專利名稱：一種地埋管換熱器鉆孔回填材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中的地埋管回填材料。
背景技術(shù)：
地埋管地源熱泵供熱空調(diào)技術(shù)由于其節(jié)能和環(huán)保的特點正受到越來越多的關(guān)注。回填是地埋管換熱器施工過程中的重要環(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，防止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?；靥畈牧系倪x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。目前通常采用的灌漿回填材料多為膨潤土和細(xì)砂(或水泥)的混合漿，這種回填的導(dǎo)熱系數(shù)較小，只有0.65-0.9W/m.K，而且這種膨潤土回填材料容易干燥收縮、干裂，因此在干燥地區(qū)這種回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)會降得很小，并且由于脫水而引起接觸熱阻的增加，會對傳熱產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。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)初投資以及運行費用的增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有良好導(dǎo)熱性、工作性、抗?jié)B性及不收縮等優(yōu)良特性的一種地埋管換熱器鉆孔回填材料，采用這些回填材料能夠節(jié)省地埋管換熱器的長度，達到降低地埋管換熱器初投資的效果，非常有益于地源熱泵空調(diào)技術(shù)這一節(jié)能環(huán)保項目的進一步推廣應(yīng)用。
本發(fā)明提出的地埋管回填材料，由水泥、石英砂、消泡劑、膨潤土、減水劑、膨脹劑組成，各組份的重量比為水泥 100～60石英砂200～250消泡劑0.05～0.1膨潤土1～2減水劑0.2～2膨脹劑0～10各組份較佳的重量比為水泥 80～60石英砂200～230消泡劑0.05～0.1膨潤土1.5～2減水劑0.5～1.5
膨脹劑 5～10本發(fā)明所說的回填材料使用方法是在回填施工現(xiàn)場，按前述各重量比例稱量各組分，將原料通過物理機械混合并加入水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷氲芈窆茔@孔。加水量占回填材料中水泥重量的50％---60％(水灰比)。也可按比例配好裝袋，運輸至施工現(xiàn)場按水灰比加水?dāng)嚢杓纯勺⑷氲芈窆茔@孔。
本發(fā)明所說的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，以及一定的強度、抗?jié)B性和不收縮等。
上述工作性是指反映新拌水泥砂漿施工難易程度的性能，是指水泥砂漿拌合物能保持其組分均勻，易于運輸、澆注、搗實、成型等施工作業(yè)，并能獲得質(zhì)量均勻、密實的性能。包括兩方面含義流動性和保水性。流動性是指砂漿拌合物在自重或外力作用下，能產(chǎn)生流動并均勻、密實的充滿模型的能力。保水性是指砂漿拌合物具有一定的涵養(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。這兩方面的性能從不同的側(cè)面反映了拌合物的施工難易程度。
本發(fā)明是在綜合考慮水泥砂漿的導(dǎo)熱性、工作性、和易性、強度、抗?jié)B性、不收縮及經(jīng)濟性等因素，通過實驗優(yōu)選出的各組份重量比。具體分析如下普通水泥作為無機凝膠材料與回填材料中的其它組分發(fā)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生水化產(chǎn)物，硬化后產(chǎn)生強度，把鉆孔中的孔壁和地埋管緊密結(jié)合起來，是本發(fā)明所說的回填材料的基礎(chǔ)物料。
石英砂是一種具有較好導(dǎo)熱性能又相對經(jīng)濟且容易獲得的骨料，能改善水泥砂漿回填材料的導(dǎo)熱性、和易性、強度、膨脹性等性能。
減水劑作為一種混凝土外加劑，用來提高水泥砂漿的流變性，減小水灰比，提高耐久性。而減小水灰比又可以降低水泥砂漿固化后的孔隙率，從而可以提高其導(dǎo)熱系數(shù)，并改善其它物理機械特性。
膨潤土作為砂漿增稠劑、乳膠穩(wěn)定劑，使回填材料有較好的流變性和保水性。膨潤土由于其獨特的礦物結(jié)構(gòu)和結(jié)晶化學(xué)性質(zhì)，具有許多優(yōu)良的性能，如膨脹性、吸附性、分散性、流變性、可塑性、粘結(jié)性、膠體性、觸變性、耐火性、潤滑性等，還可以減少泌水。泌水是新拌水泥砂漿保水能力不足時，固體顆粒在重力作用下下沉，從而在其表面會出現(xiàn)一層水。泌水會破壞砂漿內(nèi)部均勻性，嚴(yán)重時會導(dǎo)致砂漿凝固時表面產(chǎn)生裂縫。
膨脹劑摻量對水泥砂漿回填材料的膨脹率有明顯的影響，適宜的膨脹劑摻量使回填材料的膨脹率增大。
本發(fā)明使用時在現(xiàn)場按回填材料中水泥重量的50～60％加水?dāng)嚢璩蓾{料注入地埋管鉆孔。
本發(fā)明作為地埋管鉆孔的回填材料，能夠提高回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)，改善其工作性、抗?jié)B性、強度、與埋管以及鉆孔壁的結(jié)合程度、經(jīng)濟性、耐久性，對環(huán)境無污染。當(dāng)采用本發(fā)明所述的水泥砂漿回填材料時，可以減少地埋管換熱器的埋管長度。特別是對于在堅硬巖石的地層中設(shè)置的地埋管換熱器，巖層的導(dǎo)熱系數(shù)大，而單位深度的鉆孔費用高，采用本發(fā)明所述的水泥砂漿回填材料具有明顯的降低地埋管換熱器成本的效果。
具體實施例方式
實施例1，地埋管換熱器鉆孔回填材料重量比按普通硅酸鹽水泥(P·O32.5R)100，石英砂213，消泡劑(有機硅NFX)0.05，膨潤土(鈉基)2，減水劑(萘系NF-B)1.5，膨脹劑5配制而成?，F(xiàn)場施工時按水泥重量的55％加水?dāng)嚢璩蓾{料注入地埋管鉆孔。經(jīng)測試其導(dǎo)熱系數(shù)為2.17W/(m.K)，熱擴散系數(shù)0.97mm2/s，比熱2.27MJ/(m3.K)，稠度11.1cm，膨脹率0.04％，抗折強度(28d)17.8MPa，抗壓強度(28d)44.5Mpa。
實施例2，地埋管換熱器鉆孔回填材料重量比按普通硅酸鹽水泥(P·O32.5R)100，石英砂213，消泡劑(有機硅NFX)0.1，膨潤土(鈉基)2，減水劑(萘系NF-B)2，膨脹劑10配制而成。現(xiàn)場施工時按水泥重量的60％加水?dāng)嚢璩蓾{料注入地埋管鉆孔。經(jīng)測試其導(dǎo)熱系數(shù)為2.18W/(m.K)，熱擴散系數(shù)1.25mm2/s，比熱1.76MJ/(m3.K)，稠度11.2cm，膨脹率0.05％，抗折強度(28d)10.1MPa，抗壓強度(28d)38.2Mpa。
權(quán)利要求
1.一種地埋管換熱器鉆孔回填材料三，其特征在于，由水泥、石英砂、消泡劑、膨潤土、減水劑、膨脹劑組成，各組份的重量比為水泥 100石英砂200～250消泡劑0.05～0.1膨潤土1～2減水劑0.2～2膨脹劑0～10
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地埋管換熱器鉆孔回填材料三，其特征在于，各組份的重量比為水泥 100石英砂200～230消泡劑0.05～0.1膨潤土1.5～2減水劑0.5～1.5膨脹劑5～10
3.一種如權(quán)利要求1所述的地埋管換熱器鉆孔回填材料的使用方法，其特征在于加入該材料中水泥重量的50％---60％的水，攪拌均勻注入鉆孔中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地埋管換熱器鉆孔回填材料(三)，屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體應(yīng)用于地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中的地埋管回填材料。由水泥100～60，石英砂200～250，消泡劑0.05～0.1，膨潤土1～2，減水劑0.2～2，膨脹劑0～10組成，在地埋管施工現(xiàn)場加水?dāng)嚢杈鶆蜃⑷脬@孔。使用本發(fā)明能夠提高回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)，改善其工作性、抗?jié)B性、強度、與埋管以及鉆孔壁的結(jié)合程度、經(jīng)濟性、耐久性，對環(huán)境無污染。當(dāng)采用本發(fā)明所述的水泥砂漿回填材料時，可以減少地埋管換熱器的埋管長度。特別是對于在堅硬巖石的地層中設(shè)置的地埋管換熱器，巖層的導(dǎo)熱系數(shù)大，而單位深度的鉆孔費用高，采用本發(fā)明具有明顯的降低地埋管換熱器成本的效果。
文檔編號C04B14/06GK1868960SQ200610043809
公開日2006年11月29日 申請日期2006年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月17日
發(fā)明者劉巧玲, 陳衛(wèi)翠, 方肇洪, 賈立群 申請人:山東建筑大學(xué)