[发明专利]传热强化型混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及传热技术领域，尤其涉及一种传热强化型混凝土及其制备方法。

背景技术

能源桩是一种新型的地下热交换器地源热泵系统(以下简称新型的热泵系统)，即直接将热交换管埋设于建筑物的桩基中，利用混凝土的导热性能，完成与周围岩土体的热量交换，并实现与上部建筑结构的热量传递，以达到建筑物冬暖夏凉的效果。

一方面，与传统地源热泵系统相比，能源桩节省了高额的钻孔费用，进一步地，新型的热泵系统合理地利用清洁能源，节能效果显著。另一方面，将热交换管设置在桩基内部使得施工质量得到较好的保证，具有更好的技术经济效益。因此从1984年奥地利首次使用了能源桩技术后，该技术在欧美各国迅速得到广泛的使用，近年来我国也有一些工程使用了能源桩技术。

目前国内外对能源桩的研究主要关注于改变热交换管的埋设方式，来提高桩基与周围岩土体的换热效率。但是由于大直径的钢筋混凝土桩的导热性能较差，进而导致传热效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传热强化型混凝土及其制备方法，用于提高普通混凝土的导热系数，增大传热效率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面提供一种传热强化型混凝土，该传热强化型混凝土包括：普通混凝土和石墨，其中，普通混凝土包括水泥、砂、石子、水以及减水剂，其中，石墨所占的传热强化型混凝土的体积百分比小于或者等于25％。

传热强化型混凝土在普通混凝土中加入了石墨，由于石墨是碳的一种同素异形体，具有高导热系数(导热系数值达到129w/m·k)，大大提高了能源桩的导热能力与传热效率，且石墨的价格便宜、易于获得。

普通混凝土中水泥、砂、石子、水以及减水剂的配比为：248至314份水泥、185份水、586至750份砂、1172至1244份石子以及6至9份减水剂，以上均为质量配比。

普通混凝土中水泥、砂、石子、水以及减水剂的配比为：300份水泥、700份砂、1200份石子、185份水以及7份减水剂，以上均为质量配比。

石墨为粒度大于3000目，质量纯度大于99％的石墨粉。

减水剂为木质素磺酸盐类，多环芳香族盐类，或水溶性树脂磺酸盐类。

在40℃温度环境下，石墨体积含量为5％的传热强化型混凝土的导热系数为1.62W/(m·K)。

在40℃温度环境下，石墨体积含量为10％的传热强化型混凝土的导热系数为1.76W/(m·K)。

在40℃温度环境下，石墨体积含量为15％的传热强化型混凝土的导热系数为1.91W/(m·K)。

在40℃温度环境下，石墨体积含量为25％的传热强化型混凝土的导热系数为2.84W/(m·K)。

在40℃温度环境下，普通混凝土的导热系数为1.71W/(m·K)。

本发明的第二方面提供一种传热强化型混凝土的制备方法，该传热强化型混凝土的制备方法包括：

步骤一、将水泥、砂、石子、水以及减水剂进行搅拌，制备出普通混凝土的拌合物。

步骤二、在在上述制备出的普通混凝土的拌合物中加入石墨并进行搅拌，制备出传热强化型混凝土。

根据上述传制备方法可得到传热强化型混凝土，由于传热强化型混凝土中加入石墨，从而使得其导热系数增大，传热效率增强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中导热系数-温度的曲线图；

图2为本发明实施例中传热强化型混凝土的热量传递方向图；

图3为本发明实施例中传热强化型混凝土的制备方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了本领域技术人员更好的理解本发明，首先将对能源桩进行解释：