硅酸鹽水泥50噸，粉煤灰30噸，100目河沙150噸，70目石英砂100噸，磷酸三丁酯0.1噸，鈉質(zhì)膨潤土2噸。
上述復(fù)合材料的施工方法是：在回填施工現(xiàn)場，稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻并加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔，加水量占復(fù)合材料中水泥重量的40％。
上述復(fù)合材料的另一施工方法是：稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻后裝袋，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔，加水量占復(fù)合材料中水泥重量的40％。
實(shí)施例3：
一種用于地源熱泵地下埋管回填的復(fù)合材料，是由以下組分制成的：32.5級硅酸鹽水泥42噸，粉煤灰22噸，70目河沙125噸，40目石英砂85噸，磷酸三丁酯0.05噸，鈉質(zhì)膨潤土1噸。
上述復(fù)合材料的施工方法是：在回填施工現(xiàn)場，稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻并加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔，加水量占復(fù)合材料中水泥重量的30％。
上述復(fù)合材料的另一施工方法是：稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻后裝袋，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔，加水量占復(fù)合材料中水泥重量的30％。
實(shí)施例4：
一種用于地源熱泵地下埋管回填的復(fù)合材料，是由以下組分制成的：42.5級硅酸鹽水泥48噸，粉煤灰28噸，100目河沙140噸，70目石英砂95噸，磷酸三丁酯0.1噸，鈉質(zhì)膨潤土2噸。
上述復(fù)合材料的施工方法是：在回填施工現(xiàn)場，稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻并加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔，加水量占復(fù)合材料中水泥重量的40％。
上述復(fù)合材料的另一施工方法是：稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻后裝袋，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔，加水量占復(fù)合材料中水泥重量的40％。
實(shí)施例5：
一種用于地源熱泵地下埋管回填的復(fù)合材料，是由以下組分制成的：42.5級硅酸鹽水泥45噸，粉煤灰25噸，90目河沙130噸，60目石英砂90噸，磷酸三丁酯0.08噸，鈉質(zhì)膨潤土2噸。
上述復(fù)合材料的施工方法是：在回填施工現(xiàn)場，稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻并加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔，加水量占復(fù)合材料中水泥重量的35％。
上述復(fù)合材料的另一施工方法是：稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻后裝袋，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔，加水量占復(fù)合材料中水泥重量的35％。
對比例1：
一種用于地源熱泵地下埋管回填的復(fù)合材料，是由以下組分制成的：42.5級硅酸鹽水泥45噸，粉煤灰25噸，90目河沙220噸，磷酸三丁酯0.08噸，鈉質(zhì)膨潤土2噸。
在回填施工現(xiàn)場，稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻并加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔，加水量占復(fù)合材料中水泥重量的35％。
對比例2：
一種用于地源熱泵地下埋管回填的復(fù)合材料，是由以下組分制成的：42.5級硅酸鹽水泥45噸，粉煤灰25噸，60目石英砂220噸，磷酸三丁酯0.08噸，鈉質(zhì)膨潤土2噸。
上述復(fù)合材料的施工方法是：在回填施工現(xiàn)場，稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻并加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔，加水量占復(fù)合材料中水泥重量的35％。
對比例3：
一種用于地源熱泵地下埋管回填的復(fù)合材料，是由以下組分制成的：42.5級硅酸鹽水泥45噸，粉煤灰25噸，60目河沙130噸，80目石英砂90噸，磷酸三丁酯0.08噸，鈉質(zhì)膨潤土2噸。
在回填施工現(xiàn)場，稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻并加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔，加水量占復(fù)合材料中水泥重量的35％。
對比例4：
一種用于地源熱泵地下埋管回填的復(fù)合材料，是由以下組分制成的：42.5級硅酸鹽水泥45噸，90目河沙130噸，60目石英砂90噸，磷酸三丁酯0.08噸，鈉質(zhì)膨潤土2噸。
在回填施工現(xiàn)場，稱取配方量的各組分，混合機(jī)混勻并加入水泥重量35％的水，攪拌，但是，35％的水量明顯過少，無法攪拌均勻，無法完成回填。
試驗(yàn)例
對實(shí)施例1～5以及對比例1～3復(fù)合材料拌水后所得回填灌漿的性能進(jìn)行了測試，結(jié)果如表1。
表1.性能測試比較
從表1中可以看出，本發(fā)明的復(fù)合材料拌水后具有很好的流動性，導(dǎo)熱系數(shù)高，抗壓力滲水能力強(qiáng)，1天、7天和28天的抗折和抗壓強(qiáng)度大。以上指標(biāo)均遠(yuǎn)優(yōu)于對比例1～3。從表1中可以得出結(jié)論，河沙和石英砂的粒度對所得復(fù)合材料的相關(guān)指標(biāo)有直接影響。
上述雖然對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。