[发明专利]一种传热强化型SiC混凝土及其制备方法

说明书

本发明提供一种传热强化型SiC混凝土及其制备方法，属于混凝土技术领域。该混凝土包括：普通混凝土和SiC，其中，普通混凝土包括水泥、砂、石子以及水，SiC等质量替换砂，所占传热强化型混凝土的质量百分比小于或者等于15％，根据实际情况调整配比。优选混凝土中水泥、砂、石子、水配比如下：450份水泥、609份砂和SiC、1136份石子、205份水。制备时，将水泥、砂、石子、SiC进行干拌，使材料均匀混合；将混合后的干拌物加入水，继续搅拌；待材料充分混合后，迅速测定其塌落度，塌落度在55‑75mm时即满足和异性要求。本发明制备出传热强化型混凝土，该传热强化型SiC混凝土在保证混凝土自身强度的同时，可增大导热系数，提升传热效率，且制备工艺简单，成本低。

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，特别是指一种传热强化型SiC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。

原本地源热泵需要单独设置一片场地来进行埋管换热器的钻孔、安装等操作，这一步骤与桩基的建设是完全分离的。但现在两者结合起来，节省了大量的土地空间，有利于城市的推广；同时由于不用单独为地源热泵钻孔，只需在桩浇筑前安装埋管，因此也节省了钻孔的费用，节约了部分成本；再者由于混凝土材料导热系数较许多土壤的导热系数要高，且回填密实性好，埋管换热器被安装在桩基础里面，较钻孔埋管形式有较好的传热性能，故将混凝土材料作为地源热泵的回填材料还有着不错的换热效果。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优化埋管形式与提高桩材导热性能两大方向，涉及传热机制与换热增强、热力结构响应、群桩效应等多个方面来提高桩基与周围岩土体的换热效率。目前的研究中，一些典型的混凝土，例如钢纤维混凝土，强度有一定提升，但导热性能提升有限，成本上升。而石墨混凝土，导热性能大大提高，强度则出现了明显的损失，这不利于结构的安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种传热强化型SiC混凝土及其制备方法，在保证普通混凝土自身强度的同时，提高其导热系数，增大传热效率，热学性能和力学性能都有所提高。

该传热强化型SiC混凝土在普通混凝土中用SiC等质量部分替换砂子，其中，普通混凝土由水泥、砂子、石子和水制成，SiC所占传热强化型SiC混凝土的质量百分比小于或者等于15％。

其中，水泥、砂子和SiC、石子、水的质量比为：400至470份水泥、586至750份砂子和SiC、1050至1200份石子、190至210份水。

优选的，水泥、砂子和SiC、石子、水的质量比为：450份水泥、609份砂子和SiC、1136份石子、205份水。

SiC为工业36目，质量含量大于95％的黑SiC。

水泥为P.O.42.5级硅酸盐水泥。砂子和石子级配良好，其含泥量低、化学性质稳定、抗硫酸盐腐蚀性强。

在25℃温度环境下，SiC质量含量为5％的传热强化型SiC混凝土的导热系数为1.922W/(m·K)。

在25℃温度环境下，SiC质量含量为10％的传热强化型SiC混凝土的导热系数为2.206W/(m·K)。

在25℃温度环境下，SiC质量含量为15％的传热强化型SiC混凝土的导热系数为2.47W/(m·K)。

该传热强化型SiC混凝土的制备方法，包括步骤如下：

(1)将水泥、砂子和SiC、石子进行干拌，使材料均匀混合；