CN102718457A

CN102718457A - 一种具有蓄冷阻热功能的高含水浆液材料

Info

Publication number: CN102718457A
Application number: CN2012102344902A
Authority: CN
Inventors: 周国庆; 王建州; 魏亚志; 周扬; 赵光思; 鲍强; 王英杰; 王涛
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2012-10-10

Abstract

本发明涉及一种具有蓄冷阻热功能的高含水浆液材料，属于蓄冷阻热材料。利用天然冷能蓄冷降温有效保护多年冻土，确保工程稳定的一种具有蓄冷阻热功能高含水浆液材料。该材料主要由基料和辅料构成，基料由硫铝酸盐水泥熟料、悬浮剂组成；辅料由石膏、生石灰、促凝早强剂、保水剂、悬浮剂组成。浆液材料中无机材料水化反应形成网状结构的钙矾石，可短时间内固结大量自由水，并形成一定强度的硬化体。根据冰、水相变实现导热系数变化，在夏季正温状态下，硬化体具有较小的导热系数；冬季负温条件下，材料内部的自由水冻结成冰，硬化体导热系数变大。本发明具有降温效果明显、制备简单、造价低廉、施工简便、应用面广、环境友好等诸多优点。

Description

一种具有蓄冷阻热功能的高含水浆液材料

技术领域

本发明涉及一种蓄冷阻热材料，特别是一种具有蓄冷阻热功能的高含水浆液材料。

背景技术

随着西部大开发战略的全面实施，我国将不断在多年冻土地区进行铁路、公路、输油管线、光缆、水利等重大工程设施的建设。寒区工程的修建会导致下部多年冻土融化沉降，严重影响工程的稳定性和正常运营。新建的寒区工程面临着温度接近0℃的高温、高含冰冻土即体积含冰量超过30%的多年冻土、全球气候变暖和多年冻土不断退化的诸多难题。

目前保护铁路、公路路基下部多年冻土的工程措施主要有：提高路堤高度，在路堤表面铺设抛石护坡、遮阳板，在路堤中加装通风管，在路堤中铺设保温材料、块石，以及埋设热管等措施。面对我国多年冻土地区高温、高含冰的独特条件，以上工程措施存在着一些明显的不足和缺陷，要么功效不足，要么施工不便，要么造价太高，要么只能在“点”上降温，难以满足工程中要求的“线”、“面”上降温的要求。

发明内容

本发明的目的是要提供一种蓄能阻热功效高、便于施工、造价低及环境友好的具有蓄冷阻热功能的高含水浆液材料。

本发明的目的是这样实现的：一种具有蓄冷阻热功能的高含水浆液材料，由基料和辅料组成。所述的基料由下述重量配比的组份组成：

① 硫铝酸盐水泥熟料100克；②悬浮剂 3克；

所述的辅料由下述重量配比的组份组成：

①石膏25~40克；② 生石灰8~13克；③ 促凝早强剂1~3克；④ 保水剂1~2克；⑤ 钠基膨润土1~1.6克；

所述的悬浮剂是钠基膨润土；所述的石膏是天然硬石膏；所述的促凝早强剂是LiOH；所述的保水剂是高分子吸水性树脂。

浆液材料的制备方法：分别将基料与辅料的组份混合磨细，过200目筛制成固体粉末；然后将基料、辅料使用不同的容器分别加水搅拌，水灰比为2~3，再将两种浆液混合搅拌；将发泡剂和水按照1:20的比例放入发泡机中制备细密的泡沫，按照泡沫为浆液体积10%的比例混合，将泡沫与混合后的浆液混合搅拌。

有益效果，由于采用了上述方案，利用冰、水相变实现导热系数变化，已知水的导热系数为0.54W/(m.K)，冰的导热系数为2.2W/(m.K)，两种状态下导热系数比约为4。浆液材料中无机材料形成网状结构的钙矾石，可短时间内固结大量自由水，并形成一定强度的硬化体。所形成的结石体可利用一年四季的温度变化，在多年冻土区夏季正温状态下，材料内部的自由水导热系数较小，硬化体具有较小的导热系数，起到热阻的作用；冬季负温条件下，材料内部的自由水冻结成冰，硬化体导热系数变大，热传导能力增强，有利于冷量的传入。同时材料硬化体内部含有大量自由水，具有较高的比热容，可利用多年冻土区冷季时间大于暖季时间的特点，可储存冬季冷能，起到进一步降温的效果。通过将浆液注入或敷设的方式在地础内部中或者表面形成热交换调控材料层，利用其在正负温状态下导热系数差异大的原理，调控地础土体的热流密度，达到冷却地基的目的。

优点：1. 热半导体功效明显，降温效能突出。材料含水率在125%以上，冻结前后导热系数比达到2.5以上；2. 施工方便，性价比高；3. 制备工艺简单，成本低；4．浆液材料凝固速度快，硬化后强度高，可满足路基材料强度要求；5. 环境友好。此种材料主要通过注浆或者铺设的方式埋设在地基之中，不对生态环境产生影响，无需任何能源，可达到人类活动与自然活动的和谐。

具体实施方式

本发明的具有蓄冷阻热功能的高含水浆液材料主要由基料和辅料组成。

实施例1：基料由下述重量配比的组份组成：硫铝酸盐水泥熟料100克；悬浮剂采用钠基膨润土3克。辅料由下述重量配比的组份组成：石膏采用天然硬石膏35克；生石灰11.7克；促凝早强剂采用LiOH 2克；保水剂采用高分子吸水性树脂1.5克；钠基膨润土1.4克。富水浆液材料的制备方法：分别将组成基料与辅料的组份混合磨细，过200目筛制成固体粉末，然后将基料、辅料使用不同的容器分别加水搅拌，水灰比为2.0。再分别用管道泵送到使用位置，将两种浆液混合搅拌后使用。

在实验室内对此种浆液材料的硬化体的相关物理、热学和力学性能进行了测试。在水灰比2.0情况下，结石体含水率为120%；冻融状态下导热系数比为2.6；3天单轴抗压强度分别为1.66MPa；冻胀率为2%。

实施例2，基料由下述重量配比的组份组成：硫铝酸盐水泥熟料100克；钠基膨润土3克。辅料由下述重量配比的组份组成：天然硬石膏25克；生石灰8克；促凝早强剂LiOH1克；保水剂1克；钠基膨润土1克。实施例2的使用方法的操作步骤与实施例1相同，水灰比为2.5，为了减少富水材料的冻胀，在将发泡剂和水按照1:20的比例放入发泡机中制备细密的泡沫，按照体积10%的比例与浆液混合搅拌。

在实验室内对此种浆液材料的硬化体的相关物理、热学和力学性能进行了测试。在水灰比2.5情况下，结石体含水率为158%；冻融状态下导热系数比分为3.2；3天单轴抗压强度分别为1.00MPa；冻胀率为1.5%。

实施例3，基料由下述重量配比的组份组成：硫铝酸盐水泥熟料100克；钠基膨润土3克。辅料由下述重量配比的组份组成：天然硬石膏40克；生石灰13克；促凝早强剂LiOH3克；保水剂2克；钠基膨润土1.6克。实施例3的使用方法的操作步骤与实施例1相同，水灰比为3.0，为了减少富水材料的冻胀，将发泡剂和水按照1:20的比例放入发泡机中制备细密的泡沫，按照体积10%的比例与浆液混合搅拌。

在实验室内对此种浆液材料的硬化体的相关物理、热学和力学性能进行了测试。在水灰比3.0情况下，结石体含水率为120%；冻融状态下导热系数比分别为3.75；3天单轴抗压强度分别为0.77MPa；冻胀率分别为3.0%。

Claims

1. 一种具有蓄冷阻热功能高含水浆液材料，其特征是：由基料和辅料组成，所述的基料由下述重量配比的组份组成：

① 硫铝酸盐水泥熟料100克；② 悬浮剂3克；

所述的辅料由下述重量配比的组份组成：

① 石膏25~40克；② 生石灰8~13克；③ 促凝早强剂1~3克；④ 保水剂1~2克；⑤ 悬浮剂1~1.6克。

2. 根据权利要求1所述的一种具有蓄冷阻热功能高含水浆液材料，其特征是：所述的悬浮剂是钠基膨润土；所述的石膏是天然硬石膏；所述的促凝早强剂是LiOH；所述的保水剂是高分子吸水性树脂。

3. 一种具有蓄冷阻热功能高含水浆液材料制备方法，其特征是：包括如下步骤：

(1) 分别将组成基料与辅料的组份混合磨细，过200目筛制成固体粉末；

(2) 将基料、辅料使用不同的容器分别加水搅拌，水灰比为2~3，再将两种浆液混合搅拌；

(3) 将发泡剂和水按照1:20的比例放入发泡机中制备细密的泡沫，按照泡沫为浆液体积10%的比例混合，将泡沫与浆液混合搅拌。