CN102180626A - 一种地源热泵用水泥基灌浆材料 - Google Patents

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郑柏存
傅乐峰
王伟山
冯中军
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06—Aluminous cements
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Abstract

本发明提供了一种地源热泵用水泥基灌浆材料，该灌浆材料由水泥20.0%-50.0%；掺合料5.0%-40.0%；细骨料20.0%-60.0%；传热密实增强剂0.02%-2.0%；水10.0%-30.0%组成，本发明的灌浆材料具有优异的流动性能、流动保持性能和密实性能，同时本发明的水泥基灌浆材料还具有较高的导热系数，有利于提高地源热泵空调系统的效率。

Description

一种地源热泵用水泥基灌浆材料
技术领域
本发明涉及一种灌浆材料，具体地说是一种地源热泵回填用水泥基灌浆材料。
背景技术
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。基于不同季节地下环境与生活空间存在温度差异，地源热泵系统通过循环液（主要是水或以水为主要成分的防冻液）在地下埋管中的循环流动，实现系统与大地的热量交换，从而实现对生活环境的供热和制冷功能。
作为地源热泵地埋管换热器施工过程中的重要环节，回填灌浆是指将灌浆材料填入地埋管与钻孔壁间隙并固化成型的过程。成功的回填灌浆需要满足以下几点要求：首先，灌浆材料作为换热器的重要组成部分，必须具有优良的导热性能，即足够大的导热系数；其次，灌浆材料应具有良好的流动性和密实性，以防止出现空隙，避免传热性能不良以及地表水渗透污染现象的发生。
目前，国内对地源热泵回填灌浆材料的研究还不完善。GB 50366-2009《地源热泵系统工程技术规范及条文说明》中对灌浆材料的描述较为笼统：“灌浆回填料一般为膨润土和细砂（或水泥）的混合浆或其他专用灌浆材料。如果地埋管换热器设在非常密实或坚硬的岩土体或岩石情况下，宜采用水泥基灌浆料。”目前国内相关文献较少，同时兼顾导热性、流动性和密实性等的报道几乎没有。因此，开发一种多功能的配比合理的水泥基灌浆材料对于地源热泵地埋管换热器的设计施工具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种地源热泵用水泥基灌浆材料，该灌浆材料具有良好的导热性能、流动性能和密实性能。
本发明提供的灌浆材料包括水泥、掺合料、细骨料、传热密实增强剂和水组成，各组分的质量百分比为：
水泥 20.0%-50.0%；
掺合料 5.0%-40.0%；
细骨料 20.0%-60.0%；
传热密实增强剂 0.02%-2.0%；
水 10.0%-30.0%。
所述的水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的一种或者其混合物。
所述的掺合料为粉煤灰、矿粉、硅灰、半水石膏、膨胀剂、膨润土中的一种或者其混合物。
所述的细骨料为人工砂、天然砂中的一种或其混合物。
所述的传热密实增强剂由粉体聚羧酸超分散剂、消泡剂和无机超细粉体材料组成。
制备所述地源热泵用水泥基灌浆材料的方法包括以下步骤：
a、按照配方称取计量的水泥、掺合料、细骨料和传热密实增强剂，并进行预混合；
b、将计量的水加入到预混合粉料中，继续搅拌混合均匀，得到本发明所述的地源热泵用水泥基灌浆材料。
本发明所制得的地源热泵用水泥基灌浆材料具有良好的导热性能，其导热系数大于1.5W/（m·K）；同时该灌浆材料具有良好的流动性能和施工性能，其流动度可以在250-400mm范围任意调节，而且不泌水不离析。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
各种材料的配比见表1。
表1
Figure 65790DEST_PATH_IMAGE001
按照上述配方称取水泥、硅微粉、天然河砂、传热密实增强剂并搅拌预混，然后加入计量的水继续搅拌均匀，得到本发明所述的地源热泵用水泥基灌浆材料，记为GR-1。
实施例2
各种材料的配比见表2。
表2
按照上述配方称取水泥、矿粉、膨润土、机制砂、传热密实增强剂并搅拌预混，然后加入计量的水继续搅拌均匀，得到本发明所述的地源热泵用水泥基灌浆材料，记为GR-2。
实施例3
各种材料的配比见表3。
表3
Figure 612626DEST_PATH_IMAGE003
按照上述配方称取硅酸盐水泥、高铝水泥、膨胀剂、膨润土、机制砂、传热密实增强剂并搅拌预混，然后加入计量的水继续搅拌均匀，得到本发明所述的地源热泵用水泥基灌浆材料，记为GR-3。
实施例4
各种材料的配比见表4。
表4
Figure 700799DEST_PATH_IMAGE004
按照上述配方称取水泥、膨润土、机制砂、天然河砂、传热密实增强剂并搅拌预混，然后加入计量的水继续搅拌均匀，得到本发明所述的地源热泵用水泥基灌浆材料，记为GR-4。
实施例5
各种材料的配比见表5。
表5
Figure 219636DEST_PATH_IMAGE005
按照上述配方称取水泥、膨润土、机制砂、天然河砂、传热密实增强剂并搅拌预混，然后加入计量的水继续搅拌均匀，得到本发明所述的地源热泵用水泥基灌浆材料，记为GR-5。
对实施例1-5的水泥基灌浆材料进行了测试，结果见表6。
表6  水泥基灌浆材料的性能测试结果
Figure 617119DEST_PATH_IMAGE006
与传统的水泥基灌浆料相比，本发明的地源热泵用水泥基灌浆材料具有优异的流动性能、流动保持性能和密实性能，同时本发明的水泥基灌浆材料还具有较高的导热系数，有利于提高地源热泵空调系统的效率。

Claims (6)

1.一种地源热泵用水泥基灌浆材料，其特征在于该水泥基灌浆材料是由水泥、掺合料、细骨料、传热密实增强剂和水组成，各组分的质量百分比为：
水泥 20.0%-50.0%；
掺合料 5.0%-40.0%；
细骨料 20.0%-60.0%；
传热密实增强剂 0.02%-2.0%；
水 10.0%-30.0%。
2.根据权利要求1所述的地源热泵用水泥基灌浆材料，其特征在于所述的水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的一种或者其混合物。
3.根据权利要求1所述的地源热泵用水泥基灌浆材料，其特征在于所述的掺合料为粉煤灰、矿粉、硅灰、半水石膏、膨胀剂、膨润土中的一种或者其混合物。
4.根据权利要求1所述的地源热泵用水泥基灌浆材料，其特征在于所述的细骨料为人工砂、天然砂中的一种或其混合物。
5.根据权利要求1所述的地源热泵用水泥基灌浆材料，其特征在于所述的传热密实增强剂由粉体聚羧酸超分散剂、消泡剂和无机超细粉体材料组成。
6.根据权利要求1所述的地源热泵用水泥基灌浆材料，其特征在于该灌浆材料的制备方法包括以下步骤：
a、按照配方称取计量的水泥、掺合料、细骨料和传热密实增强剂，并进行预混合；
b、将计量的水加入到预混合粉料中，继续搅拌混合均匀，得到所述的地源热泵用水泥基灌浆材料。
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