專(zhuān)利名稱(chēng)：：敷設(shè)電纜用回填土的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬低熱阻介質(zhì)材料，專(zhuān)用于填充電纜溝，以降低電纜周?chē)橘|(zhì)的熱阻，確保電纜有足夠的傳輸容量。直埋式電纜周?chē)橘|(zhì)(土壤)的水份常受電纜運(yùn)行溫度的影響而減少，從而導(dǎo)致介質(zhì)熱阻增加，致使電纜傳輸容量下降，甚至導(dǎo)致電纜熱擊穿而損壞。為保證電纜有足夠的傳輸容量，必須對(duì)電纜溝中介質(zhì)的熱阻加以控制，一般控制其介質(zhì)的熱阻系數(shù)在100～120℃，-cm/w左右，傳統(tǒng)作法是在電纜溝內(nèi)(即電纜周?chē)?填入具有一定熱阻系數(shù)的介質(zhì)(稱(chēng)回填土)，通用回填土采用仔細(xì)篩選后的砂石或用黃砂和水泥按14∶1比例混合而成。砂石干燥狀態(tài)的熱阻系數(shù)約為300～400℃-cm/w。適當(dāng)品質(zhì)的黃砂與水泥混合配制的回填土，在含水量為1%時(shí)，熱阻系數(shù)為120℃-cm/w，顯然，混合配制回填土的熱阻系數(shù)比一般砂石的熱阻系數(shù)低，可滿足電纜使用要求，但這種回填土價(jià)格高，實(shí)際中，只在電纜負(fù)荷大，發(fā)熱問(wèn)題嚴(yán)重，或土壤特別干燥，處于熱不穩(wěn)定狀態(tài)，或電壓等級(jí)較高，由于介損所致電纜發(fā)熱問(wèn)題難以解決等情況下才選用混合回填土，對(duì)于大量使用，電壓等級(jí)不太高的電纜均因回填土的成本問(wèn)題，不能采用。另外，無(wú)論混合回填土，還是經(jīng)仔細(xì)篩選后的砂石回填土，其熱阻系數(shù)均會(huì)因水份遷移而增高。多年來(lái)研究的用氯化鈣與硅酸鈉混合的硅膠類(lèi)，或化學(xué)石灰，或水泥混合物，或膨涌土等回填土均存在干燥時(shí)熱阻系數(shù)增大，成本高，硬度大不利于電纜檢修等缺點(diǎn)，不能推廣使用。研究表明，土壤的物理狀態(tài)，諸如干燥、潮濕、疏松、密實(shí)程度對(duì)其熱阻系數(shù)有著直接的影響。土壤的熱阻系數(shù)取決于單位體積中固態(tài)(土粒)s、液態(tài)(水份)l和氣態(tài)(空隙)a各成份的比例及各成份本身熱阻系數(shù)的大小。土壤的熱阻系數(shù)P是空隙率G和飽和度h的函數(shù)，即P＝f(G.h)G＝a+lh＝(l)/(h)＝(l)/(a+l)式中P-土壤的熱阻系數(shù)a-單位體積土壤中空氣的占有體積l-單位體積土壤中水份的占有體積G-空隙率，即單位體積土壤中空隙(空氣和水份)的占有體積h-飽和度，即單位體積土壤中空隙內(nèi)水份的占有體積從上式可看出，當(dāng)砂石選定后，即土粒的熱阻系數(shù)確定后，土壤的熱阻系數(shù)很大程度上決定于土壤中水份和空氣的占有比例的大小。水分靜態(tài)的熱阻系數(shù)約為170℃-cm/w，空氣的熱阻系數(shù)約為3900℃-cm/w，欲減少土壤的熱阻系數(shù)可采用維持土壤中水份含量，即防止水份遷移的辦法，或用具有穩(wěn)定低熱阻系數(shù)的介質(zhì)填充空隙的辦法來(lái)解決，美國(guó)專(zhuān)利US4482271提出的石蠟與砂混合的新型回填土和德國(guó)專(zhuān)利DE2737873均采用維持土壤中水份含量的技術(shù)路線，這樣雖解決了防止水份遷移，保持熱阻系數(shù)穩(wěn)定，便于電纜維修等問(wèn)題，但仍因成本高，難以推廣使用。眾所周知，黃砂的熱阻系數(shù)受其產(chǎn)地、品質(zhì)的影響很大，表1、表2為國(guó)產(chǎn)細(xì)黃砂、中黃砂與不同比例的水泥混合配制成回填土的熱阻系數(shù)。表1細(xì)黃砂與水泥配制回填土的熱阻系數(shù)</tables>注熱阻系數(shù)系樣品干燥狀態(tài)時(shí)的測(cè)定結(jié)果表2中黃砂與水泥混合配制回填土的熱阻系數(shù)</tables>注熱阻系數(shù)系樣品干燥狀態(tài)時(shí)的測(cè)定結(jié)果由表1、表2可見(jiàn)，國(guó)產(chǎn)細(xì)黃砂、中黃砂與水泥混合配制的回填土的熱阻系數(shù)大部分均在200℃-cm/w以上，達(dá)不到120℃～cm/w的通用要求，雖采用一定品質(zhì)的粗黃砂與水泥配制能得到熱阻系數(shù)約為120℃-cm/w的回填土，但符合要求的粗黃砂市上很少有售，可見(jiàn)結(jié)合國(guó)情開(kāi)發(fā)原材料來(lái)源廣泛、價(jià)廉的回填土顯得更加迫切。本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有回填土存在的問(wèn)題，提出一種材料來(lái)源廣泛、價(jià)廉、熱阻系數(shù)穩(wěn)定且低于120℃-cm/w的回填土。由上分析，為完成所提出的發(fā)明任務(wù)，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。用具有穩(wěn)定低熱阻系數(shù)且價(jià)格低廉的介質(zhì)(如碎石、卵石、粉煤灰、鋼渣粉、水泥、水泥與粉煤灰的組合物、水泥與鋼渣粉的組合物、粉煤灰與鋼渣粉組合物等)填充黃砂中的空隙，以得到穩(wěn)定低熱阻系數(shù)的回填土。以下結(jié)合研究實(shí)例對(duì)發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明表3、表4、表5為水泥、粉煤灰、鋼渣粉的化學(xué)成份。表3水泥的化學(xué)成份(%)</tables>表4粉煤灰的化學(xué)成份(%)</tables>表5鋼渣灰的化學(xué)成份(%)</tables>從表3、表4、表5可看出水泥、粉煤灰和鋼渣粉三種材料具有基本相同的化學(xué)成份，三者的熱阻系數(shù)亦相當(dāng)接近，而粉煤灰、鋼渣粉是電廠、鋼廠排放的工業(yè)廢渣，隨著工業(yè)的發(fā)展，廢渣的排放量逐年上升，僅上海地區(qū)各鋼廠每年排放鋼渣約為150萬(wàn)噸以上，長(zhǎng)期以來(lái)這些廢渣大部分用于填河或堆占農(nóng)田，，既污染了環(huán)境，又浪費(fèi)了資源，如能將這些廢料用于制作敷設(shè)電纜用回填土，其效益是顯著的。另外，鑒于碎石或卵石本身的熱阻系數(shù)很低，為開(kāi)拓國(guó)產(chǎn)細(xì)黃砂、中黃砂在回填土方面的應(yīng)用，可設(shè)想在黃砂內(nèi)加入碎石或卵石后再與低熱阻系數(shù)的物質(zhì)混合配制回填土，可以降低回填土的熱阻系數(shù)。低熱阻系數(shù)的物質(zhì)可選用粉煤灰、鋼渣粉、水泥、水泥與粉煤灰的組合物、水泥與鋼渣粉的組合物、粉煤灰與鋼渣粉的組合物其中之一。用中黃砂與水泥、鋼渣粉、粉煤灰按表6比例配制回填土并測(cè)定其熱阻系數(shù)列于表6中。同時(shí)，將中黃砂與碎石或卵石混合后再以與表6相同配比與水泥、鋼渣粉、粉煤灰混合配制回填土并測(cè)定其熱阻系數(shù)列于表7中。從表6、表7對(duì)比中可看出，當(dāng)中黃砂中摻入碎石或卵石后再與低熱阻系數(shù)物質(zhì)(如水泥、粉煤灰、鋼渣粉或其組合物等)混合配制的回填土的熱阻系數(shù)遠(yuǎn)低于無(wú)碎石或卵石的回填土的熱阻系數(shù)。注碎石或卵石連續(xù)等級(jí)為5～10表8、表9、表10為細(xì)黃砂與不同配比、不同連續(xù)等級(jí)的碎石或卵石混合后再與不同配比低熱阻系數(shù)物質(zhì)(如水泥、粉煤灰、鋼渣)混合配制的回填土的熱阻系數(shù)。注碎石或卵石連續(xù)等級(jí)為5～30表11、表12、表13為中黃砂與不同配比、不同連續(xù)等級(jí)的碎石或卵石混合后再與不同配比的低熱阻系數(shù)物質(zhì)(如水泥、粉煤灰、鋼渣粉)混合配制的回填土的熱阻系數(shù)。注碎石或卵石連續(xù)等級(jí)為5～15表14、表15為粗黃砂與不同配比不、同連續(xù)等級(jí)的碎石或卵石混合后再與不同配比低熱阻系數(shù)物質(zhì)(如水泥、粉煤灰、鋼渣粉或其組合物)混合配制的回填土的熱阻系數(shù)。注碎石或卵石連續(xù)等級(jí)為5～15注碎石或卵石連續(xù)等級(jí)為5～40表6～表15所列回填土的熱阻系數(shù)均為水份含量為1%時(shí)測(cè)得結(jié)果。試驗(yàn)時(shí)所用黃砂、碎石或卵石為一般市售建筑材料，砂的含灰量在5%之內(nèi)。鋼渣粉為煉鋼廠排放廢鋼渣經(jīng)研磨后所得細(xì)粉，其細(xì)度為經(jīng)過(guò)0.080mm方孔篩后余量不大于8%。粉煤灰為電廠排放廢煤灰。細(xì)煤灰無(wú)需再處理，粗煤灰經(jīng)研磨后使用，控制其細(xì)度為經(jīng)過(guò)0.08mm方孔篩后余量不大于8%。由上述各表數(shù)據(jù)對(duì)比可看出1、無(wú)論細(xì)黃砂、中黃砂還是粗黃砂與碎石與卵石混合后再與低熱阻系數(shù)物質(zhì)混合配制的回填土的熱阻系數(shù)均低于120℃-cm/w。2、低熱阻系數(shù)物質(zhì)可選用水泥、鋼渣粉、粉煤灰、水泥與鋼渣粉的組合物、水泥與粉煤灰的組合物、粉煤灰與鋼渣粉的組合物其中之一。3、回填土配比中低熱阻系數(shù)物質(zhì)的體積比為1～5，黃砂與碎石或卵石的體積比為(3～14)∶(15～1)，其體積比之和為18～15。4、鋼渣粉、粉煤灰的細(xì)度為通過(guò)0.08mm方孔篩的余量不大于8%。5、碎石或卵石的連續(xù)等級(jí)為5～10或5～15或5～20或5～30或5～40。6、黃砂與碎石或卵石相配時(shí)，其體積比隨黃砂顆粒增大而增加，與之相配的碎石或卵石的體積比隨之減少。7、當(dāng)黃砂與碎石或卵石體積比相同時(shí)，回填土的熱阻系數(shù)隨碎石或卵石的連續(xù)等級(jí)增大而降低。另外將按上述方法配制的回填土在100℃下烘3～4天，使其所含水份全部蒸發(fā)后再測(cè)熱阻系數(shù)，所得數(shù)值只比含水量為1%時(shí)的測(cè)量結(jié)果大10～15℃-cm/w，表明用上述方法配制的回填土的熱阻系數(shù)穩(wěn)定，即使在絕干的情況下仍有較低的熱阻系數(shù)，可滿足使用要求，而采用鋼渣粉時(shí)的成本只有采用水泥時(shí)成本的三分之一，采用粉煤灰時(shí)成本更低。本發(fā)明提出的回填土具有如下優(yōu)點(diǎn)1、熱阻系數(shù)低且穩(wěn)定，在絕干情況下亦能滿足使用要求。2、材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，便于推廣使用。3、回填后硬度低，便于電纜的維修及更換。權(quán)利要求1.一種敷設(shè)電纜用回填土由黃砂、水泥組成，本發(fā)明的特征在于回填土由黃砂與碎石或卵石混合后再與低熱阻系數(shù)物質(zhì)混合配制而成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種敷設(shè)用回填土，其特征在于配制回填土的低熱阻系數(shù)物質(zhì)可選用水泥、粉煤灰、鋼渣粉、水泥與粉煤灰的組合物，水泥與鋼渣粉的組合物，粉煤灰與鋼渣粉的組合物其中之一。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種敷設(shè)用回填土，其特征在于回填土配比中低熱阻系數(shù)物質(zhì)的體積比為1～5，黃砂與碎石或卵石的體積比為(3～14)∶(15～1)，其體積比之和為18～15。4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述一種敷設(shè)用回填土，其特征在于鋼渣粉、粉煤灰的細(xì)度為通過(guò)0.08mm方孔篩的余量不大于8%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種敷設(shè)用回填土，其特征在于碎石或卵石的連續(xù)等級(jí)為5～10或5～15或5～20或5～30或5～40。全文摘要一種敷設(shè)電纜用回填土，由黃砂與碎石或卵石混合后再與低熱阻系數(shù)物質(zhì)混合配制而成。低熱阻系數(shù)物質(zhì)可選用水泥、鋼渣粉、粉煤灰、水泥與鋼渣粉的組合物、水泥與粉煤灰的組合物、鋼渣粉與粉煤灰的組合物其中之一。本發(fā)明提出的回填土的熱阻系數(shù)低于120℃-cm/W且保持穩(wěn)定，材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，回填后硬度低，便于電纜的維修與更換。文檔編號(hào)H02G9/04GK1060930SQ9010831公開(kāi)日1992年5月6日申請(qǐng)日期1990年10月20日優(yōu)先權(quán)日1990年10月20日發(fā)明者劉淞伯申請(qǐng)人:機(jī)械電子工業(yè)部上海電纜研究所