本發(fā)明屬于地源熱泵領(lǐng)域，特別涉及一種地源熱泵鉆孔回填材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：地源熱泵是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源作為冷熱源，進行能量交換的采暖空調(diào)系統(tǒng)。地?zé)豳Y源是量大面廣，是一種清潔的可再生能源。研究者們都普遍認(rèn)為，在目前和將來，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是最有前途的節(jié)能裝置和系統(tǒng)，是地?zé)崂玫闹匾问??；靥钍堑芈窆軗Q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，用來增強埋管和周圍巖土的換熱；回填材料的選擇以及正確的回填施工對于保證地埋管換熱器的性能有重要的意義。地源熱泵需要在地層中鉆孔，孔徑一般在102mm到152mm之間，孔深在60m到100m。置于鉆孔內(nèi)的一個高密度聚乙烯U型管用來作為集熱流體的流通管道，最后鉆孔用可泵性的漿體回填?；靥畈牧鲜菬峤粨Q器與周圍地層之間的熱傳輸媒質(zhì)。在地層情況一定的情況下，要求的鉆孔的深度以及由此帶來的初安裝費用就取決于回填材料的熱傳導(dǎo)特性。回填材料除了在熱傳導(dǎo)方面的要求外，還必須是現(xiàn)實可用的，環(huán)境友好的以及較低的成本，由于地埋管換熱器的鉆孔直徑較小，且布有U型管有的還是雙U型管，給回填材料的泵送帶來了極大的挑戰(zhàn)，這就要求其具有較好的流動性和保水性。水泥基材料會發(fā)生化學(xué)收縮和干燥收縮，導(dǎo)致回填材料與地層巖土之間，與U形管之間產(chǎn)生縫隙，這會造成這些接觸面之間的接觸熱阻加大，影響傳熱效果，這就要求回填材料應(yīng)該具備微膨脹及很好的與U型管及周圍地層粘結(jié)，最大程度的減小接觸熱阻?；靥畈牧喜粌H是熱傳導(dǎo)的媒質(zhì)，同時還是封孔材料，要求其具備較低的滲透性，避免地表水對地下水的污染以及地下不同含水層之間的交叉污染。本項目研究的目的就是利用工業(yè)尾礦配制出一種高性能的地埋管換熱器回填材料，使其具有較高的熱傳導(dǎo)性能，同時具有較好的流動性、保水性、微膨脹和較強的抗?jié)B能力。回填材料是熱交換器與周圍地層之間的熱傳輸媒質(zhì)。在地層情況一定的情況下，要求的鉆孔的深度以及由此帶來的初安裝費用就取決于回填材料的熱傳導(dǎo)特性。但現(xiàn)有的回填材料熱導(dǎo)率需要進一步提高，且成本較高。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了克服上述不足，本發(fā)明提供一種地源熱泵鉆孔回填材料的制備方法。有效利用了鋼渣磨成微粉具有活性，成本低且導(dǎo)熱系數(shù)高的特點，通過配合比的合理設(shè)計及大量實驗，制備出了導(dǎo)熱系數(shù)可以達2.49W/m·K，同時具有優(yōu)良施工性能、微膨脹、抗?jié)B性優(yōu)良的回填材料。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種地源熱泵鉆孔回填材料，由以下重量份的原料組成：硅酸鹽水泥1.0份、粉煤灰0-0.3份、鋼渣微粉0.1-0.3份、消泡劑0-0.01份、膨脹劑0.05-0.15份、膨潤土0.05-0.15份、減水劑0.002-0.020份、鋼渣細(xì)骨料1.0-3.0份，水0.27-0.60份。優(yōu)選的，由以下重量份的原料組成：硅酸鹽水泥1.0份、粉煤灰0-0.15份、鋼渣微粉0.1-0.2份、消泡劑0-0.005份、膨脹劑0.05-0.10份、膨潤土0.05-0.10份、減水劑0.002-0.010份、鋼渣細(xì)骨料1.0-2.0份，水0.27-0.45份。優(yōu)選的，由以下重量份的原料組成：硅酸鹽水泥1.0份、粉煤灰0.15-0.3份、鋼渣微粉0.2-0.3份、消泡劑0.005-0.01份、膨脹劑0.10-0.15份、膨潤土0.10-0.15份、減水劑0.010-0.020份、鋼渣細(xì)骨料2.0-3.0份，水0.45-0.60份。優(yōu)選的，所述硅酸鹽水泥為普通硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥或復(fù)合硅酸鹽水泥；所述硅酸鹽水泥的強度等級≥42.5。優(yōu)選的，所述粉煤灰為II級及以上粉煤灰。優(yōu)選的，所述鋼渣微粉的比表面積為350-500kg/m3，0.08mm篩余百分含量≤5.0％。優(yōu)選的，所述鋼渣細(xì)骨料的粒徑≤1.18mm。優(yōu)選的，所述消泡劑的粘度大于800Pa.s；優(yōu)選的，所述膨脹劑為UEA膨脹劑，在水中7d限制膨脹率≥0.025％；優(yōu)選的，所述膨潤土為鈣基或鈉基膨潤土，膨脹容≥20ml/g；優(yōu)選的，所述減水劑為奈系或聚羧酸減水劑，減水率≥20％。本發(fā)明還提供了一種地源熱泵鉆孔回填材料的制備方法，包括：將水泥、粉煤灰、鋼渣微粉、鋼渣骨料及粉狀外加劑按照比例干混均勻，加入水?dāng)嚢?-4min至漿體均勻，再加入液體外加劑攪拌2-4min至均勻，即得；所述外加劑包括：膨潤土(粉狀)、消泡劑(粉狀)、膨脹劑(粉狀)、減水劑(粉狀或液體)。本發(fā)明還提供了上述的回填材料在地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)建造中的應(yīng)用。本發(fā)明的有益效果一、經(jīng)濟效益：高效節(jié)能，有效降低地源熱泵系統(tǒng)的初投資及運行費用。1)采用本技術(shù)回填材料可以使鉆孔熱阻減少20％-40％，有效提高節(jié)能效果，在達到相同節(jié)能效果的情況下，可使系統(tǒng)的初投資及運行費用有效降低，具有顯著的經(jīng)濟效益。2)利用工業(yè)副產(chǎn)物鋼渣，有效降低成本。二、社會效益：環(huán)境效益顯著1)提出了抗?jié)B性要求，防止了地面水通過鉆孔向地下滲透，以保護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。2)地源熱泵，是一種可持續(xù)發(fā)展的“綠色裝置”，回填材料的選擇以及正確的回填施工對于保證地埋管換熱器的性能有重要的意義，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。3)利用工業(yè)副產(chǎn)物鋼渣，減少固體廢棄物的排放，具有顯著的社會效益。4)本發(fā)明制備方法簡單、原料易得、實用性強，易于推廣。具體實施方式應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。本發(fā)明的目的一：本發(fā)明有效利用了鋼渣磨成微粉具有活性，成本低且導(dǎo)熱系數(shù)高的特點，通過配合比的合理設(shè)計及大量實驗，制備出了導(dǎo)熱系數(shù)可以達2.49W/m·K，同時具有優(yōu)良施工性能、微膨脹、抗?jié)B性優(yōu)良的回填材料。本發(fā)明的技術(shù)方案：配方：通用硅酸鹽水泥、粉煤灰、鋼渣微粉、消泡劑、膨脹劑、膨潤土、減水劑、鋼渣細(xì)骨料，水。以上各組分質(zhì)量比為：1：0-0.3,0.1-0.3，0-0.01,0.05-0.15,0.05-0.15,0.002-0.020,1-3.0,0.27-0.60。水泥：普通硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥中的一種，強度等級≥42.5。粉煤灰：II級及以上粉煤灰；鋼渣微粉：0.08mm篩余百分含量≤5.0％，比表面積350-500kg/m3；消泡劑：無毒、無味，粘度大于800Pa.s；膨脹劑：UEA膨脹劑，水中7d限制膨脹率≥0.025；膨潤土：鈣基或鈉基膨潤土，膨脹容≥20ml/g；減水劑：奈系或聚羧酸減水劑，減水率≥20％；鋼渣細(xì)骨料：粒徑≤1.18mm，骨料級配需滿足下表1要求。表1篩孔尺寸/mm累計篩余/％1.1800.640-160.385-550.1590-100水：潔凈的自來水。將水泥、粉煤灰、鋼渣微粉、鋼渣骨料及粉狀的外加劑按照比例干混均勻，加入水?dāng)嚢?-4min至漿體均勻，再加入液體外加劑攪拌2-4min至均勻。本發(fā)明的產(chǎn)品性能：流動度：初始：≥280mm，30min≥260mm抗壓強度：28d≥45Mpa保水率：≥95％抗?jié)B等級：≥P8導(dǎo)熱系數(shù)：2.00-2.49W/(m·K)豎向膨脹率：3h≥0.02％24h與3h差值0.02-0.5％實施例1原材料：通用硅酸鹽水泥、粉煤灰、鋼渣微粉、消泡劑、膨脹劑、膨潤土、減水劑、鋼渣細(xì)骨料，水。以上各組分質(zhì)量比為：1，0.2，0.2，0.01,0.08,0.05,0.004,1.5,0.43。水泥：普通硅酸鹽水泥，強度等級52.5.粉煤灰：I級粉煤灰鋼渣微粉：0.08mm篩余百分含量0.6％，比表面積450kg/m3消泡劑：有機硅消泡劑，無毒、無味，粘度為1500Pa.s。膨脹劑：UEA膨脹劑，水中7d限制膨脹率0.04％。膨潤土：鈉基膨潤土，膨脹容為40ml/g。減水劑：聚羧酸減水劑，減水率為25％。骨料：粒徑≤1.18mm，骨料級配見表2要求。表2篩孔尺寸/mm累計篩余/％1.1800.6260.3700.1596水：潔凈的自來水。將水泥、粉煤灰、骨料及粉狀的外加劑干混均勻，加入水?dāng)嚢?-4min至漿體均勻，再加入液體外加劑攪拌2-4min至均勻。產(chǎn)品性能：流動度：初始：300mm，30min：280mm抗壓強度：28d＝85.2Mpa豎向膨脹率：3h：0.04％24h與3h差值0.05％保水率：99％抗?jié)B等級：P10導(dǎo)熱系數(shù)：2.49W/(m·K)實施例2：原材料：通用硅酸鹽水泥、粉煤灰、鋼渣微粉、消泡劑、膨脹劑、膨潤土、減水劑、鋼渣細(xì)骨料，水。以上各組分質(zhì)量比為：1：0.3，0.3，0.005，0.08，0.08，0.008，1.5，0.55。水泥：普通硅酸鹽水泥，強度等級42.5.粉煤灰：II級粉煤灰鋼渣微粉：：0.08mm篩余百分含量1.0％，比表面積390kg/m3消泡劑：有機硅消泡劑，無毒、無味，粘度為1000Pa.s。膨脹劑：UEA膨脹劑，水中7d限制膨脹率0.03％。膨潤土：鈣基膨潤土，膨脹容為20ml/g。減水劑：奈系減水劑，減水率為20％。鋼渣細(xì)骨料：粒徑≤1.18mm，骨料級配見表3要求。表3篩孔尺寸/mm累計篩余/％1.1800.6300.3750.1598水：潔凈的自來水。將水泥、粉煤灰、骨料及粉狀的外加劑干混均勻，加入水?dāng)嚢?-4min至漿體均勻，再加入液體外加劑攪拌2-4min至均勻。產(chǎn)品性能：流動度：初始：305mm，30min：285mm抗壓強度：28d＝58.8Mpa豎向膨脹率：3h：0.03％24h與3h差值0.08％保水率：98％抗?jié)B性：P8導(dǎo)熱系數(shù)：2.20W/(m·K)以上所述僅為本申請的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本申請的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3