[發明專利]傳熱強化型混凝土及其制備方法

在審

• 申請號: 201710093669.3
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106747025A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 李慶文;喬蘭;馬浩添;李遠
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙)11572
• 代理人: 張會會,段宇

技術領域

本發明涉及傳熱技術領域，尤其涉及一種傳熱強化型混凝土及其制備方法。

背景技術

能源樁是一種新型的地下熱交換器地源熱泵系統(以下簡稱新型的熱泵系統)，即直接將熱交換管埋設于建筑物的樁基中，利用混凝土的導熱性能，完成與周圍巖土體的熱量交換，并實現與上部建筑結構的熱量傳遞，以達到建筑物冬暖夏涼的效果。

一方面，與傳統地源熱泵系統相比，能源樁節省了高額的鉆孔費用，進一步地，新型的熱泵系統合理地利用清潔能源，節能效果顯著。另一方面，將熱交換管設置在樁基內部使得施工質量得到較好的保證，具有更好的技術經濟效益。因此從1984年奧地利首次使用了能源樁技術后，該技術在歐美各國迅速得到廣泛的使用，近年來我國也有一些工程使用了能源樁技術。

目前國內外對能源樁的研究主要關注于改變熱交換管的埋設方式，來提高樁基與周圍巖土體的換熱效率。但是由于大直徑的鋼筋混凝土樁的導熱性能較差，進而導致傳熱效率低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種傳熱強化型混凝土及其制備方法，用于提高普通混凝土的導熱系數，增大傳熱效率。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一方面提供一種傳熱強化型混凝土，該傳熱強化型混凝土包括：普通混凝土和石墨，其中，普通混凝土包括水泥、砂、石子、水以及減水劑，其中，石墨所占的傳熱強化型混凝土的體積百分比小于或者等于25％。

傳熱強化型混凝土在普通混凝土中加入了石墨，由于石墨是碳的一種同素異形體，具有高導熱系數(導熱系數值達到129w/m·k)，大大提高了能源樁的導熱能力與傳熱效率，且石墨的價格便宜、易于獲得。

普通混凝土中水泥、砂、石子、水以及減水劑的配比為：248至314份水泥、185份水、586至750份砂、1172至1244份石子以及6至9份減水劑，以上均為質量配比。

普通混凝土中水泥、砂、石子、水以及減水劑的配比為：300份水泥、700份砂、1200份石子、185份水以及7份減水劑，以上均為質量配比。

石墨為粒度大于3000目，質量純度大于99％的石墨粉。

減水劑為木質素磺酸鹽類，多環芳香族鹽類，或水溶性樹脂磺酸鹽類。

在40℃溫度環境下，石墨體積含量為5％的傳熱強化型混凝土的導熱系數為1.62W/(m·K)。

在40℃溫度環境下，石墨體積含量為10％的傳熱強化型混凝土的導熱系數為1.76W/(m·K)。

在40℃溫度環境下，石墨體積含量為15％的傳熱強化型混凝土的導熱系數為1.91W/(m·K)。

在40℃溫度環境下，石墨體積含量為25％的傳熱強化型混凝土的導熱系數為2.84W/(m·K)。

在40℃溫度環境下，普通混凝土的導熱系數為1.71W/(m·K)。

本發明的第二方面提供一種傳熱強化型混凝土的制備方法，該傳熱強化型混凝土的制備方法包括：

步驟一、將水泥、砂、石子、水以及減水劑進行攪拌，制備出普通混凝土的拌合物。

步驟二、在在上述制備出的普通混凝土的拌合物中加入石墨并進行攪拌，制備出傳熱強化型混凝土。

根據上述傳制備方法可得到傳熱強化型混凝土，由于傳熱強化型混凝土中加入石墨，從而使得其導熱系數增大，傳熱效率增強。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例中導熱系數-溫度的曲線圖；

圖2為本發明實施例中傳熱強化型混凝土的熱量傳遞方向圖；

圖3為本發明實施例中傳熱強化型混凝土的制備方法流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

為了本領域技術人員更好的理解本發明，首先將對能源樁進行解釋：