[发明专利]一种橡胶-砂轻质填料的导热系数确定方法

说明书

本发明公开了一种橡胶‑砂轻质填料的导热系数确定方法，该方法具体如下：根据筛分试验，按照砂颗粒大小，分为细砂、中砂与粗砂；根据不同橡胶‑砂试样的含砂率、含水率与干密度试验参数；根据热探针设备得到的橡胶‑砂轻质填料试样的导热系数实测数值，采用Origin数据分析软件，基于多元线性回归方法分析对试验参数与导热系数实测数值进行回归分析，从而得到关于含砂率、含水率与干密度的导热系数预测经验公式。本发明方法可以准确快速的确定橡胶‑砂轻质填料在不同砂颗粒大小、含砂率、含水率与干密度下的导热系数，为地下热工程温度场的计算和结构设计提供准确的导热系数数值，克服了在运用固定的经验导热系数值模拟轻质填料温度场计算的不足。

技术领域

本发明涉及一种橡胶-砂轻质填料的导热系数确定方法，属于土木工程中的岩土工程地下回填材料热学参数确定技术领域。

背景技术

根据统计，由于车辆的快速增长，每年大约有15亿吨废旧轮胎被清除。大量废旧轮胎被放置在储存库和垃圾填埋场，它们占据了大量的土地资源，而其余的大部分都被燃烧销毁，没有得到有效的利用，造成大量的热能和有毒烟雾污染，对人类健康和周围环境产生了严重的威胁。目前，废旧轮胎的日益增长引起了人们对回收和再利用的关注。解决废旧轮胎的问题仍然是迫切需要解决的问题。近年来，轮胎颗粒由于具有良好的工程特性(高弹性、低比重、高耐久性)，在许多岩土工程中得到了成功的应用，如路基回填、填埋场、排水建筑物、挡水加固、沥青路面和土质边坡的稳定化、防水系统的利用等。从可持续发展的角度出发，轮胎颗粒与砂的混合物作为回填材料，可以消耗大量来自储存或填埋场的废废旧轮胎，进一步减少环境污染，提高环境效益。

随着社会和经济的发展，很多涉及轻质填料的工程技术问题的设计和研究都需要事先确定其热物理参数，例如石油天然气管道埋设、高压地下电缆布置、高放射性废物的储存、地下建筑物的绝缘设计、地下换热器系统布置等。轻质回填材料在地基处理、管道保护、能量吸收、减振等方面具有一定的应用潜力。只有掌握了轻质回填材料热物理参数，才能准确预测热管道、高压电缆、地下换热器等地下工程周围的温度场，保证地下工程热结构稳定性分析和隔热层设计的安全性，能进一步预测地下热结构对周围土层或相邻地下建筑物的热力学影响，为相邻地下热结构建筑物或设备隔热层厚度的设计提供安全设计参数。然而，与纯砂回填料不同，由于橡胶颗粒存在一定的保温作用，橡胶-砂混合对地热相关结构周围的传热产生不同的影响，反之会影响这些结构的设计。目前，国内还没有橡胶-砂轻质填料导热系数确定方法。

至今为止，国内外已有大量的专家学者对岩土材料的导热系数进行了深入的研究和探讨，并取得了不少的成果。但是，还没有确定橡胶-砂轻质填料导热系数的方法，利用砂导热系数确定方法的过程很繁琐，国内相关规范以表格的形式仅列举了草炭粉质粘土、粉土-粉质粘土、碎石粉质粘土和砂砾等4种典型土在不同干密度和含水率条件下的导热系数，但并未涉及砂颗粒大小与含砂率对导热系数的影响。典型的导热系数可以采用对规范数据进行内插法或外延法确定，而其他类土导热系数取值则没有可靠依据。此外，导热系数是控制岩土材料在地热应用中传热过程的代表性热参数。因此，研究橡胶-砂轻质回填料的导热系数可以为地热相关工程结构提供重要的热学参数。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种橡胶-砂轻质填料的导热系数确定方法，以利于简便、快捷地计算橡胶-砂轻质填料的导热系数。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种橡胶-砂轻质填料的导热系数确定方法，包括如下步骤：

步骤1，根据砂颗粒筛分试验，将试验用砂分为细砂颗粒、中砂颗粒与粗砂颗粒；

步骤2，根据提前确定的不同含水率与不同含砂率，将细砂颗粒、中砂颗粒与粗砂颗粒分别与橡胶颗粒进行混合，得到橡胶-细砂试样、橡胶-中砂试样与橡胶-粗砂试样，采用静压力设备对各试样进行压缩，获取各试样的干密度；