[發明專利]一種相變復合注漿回填材料制備方法及回填施工方法

在審

• 申請號: 202310241245.2
• 申請日: 2023-03-13
• 公開（公告）號: CN116425478A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 劉益平;葛陽;張勇;葛海明;張國柱;操子明;康晨陽;許崧;余濤;王俊超;周康;張楚楚
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;E21F15/00;C04B111/00;C04B111/70
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 馬進

本發明公開了一種相變復合注漿回填材料制備方法及回填施工方法，其中回填材料制備方法包括：將高爐礦渣粉末置于攪拌機中，加入氫氧化鈉溶液初次攪拌；將初次攪拌后的漿液中加入硅酸鈉溶液進行第二次攪拌；將第二次攪拌后的漿液加入其他材料，按照特定質量配比置于另一個攪拌機中進行第三次攪拌；將第三次攪拌后的漿液中添加水進行進行混合攪拌制得。本發明通過采用工業廢渣高爐礦渣代替傳統的水泥凝膠材料，實現廢物利用，減少環境污染，且將相變材料和碳纖維材料混合水泥、細砂制備的復合注漿材料會有效提高回填材料的傳熱性能，通過將石蠟相變的溫度設置兩個范圍，使得適用于冬季及夏季兩種建筑工況。

技術領域

本發明屬于地熱垂直鉆孔地埋管換熱器回填材料技術領域，具體涉及一種相變復合注漿回填材料制備方法及回填施工方法。

背景技術

淺層地熱能被普遍認為是一種清潔環保、節能經濟的可再生能源，具有儲量豐富、分布廣泛、穩定可靠等特點。淺層地熱能主要依靠地源熱泵系統用于建筑冬季供暖和夏季制冷，地源熱泵系統的核心構件為地埋管換熱器。

近些年，能源利用與相變儲能技術相結合為達到進一步提高能源利用的效率，相變儲能技術是通過物質相態的變化以實現能量的收集與利用。由于相變材料具有儲能密度大、體積變化小以及在相變過程中材料本身能保持近似等溫等優點，使得其在很多領域(如建筑、道路、航空航天和物流運輸)得到廣泛的應用。

目前應用較為廣泛的地埋管換熱器為垂直地埋管換熱器，然而，鉆孔回填材料的導熱性能較低和鉆孔回填施工方法的不完善成為垂直地埋管換熱器進一步發展應用的阻礙。目前垂直地埋管配合回填材料在使用過程中，具有以下問題：垂直地埋管的換熱性能低和回填材料回填的密實度不夠，鉆孔回填漿液隨機擴散，回填注漿效果較差，鉆孔注漿充盈率過高，因此，需要改變。

發明內容

本發明的目的在于提供一種相變復合注漿回填材料制備方法及回填施工方法，通過采用工業廢渣高爐礦渣代替部分水泥凝膠材料，實現廢棄物利用檢索環境污染的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種相變復合注漿回填材料制備方法，包括：

將相變復合注漿回填材料中的高爐礦渣粉末置于攪拌機中，加入氫氧化鈉溶液初次攪拌；

將初次攪拌后的漿液中加入硅酸鈉溶液進行第二次攪拌；

將第二次攪拌后的漿液加入相變復合注漿回填材料中的其他材料，按照特定質量配比置于另一個攪拌機中進行第三次攪拌；

將第三次攪拌后的漿液中添加水進行最后進行混合攪拌，制得相變復合注漿回填材料。

通過設置高綠礦渣粉末代替現有技術中的部分水泥凝膠，實現廢棄物利用減少環境污染。

可選的，所述相變復合注漿回填材料中的其他材料包括：碳纖維、堿激發劑溶液、石蠟、細砂及水泥，可有效提高回填材料的傳熱性能，且導熱系數可達1.85W/(m·K)，28d抗壓強度可達13.5MPa。

可選的，所述特定質量配比包括：1％的碳纖維、20％的堿激發劑溶液混合高爐礦渣配制的漿液、3％的石蠟、20％的細砂及56％的水泥。

可選的，所述碳纖維為短切聚丙烯腈(PAN)基碳纖維，長度為6mm，直徑為7.5μm，通過加入碳纖維增加導熱性。

可選的，所述高爐礦渣為S95級。

可選的，所述堿激發劑溶液為氫氧化鈉溶液和硅酸鈉溶液配制的混合溶液，其中，氫氧化鈉溶液和硅酸鈉溶液的質量分數比為1:1.2，所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度為10mol/L，溶質質量分數為25％。