CN1025809C - 敷设电缆用回填土 - Google Patents
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Abstract
一种敷设电缆用回填土，由黄砂、碎石或卵石与下列低热阻系数物质中的一种所组成。低热阻系数物质为钢渣粉、粉煤灰、水泥与钢渣粉的组合物、水泥与粉煤灰的组合物、钢渣粉与粉煤灰的组合物。本发明提出的回填土的热阻系数低于120℃-cm/w且保持稳定材料来源广泛，价格低廉，回填后硬度低，便于电缆的维修与更换。
Description
本发明属低热阻介质材料，专用于填充电缆沟，以降低电缆周围介质的热阻，确保电缆有足够的传输容量。
直埋式电缆周围介质（土壤）的水份常受电缆运行温度的影响而减少，从而导致介质热阻增加，致使电缆传输容量下降，甚至导致电缆热击穿而损坏。为保证电缆有足够的传输容量，必须对电缆沟中介质的热阻加以控制，一般控制其介质的热阻系数在100～120℃-cm/w左右，传统作法是在电缆沟内（即电缆周围）填入具有一定热阻系数的介质（称回填土），通用回填土采用仔细筛选后的砂石或用黄砂和水泥混合而成。砂石干燥状态的热阻系数约为300～400℃-cm/w。适当品质的黄砂与水泥混合配制的回填土，可以达到较低的热阻系数，但单纯的黄砂与水泥混合配制的回填土，若水泥含量较高，热阻系数较小，但硬度较高，不便电缆的维护运行;若水泥含量较少，则热阻系数较高，不能满足电缆的热性能要求，另外还在土壤中伴合氯化钙与硅酸钠混合的硅胶类化学石灰，膨润土等物质，可减少土壤水份迁移，热阻系数不增加，但成本太高，不能大量推广使用。
研究表明，土壤的物理状态，诸如干燥、潮湿、疏松、密实程度对其热阻系数有着直接的影响。
土壤的热阻系数取决于单位体积中固态（土粒）S、液态（水份）l和气态（空隙）a各成份的比例及各成份本身热阻系数的大小。土壤的热阻系数P是空隙率G和饱和度h的函数，即：
P＝f（G.h）
G＝a+l
h＝l/G＝l/（a+l）
式中：P-土壤的热阻系数
a-单位体积土壤中空气的占有体积
l-单位体积土壤中水份的占有体积
G-空隙率，即单位体积土壤中空隙（空气和水份）的占有体积
h-饱和度，即单位体积土壤中空隙内水份的占有体积
从上式可看出，土壤的热阻系数很大程度上决定于土壤中水份和空气的占有比例的大小。水份静态的热阻系数约为170℃-cm/w，空气的热阻系数约为3900℃-cm/w。因此，回填土的热阻率大小取决于空隙率的大小，又由于碎石、卵石颗粒体积较大，颗粒之间气隙也较大，这些气隙可用砂粒
填充，砂粒的体积较小，颗粒间的气隙体积也较小（气隙率并不少）。因此，用颗粒更小的粉煤灰、钢渣粉或水泥来填充，这样使整个的回填土的气隙率减到最小的程度，因而降低了热阻率。欲减少土壤的热阻系数可采用维持土壤中水份含量，即防止水份迁移的办法，或用具有稳定低热阻系数的介质填充空隙的办法来解决，美国专利US4482271提出的石蜡和砂混合的新型回填土和德国专利DE2737873均采用维持土壤中水份含量的技术路线，这样虽解决了防止水份迁移，保持热阻系数稳定，便于电缆维修等问题，但仍因成本高，难以推广使用。英国专利GB2049919A提出了一种增加回填材料导热系数的方法，其回填土中的低热阻系数物质为铁矿石、玻璃珠和石墨，这些物质虽能降低回填土热阻系数，但属于工业上的原材料，价格高，回而回填土的成本也较大，另外，如回填土中的铁矿石含量较多，在运行的电缆周围会产生一定的磁损耗，固化后产生断裂等问题，影响电缆的安全运行。
众所周知，黄砂的热阻系数受其产地、品质的影响很大，表1、表2为国产细黄砂、中黄砂与不同比例的水泥混合配制成回填土的热阻系数。（表1、表2见文后）
由表1、表2可见，国产细黄砂、中黄砂与水泥混合配制的回填土的热阻系数大部分均在200℃-cm/w以上，达不到120℃-cm/w的通用要求，虽采用一定品质的粗黄砂与水泥配制能得到热阻系数约为120-cm/w的回填土，但符合要求的粗黄砂市上很少有售，可见结合国情开发原材料来源广泛、价廉的回填土显得更加迫切。
本发明的目的就在于克服现有回填土存在的问题，提出一种材料来源广泛、价廉、热阻系数稳定且低于120℃-cm/w的回填土。
由上分析，为完成所提出的发明任务，本发明采用了以下技术方案。
用具有稳定低热阻系数且价格低廉的介质（如碎石、卵石、粉煤灰、钢渣粉、水泥、水泥与粉煤灰的组合物、水泥与钢渣粉的组合物、粉煤灰与钢渣粉组合物等）填充黄砂中的空隙，以得到稳定低热阻系数的回填土。
以下结合研究实例对发明的进行详细说明：
表3、表4、表5为水泥、粉煤灰、钢渣粉的化学成份。
（表3、表4、表5见文后）从表3、表4、表5可看出水泥、粉煤灰和钢渣粉三种材料具有基本相同的化学成份，三者的热阻系数亦相当接近，而粉煤灰、钢渣粉是电厂、钢厂排放的工业废渣，随着工业的发展，废渣的排放量逐年上升，仅上海地区各钢厂每年排放钢渣约为150万吨以上，长期以来这些废渣大部分用于填河或堆占农田，既污染了环境，又浪费了资源，如能将这些废料用于制作敷设电缆用回填土，其效益是显著的。
另外，鉴于碎石或卵石本身的热阻系数很低，为开拓国产细黄砂、中黄砂在回填土方面的应用，可设想在黄砂内加入碎石或卵石后再与低热阻系数的物质混合配制回填土，可以降低回填土的热阻系数。低热阻系数的物质可选用粉煤灰、钢渣粉、水泥、水泥与粉煤灰的组合物、水泥与钢渣粉的组合物、粉煤灰与钢渣粉的组合物其中之一。
用中黄砂与水泥、钢渣粉、粉煤灰按表6比例（重量比）配制回填土并测定其热阻系数列于表6中。同时，将中黄砂与碎石或卵石混合后再以与表6相同配比（重量比）与水泥、钢渣粉、粉煤灰混合配制回填土并测定其热阻系数列于表7中。从表6、表7对比中可看出，当黄砂中掺入碎石或卵石后再与低热阻系数物质（如水泥、粉煤灰、钢渣粉或其组合物等）混合配制的回填土的热阻系数远低于无碎石或卵石的回填土的热阻系数。（表6、表7见文后）
表8、表9、表10为细黄砂与不同配比（重量比）、不同连续粒级的碎石或卵石混合后再与不同配比低热阻系数物质（如水泥、粉煤灰、钢渣）混合配制的回填土的热阻系数。（表8、表9、表10见表文后）。
表11、表12、表13为中黄砂与不同配比（重量%），不同连续粒级的碎石或卵石混合后再与不同配比的低热阻系数物质（如水泥、粉煤灰、钢渣粉）混合配制的回填土的热阻系数。（表11、表12、表13见文后）
表14、表15为粗黄砂与不同配比（重量比）不同连续粒级的碎石或卵石混合后再与不同配比（重量比）的水泥、粉煤灰、钢渣粉或其组合物混合配制的回填土的热阻系数。（表14、表15见文后）
表6～表15所列回填土的热系数均为水份含量为1%时测得结果。试验时所用黄砂、碎石或卵石为一般市售建筑材料，砂的含灰量在5%之内。钢渣粉为炼钢厂排放废钢渣经研磨后所得细粉，其细度为经过0.080mm方孔筛后余量不大于8%。粉煤灰为电厂排放废煤灰，细煤灰无需再处理，粗煤灰经研磨后使用，控制其细度为经过0.080mm方孔筛后余量不大于8%。
由上述各表数据对比可看出：
1.无论细黄砂、中黄砂还是粗黄砂与碎石或卵石混合后再与低热阻系数物质混合配制的回填土的热阻系数均低于120℃-cm/w。
2.低热阻系数物质可选用水泥、钢渣粉、粉煤灰、水泥与钢渣粉的组合物、水泥与粉煤灰的组合物、粉煤灰与钢渣粉的组合物其中之一。
3.一种敷设电缆用回填土，由黄砂、碎石或卵石、以及下列低热阻系数物质所组成，其组分配比（重量比）为：
细或中黄砂： 13.7～73.7%
碎石或卵石： 4.7～73.5%
水泥： 0～28.6%
粉煤灰： 0～21%
钢渣粉： 0～30%
其中水泥、粉煤灰、钢渣粉三种物质的含量百分比只取一种不为零值，碎石或卵石的连续粒级为5～30，钢渣粉、粉煤灰的细度为通过0.08mm方孔筛后余量不大于8%。
4.一种敷设电缆用回填土，由黄砂、碎石或卵石、以及下列低热阻系数物质所组成，其组分配比（重量比）为：
细或中黄砂： 42.4～43.8%
碎石或卵石： 42.4～43.8%
水泥： 0～7.5%
粉煤灰： 0～6%
钢渣粉： 0～8%
其中水泥、粉煤灰、钢渣粉三种物质的含量百分比只取二种不为零值，碎石或卵石的连续粒级为5～10，钢渣粉、粉煤灰的细度为通过0.08mm方孔筛后余量不大于8%。
5.一种敷设电缆用回填土，由黄砂、碎石或卵石、以及下列低热阻系数物质所组成，其组分配比（重量比）为：
粗黄砂： 13.7～73.7%
碎石或卵石： 4.7～70.8%
水泥： 0～28.6%
粉煤灰： 0～21.1%
钢渣粉： 0～30.2%
其中水泥、粉煤灰、钢渣粉三种物质的含量百分比只取二种不为零值，碎石或卵石的连续粒级为5～40，钢渣粉、粉煤灰的细度为通过0.08mm方孔筛后余量不大于8%。
6.当黄砂与碎石或卵石重量比相同时，回填土的热阻系数随碎石或卵石的连续粒级增大而降低。
另外将按上述方法配制的回填土在100℃下烘3～4天，使其所含水份全部蒸发后再测热阻系数，所得数值只比含水量为1%时的测量结果大10～15℃-m/w，表明用上述方法配制的回填土的热阻系数稳定，即使在绝干的情况下仍有较低的热阻系数，可满足使用要求，而采用钢渣粉时的成本只有采用水泥时成本的三分之一，采用粉煤灰时成本更低。
本发明提出的回填土具有如下优点：
1.热阻系数低且稳定，在绝干的情况下亦能满足使用要求。
2.材料来源广泛，价格低廉，便于推广使用。
3.回填后硬度低，便于电缆的维修及更换。
表1 细黄砂与水泥配制回填土的热阻系数
细黄砂与 10∶1 12∶1 13∶1 14∶1 15∶1 16∶1 17∶1 纯砂
水泥比例
热阻系数 / 232 234 245 262 268 273 340
℃-cm/w
注：热阻系数系样品干燥状态时的测定结果。
表2中黄砂与水泥混合配制回填土的热阻系数
中黄砂与 10∶1 12∶1 13∶1 14∶1 15∶1 16∶1 17∶1 纯砂
水泥比例
热阻系数 157 185 / 212 222 228 231 325
℃-cm
注：热阻系数样品干燥状态时的测定结果。
表3 水泥的化学成份（%）
烧失量 SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO SO3
0.68 20.14 6.44 4.43 62.97 1.06 2.39
表4 粉煤灰的化学成份（%）
烧失量 SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO SO3K2O Na2O
6.82 51.68 26.90 7.89 3.26 0.96 0.39 1.19 0.29
表5 钢渣灰的化学成份（%）
SiO2Al2O3Fe2O3CaO fCaO MgO P2O3MnO FeO
10.2 2.24 7.45 52.15 10.50 2.02 4.24 2.55 17.36
表6
成份配 碎石 回填土热阻系
中黄砂 水泥 钢渣粉 粉煤灰
比序号 或卵石 数℃-cm/w
1 14 / 1.3 0.8 126
2 14 / 1.2 0.8 131
3 14 / 1.2 1.3 120
表7
成份配 碎石 回填土热阻系
中黄砂 水泥 钢渣粉 粉煤灰
比序号 或卵石 数℃-cm/w
1 7 7 1.3 0.8 85
2 7 7 1.2 0.8 90
3 7 7 1.2 1.3 78
注：碎石或卵石连续粒级为5-10。
表8
成份配 碎石 回填土热阻系
细黄砂 水泥 钢渣粉 粉煤灰
比序号 或卵石 数℃-cm/w
1 3 15 3.6 64
2 3 15 3.9 63
3 3 15 2.4 66
注：碎石或卵石连续粒级为5-15。
表9
成份配 碎石 回填土热阻系
细黄砂 水泥 钢渣粉 粉煤灰
比序号 或卵石 数℃-cm/w
1 6 9 1.2 97
2 6 9 1.3 88
3 6 9 0.8 105
4 5 10 1.8 82
5 5 10 1.9 71
6 5 10 1.2 90
注：碎石或卵石连续粒级为5-20。
表10
成份配 碎石 回填土热阻系
细黄砂 水泥 钢渣粉 粉煤灰
比序号 或卵石 数℃-cm/w
1 6 9 1.2 93
2 6 9 1.3 84
3 6 9 0.8 100
4 5 10 1.8 78
5 5 10 1.9 68
6 5 10 1.2 87
注：碎石或卵石连续粒级为5-30。
表11
成份配 碎石 回填土热阻系
中黄砂 水泥 钢渣粉 粉煤灰
比序号 或卵石 数℃-cm/w
1 14 1 6 100
2 14 1 6.5 95
3 14 1 4 105
4 3 15 3.6 63
5 3 15 3.9 62
6 3 15 2.4 64
注：碎石或卵石连续粒级为5-15。
表12
成份配 碎石 回填土热阻系
中黄砂 水泥 钢渣粉 粉煤灰
比序号 或卵石 数℃-cm/w
1 7 7 1.2 89
2 7 7 1.3 81
3 7 7 0.8 97
4 6 8 2.4 80
5 6 8 2.6 69
6 6 8 1.6 92
注：碎石或卵石连续粒级为5-20。
表13
成份配 碎石 回填土热阻系
中黄砂 水泥 钢渣粉 粉煤灰
比序号 或卵石 数℃-cm/w
1 7 7 1.2 85
2 7 7 1.3 78
3 7 7 0.8 92
4 6 8 2.4 77
5 6 8 2.5 66
6 6 8 1.6 88
注：碎石或卵石连续粒级为5-30。
表14（A）
成份配 碎石 回填土热阻系
粗黄砂 水泥 钢渣粉 粉煤灰
比序号 或卵石 数℃-cm/w
1 3 15 3.6 63
2 3 15 3.9 61
3 3 15 2.4 64
4 3 15 1.2 2.6 63
5 3 15 2.6 0.8 61
6 3 15 2.4 0.8 64
7 7 7 2.4 79
8 7 7 2.6 66
9 7 7 1.6 85
注：碎石或卵石连续粒级为5-15。
表14（B）
成份配 碎石 回填土热阻系
粗黄砂 水泥 钢渣粉 粉煤灰
比序号 或卵石 数℃-cm/w
10 9 5 1.2 93
11 9 5 1.3 87
12 9 5 0.8 102
13 14 1 6 90
14 14 1 6.5 83
15 14 1 4 95
16 14 1 2.4 3.9 85
17 14 1 3.9 1.6 88
18 14 1 3.6 1.6 92
注：碎石或卵石连续粒级为5-15。
表15
成份配 碎石 回填土热阻系
粗黄砂 水泥 钢渣粉 粉煤灰
比序号 或卵石 数℃-cm/w
1 9 5 1.2 92
2 9 5 1.3 87
3 9 5 0.8 99
4 7 7 2.4 76
5 7 7 2.6 64
6 7 7 1.6 80
7 7 7 1.2 1.3 70
8 7 7 1.3 0.8 72
9 7 7 1.2 0.8 78
注：碎石或卵石连续粒级为5-40。
Claims (3)
1、一种敷设电缆用回填土，其特征在于：由黄砂、碎石或卵石、以及下列低热阻系数物质所组成，其组分配比(重量比)为：
细或中黄砂： 13.7～73.7%
碎石或卵石： 4.7～73.5%
水泥： 0～28.6%
粉煤灰： 0～21%
钢渣粉： 0～30%
其中水泥、粉煤灰、钢渣粉三种物质的含量百分比只取一种不为零值，碎石或卵石的连续粒级为5～30，钢渣粉、粉煤灰的细度为通过0.08mm方孔筛后余量不大于8%。
2、一种敷设电缆用回填土，其特征在于：由黄砂、碎石或卵石、以及下列低热阻系数物质所组成，其组分配比（重量比）为：
细或中黄砂： 42.4～43.8%
碎石或卵石： 42.4～43.8%
水泥： 0～7.5%
粉煤灰： 0～6%
钢渣粉： 0～8%
其中水泥、粉煤灰、钢渣粉三种物质的含量百分比只取二种不为零值，碎石或卵石的连续粒级为5～40，钢渣粉、粉煤灰的细度为通过0.08mm方孔筛后余量不大于8%。
3、一种敷设电缆用回填土，其特征在于：由黄砂、碎石或卵石、以及下列低热阻系数物质所组成，其组分配比（重量比）为：
粗黄砂： 13.7～73.7%
碎石或卵石： 4.7～70.8%
水泥： 0～28.6%
粉煤灰： 0～21.1%
钢渣粉： 0～30.2%
其中水泥、粉煤灰、钢渣粉三种物质的含量百分比只取二种不为零值，碎石或卵石的连续粒级为5～10，钢渣粉、粉煤灰的细度为通过0.08mm方孔筛后余量不大于8%。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 90108313 CN1025809C (zh) | 1990-10-20 | 1990-10-20 | 敷设电缆用回填土 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 90108313 CN1025809C (zh) | 1990-10-20 | 1990-10-20 | 敷设电缆用回填土 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1060930A CN1060930A (zh) | 1992-05-06 |
| CN1025809C true CN1025809C (zh) | 1994-08-31 |
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ID=4880940
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| CN 90108313 Expired - Fee Related CN1025809C (zh) | 1990-10-20 | 1990-10-20 | 敷设电缆用回填土 |
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| CN (1) | CN1025809C (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106170529A (zh) * | 2014-03-21 | 2016-11-30 | C·J·坦普尔顿 | 地下电缆传输的改进 |
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| EP3581549A1 (en) * | 2018-06-15 | 2019-12-18 | Holcim Technology Ltd. | Fresh concrete composition for encasing underground electrical cables |
| CN112563989B (zh) * | 2020-11-11 | 2022-02-22 | 宁波东方电缆股份有限公司 | 一种陆缆的散热保护系统及其施工方法 |
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1990
- 1990-10-20 CN CN 90108313 patent/CN1025809C/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN1060930A (zh) | 1992-05-06 |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |