[发明专利]一种相变复合注浆回填材料制备方法及回填施工方法

说明书

本发明公开了一种相变复合注浆回填材料制备方法及回填施工方法，其中回填材料制备方法包括：将高炉矿渣粉末置于搅拌机中，加入氢氧化钠溶液初次搅拌；将初次搅拌后的浆液中加入硅酸钠溶液进行第二次搅拌；将第二次搅拌后的浆液加入其他材料，按照特定质量配比置于另一个搅拌机中进行第三次搅拌；将第三次搅拌后的浆液中添加水进行进行混合搅拌制得。本发明通过采用工业废渣高炉矿渣代替传统的水泥凝胶材料，实现废物利用，减少环境污染，且将相变材料和碳纤维材料混合水泥、细砂制备的复合注浆材料会有效提高回填材料的传热性能，通过将石蜡相变的温度设置两个范围，使得适用于冬季及夏季两种建筑工况。

技术领域

本发明属于地热垂直钻孔地埋管换热器回填材料技术领域，具体涉及一种相变复合注浆回填材料制备方法及回填施工方法。

背景技术

浅层地热能被普遍认为是一种清洁环保、节能经济的可再生能源，具有储量丰富、分布广泛、稳定可靠等特点。浅层地热能主要依靠地源热泵系统用于建筑冬季供暖和夏季制冷，地源热泵系统的核心构件为地埋管换热器。

近些年，能源利用与相变储能技术相结合为达到进一步提高能源利用的效率，相变储能技术是通过物质相态的变化以实现能量的收集与利用。由于相变材料具有储能密度大、体积变化小以及在相变过程中材料本身能保持近似等温等优点，使得其在很多领域(如建筑、道路、航空航天和物流运输)得到广泛的应用。

目前应用较为广泛的地埋管换热器为垂直地埋管换热器，然而，钻孔回填材料的导热性能较低和钻孔回填施工方法的不完善成为垂直地埋管换热器进一步发展应用的阻碍。目前垂直地埋管配合回填材料在使用过程中，具有以下问题：垂直地埋管的换热性能低和回填材料回填的密实度不够，钻孔回填浆液随机扩散，回填注浆效果较差，钻孔注浆充盈率过高，因此，需要改变。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相变复合注浆回填材料制备方法及回填施工方法，通过采用工业废渣高炉矿渣代替部分水泥凝胶材料，实现废弃物利用检索环境污染的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种相变复合注浆回填材料制备方法，包括：

将相变复合注浆回填材料中的高炉矿渣粉末置于搅拌机中，加入氢氧化钠溶液初次搅拌；

将初次搅拌后的浆液中加入硅酸钠溶液进行第二次搅拌；

将第二次搅拌后的浆液加入相变复合注浆回填材料中的其他材料，按照特定质量配比置于另一个搅拌机中进行第三次搅拌；

将第三次搅拌后的浆液中添加水进行最后进行混合搅拌，制得相变复合注浆回填材料。

通过设置高绿矿渣粉末代替现有技术中的部分水泥凝胶，实现废弃物利用减少环境污染。

可选的，所述相变复合注浆回填材料中的其他材料包括：碳纤维、碱激发剂溶液、石蜡、细砂及水泥，可有效提高回填材料的传热性能，且导热系数可达1.85W/(m·K)，28d抗压强度可达13.5MPa。

可选的，所述特定质量配比包括：1％的碳纤维、20％的碱激发剂溶液混合高炉矿渣配制的浆液、3％的石蜡、20％的细砂及56％的水泥。

可选的，所述碳纤维为短切聚丙烯腈(PAN)基碳纤维，长度为6mm，直径为7.5μm，通过加入碳纤维增加导热性。

可选的，所述高炉矿渣为S95级。

可选的，所述碱激发剂溶液为氢氧化钠溶液和硅酸钠溶液配制的混合溶液，其中，氢氧化钠溶液和硅酸钠溶液的质量分数比为1:1.2，所述氢氧化钠溶液的摩尔浓度为10mol/L，溶质质量分数为25％。