[發(fā)明專利]一種傳熱強化型SiC混凝土及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110775999.7
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113461381B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李慶文;尹雅;喬蘭;鄧乃夫;郭紅臣
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明提供一種傳熱強化型SiC混凝土及其制備方法，屬于混凝土技術(shù)領(lǐng)域。該混凝土包括：普通混凝土和SiC，其中，普通混凝土包括水泥、砂、石子以及水，SiC等質(zhì)量替換砂，所占傳熱強化型混凝土的質(zhì)量百分比小于或者等于15％，根據(jù)實際情況調(diào)整配比。優(yōu)選混凝土中水泥、砂、石子、水配比如下：450份水泥、609份砂和SiC、1136份石子、205份水。制備時，將水泥、砂、石子、SiC進行干拌，使材料均勻混合；將混合后的干拌物加入水，繼續(xù)攪拌；待材料充分混合后，迅速測定其塌落度，塌落度在55?75mm時即滿足和異性要求。本發(fā)明制備出傳熱強化型混凝土，該傳熱強化型SiC混凝土在保證混凝土自身強度的同時，可增大導(dǎo)熱系數(shù)，提升傳熱效率，且制備工藝簡單，成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混凝土技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種傳熱強化型SiC混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)

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

原本地源熱泵需要單獨設(shè)置一片場地來進行埋管換熱器的鉆孔、安裝等操作，這一步驟與樁基的建設(shè)是完全分離的。但現(xiàn)在兩者結(jié)合起來，節(jié)省了大量的土地空間，有利于城市的推廣；同時由于不用單獨為地源熱泵鉆孔，只需在樁澆筑前安裝埋管，因此也節(jié)省了鉆孔的費用，節(jié)約了部分成本；再者由于混凝土材料導(dǎo)熱系數(shù)較許多土壤的導(dǎo)熱系數(shù)要高，且回填密實性好，埋管換熱器被安裝在樁基礎(chǔ)里面，較鉆孔埋管形式有較好的傳熱性能，故將混凝土材料作為地源熱泵的回填材料還有著不錯的換熱效果。因此從1984年奧地利首次使用了能源樁技術(shù)后，該技術(shù)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(shù)。

目前國內(nèi)外對能源樁的研究主要關(guān)注于優(yōu)化埋管形式與提高樁材導(dǎo)熱性能兩大方向，涉及傳熱機制與換熱增強、熱力結(jié)構(gòu)響應(yīng)、群樁效應(yīng)等多個方面來提高樁基與周圍巖土體的換熱效率。目前的研究中，一些典型的混凝土，例如鋼纖維混凝土，強度有一定提升，但導(dǎo)熱性能提升有限，成本上升。而石墨混凝土，導(dǎo)熱性能大大提高，強度則出現(xiàn)了明顯的損失，這不利于結(jié)構(gòu)的安全性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種傳熱強化型SiC混凝土及其制備方法，在保證普通混凝土自身強度的同時，提高其導(dǎo)熱系數(shù)，增大傳熱效率，熱學(xué)性能和力學(xué)性能都有所提高。

該傳熱強化型SiC混凝土在普通混凝土中用SiC等質(zhì)量部分替換砂子，其中，普通混凝土由水泥、砂子、石子和水制成，SiC所占傳熱強化型SiC混凝土的質(zhì)量百分比小于或者等于15％。

其中，水泥、砂子和SiC、石子、水的質(zhì)量比為：400至470份水泥、586至750份砂子和SiC、1050至1200份石子、190至210份水。

優(yōu)選的，水泥、砂子和SiC、石子、水的質(zhì)量比為：450份水泥、609份砂子和SiC、1136份石子、205份水。

SiC為工業(yè)36目，質(zhì)量含量大于95％的黑SiC。

水泥為P.O.42.5級硅酸鹽水泥。砂子和石子級配良好，其含泥量低、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗硫酸鹽腐蝕性強。

在25℃溫度環(huán)境下，SiC質(zhì)量含量為5％的傳熱強化型SiC混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為1.922W/(m·K)。

在25℃溫度環(huán)境下，SiC質(zhì)量含量為10％的傳熱強化型SiC混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為2.206W/(m·K)。

在25℃溫度環(huán)境下，SiC質(zhì)量含量為15％的傳熱強化型SiC混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為2.47W/(m·K)。

該傳熱強化型SiC混凝土的制備方法，包括步驟如下：

(1)將水泥、砂子和SiC、石子進行干拌，使材料均勻混合；