一种高导热的止水回填料及其制备方法技术

本申请涉及回填料的技术领域，具体公开了一种高导热的止水回填料及其制备方法。一种高导热的止水回填料包括如下重量份数的组分：改性膨胀珍珠岩40

【技术实现步骤摘要】
一种高导热的止水回填料及其制备方法


[0001]本申请涉及回填料的
，更具体地说，它涉及一种高导热的止水回填料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在地源热泵工程中，地埋管换热孔注浆回填，回填是通过注浆设备将回填料注入到地埋管换热孔中，回填料固化后起到阻隔含水层沟通、与岩土体换热和锚固换热管的作用。
[0003]目前，也有部分企业也在回填料中添加膨胀珍珠岩，其具有轻质、无毒害、填充效果好、密集填充地下孔隙以减少塌陷的效果；同时通过烧结封闭膨胀珍珠岩上的孔，以降低吸水率，减少水从孔隙内透出，提高回填料的止水效果。
[0004]但膨胀珍珠岩是一种由天然珍珠岩煅烧而成的一种高效能的绝热材料，因此通过加入膨胀珍珠岩，回填料的导热性能也随之下降，从而降低了换热器的换热效果。因此，迫切需要提供一种止水性好、导热性好的回填料。

技术实现思路

[0005]为了在保障回填料吸水率低、止水性能好的基础上，提高回填料的导热性，本申请提供一种高导热的止水回填料及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种高导热的止水回填料，采用如下的技术方案：一种高导热的止水回填料，包括如下重量份数的组分：改性膨胀珍珠岩40
‑
60份；水30
‑
60份；水泥20
‑
40份；黄沙15
‑
25份；外加剂3
‑
7份；所述改性膨胀珍珠岩的制备方法为：A
‑
1、纳米导热粉料分散液的制备，其制备原料包括纳米石墨烯、纳米金刚石、碳纳米管；A
‑
2、将膨胀珍珠岩进行预处理；A
‑
3、将预处理后的膨胀珍珠岩加入到纳米导热粉料分散液中，浸渍、烘干，焙烧，得到改性膨胀珍珠岩。
[0007]通过采用上述技术方案，对本申请制得的回填料进行性能测试，水位下降高度最高为0.82m，导热系数在2.89W/m
·
K以上，抗压强度在1.56MPa以上，各项性能均优于未使用改性膨胀珍珠岩的回填料，表明上述制得的改性膨胀珍珠岩，降低了回填料的吸水率和渗透性，使得回填料得止水性好，且具备良好的导热性能；分析其原因可能在于，纳米导热粉料在浸渍过程中附着在膨胀珍珠岩上，一方面纳米导热粉料填充于膨胀珍珠岩上的孔隙内，封闭孔隙，降低膨胀珍珠岩的吸水率，降低膨
胀珍珠岩的渗透性，由纳米石墨烯、纳米金刚石和碳纳米管复配而成的纳米导热粉料提升了导热性；另一方面纳米导热粉料附着在膨胀珍珠岩表面上，包裹膨胀珍珠岩，进一步提高膨胀珍珠岩的导热性能；通过降低回填料的渗透性，并提高了导热系数，从而提高回填料的止水性和导热性能。
[0008]可选的，步骤A
‑
1中，纳米石墨烯、纳米金刚石、碳纳米管的重量比为(4
‑
5):1:(8
‑
12)。
[0009]通过采用上述技术方案，将本申请制得的回填料进行性能检测，其导热系数为3.03
‑
3.09W/m
·
K，由此表明，当纳米石墨烯、纳米金刚石和碳纳米管的重量比处于上述范围内时，回填料的导热性能更优。
[0010]可选的，所述改性膨胀珍珠岩还进行包覆处理，所述包覆液由可再分散性乳胶粉、多壁碳纳米管、丙烯酸树脂乳液、EVA乳液和水灰比为0.6
‑
0.8的水泥净浆复配而成。
[0011]通过采用上述技术方案，将本申请制得的回填料进行性能检测，相较于未使用包覆液包覆的改性膨胀珍珠岩制得的回填料，使用包覆液的回填料的水位下降高度进一步降低，为0.66m，抗压强度提高至2.12MPa，由此表明，当使用包覆液包覆改性膨胀珍珠岩，进一步提升回填料的性能。分析其原因可能如下面几点：1)包覆液包覆导热膨胀珍珠岩，进一步降低吸水率；2)包覆后形成的凝胶膜具有良好的弹性和韧性，且不易破损，赋予导热膨胀珍珠岩一定的弹性和韧性，并充分填充水泥间隙，且提高了导热膨胀珍珠岩的强度，从而提高回填料的密实度和结构强度；同时，形成的凝胶膜提高了膨胀珍珠岩表面的圆润度，使得回填料流动性好并充分填充孔隙。
[0012]3)包覆液与水泥之间的相容性好，有利于导热膨胀珍珠岩在回填料中的分散；同时，使包覆液包覆导热膨胀珍珠岩，形成结构不易分散的改性膨胀珍珠岩，纳米导热粉料不易脱离膨胀珍珠岩表面，并在与水、水泥、黄沙混合后，保障回填料的导热性能。
[0013]可选的，包覆液各组分重量百分比如下：可再分散性乳胶粉2
‑
4％、多壁碳纳米管5
‑
8％、丙烯酸树脂乳液30
‑
40％、EVA乳液35
‑
40％、余量为水泥净浆。
[0014]通过采用上述技术方案，对本申请制得的回填料进行性能检测，回填料的导热系数提高至3.11
‑
3.15W/m
·
K，相较于未使用包覆液的导热性能为3.09W/m
·
K，二者相近，甚至略有提升，表明当包覆液中各组分的使用量处于上述范围内时，可平衡由于包覆层包裹而导致改性膨胀珍珠岩导热性能下降的问题，使制得的回填料导热性更好、止水性更好。
[0015]可选的，包覆液的添加量与改性膨胀珍珠岩的重量比为(1.2
‑
1.8):1。
[0016]通过采用上述技术方案，由上述组分制得的包覆液包覆导热膨胀珍珠岩，制得的改性膨胀珍珠岩对回填料的性能提升更显著，对本申请制得的回填料进行性能检测，水位下降高度低至0.55
‑
0.58m，抗压强度提升至2.25
‑
2.28MPa。
[0017]可选的，步骤A
‑
2中，膨胀珍珠岩的预处理方法为：将膨胀珍珠岩加入到浓度为5
‑
8mol/L的硫酸中，搅拌混合、烘干、90
‑
110℃下活化、洗涤、干燥、粉碎、过200
‑
300目筛，即得。
[0018]通过采用上述技术方案，通过硫酸对膨胀珍珠岩进行酸改性，改变膨胀珍珠岩的表面特性且增大其孔隙率，提高膨胀珍珠岩对纳米导热粉料的担载量，进一步提高回填料
的导热性能。
[0019]可选的，步骤A
‑
3中，膨胀珍珠岩、纳米导热粉料分散液的重量比为1:(3
‑
6)。
[0020]可选的，水、水泥、改性膨胀珍珠岩、黄沙的重量比为(4
‑
5):3:(4.5
‑
5.5):(1.8
‑
2.2)。
[0021]通过采用上述技术方案，通过控制膨胀珍珠岩、纳米导热粉料分散液的重量比，以及水泥、改性膨胀珍珠岩、黄沙之间的重量比，进一步提高了回填料的止水性能、导热性能和抗压强度。
[0022]可选的，所述黄沙为细度为1.6
‑
2.2μf的细砂、2.3
‑
3.2μF的中砂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导热的止水回填料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：改性膨胀珍珠岩 40
‑
60份；水 30
‑
60份；水泥 20
‑
40份；黄沙 15
‑
25份；外加剂 3
‑
7份；所述改性膨胀珍珠岩的制备方法为：A
‑
1、纳米导热粉料分散液的制备，其制备原料包括纳米石墨烯、纳米金刚石、碳纳米管；A
‑
2、将膨胀珍珠岩进行预处理；A
‑
3、将预处理后的膨胀珍珠岩加入到纳米导热粉料分散液中，浸渍、烘干，焙烧，得到改性膨胀珍珠岩。2.根据权利要求1所述的一种高导热的止水回填料，其特征在于：步骤A
‑
1中，纳米石墨烯、纳米金刚石、碳纳米管的重量比为(4
‑
5):1:(8
‑
12)。3.根据权利要求1所述的一种高导热的止水回填料，其特征在于：所述改性膨胀珍珠岩还进行包覆处理，所述包覆液由可再分散性乳胶粉、多壁碳纳米管、丙烯酸树脂乳液、EVA乳液和水灰比为0.6
‑
0.8的水泥净浆复配而成。4.根据权利要求3所述的一种高导热的止水回填料，其特征在于：包覆液各组分重量百分比如下：可再分散性乳胶粉2
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4%、多壁碳纳米管5
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8%、丙烯酸树脂乳液30
‑
40%、EVA乳液35
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40%、余量为水泥净浆。5.根据权利要求3所述的一种高导热的止水回填料，其特征在于：包覆液的添加量与改性膨胀珍珠岩的重量比为(1.2<...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹俊峰，王浩，汪俊，余旺盛，陈海，韩云飞，
申请(专利权)人：上海市地矿工程勘察集团有限公司，
类型：发明
国别省市：