【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料，涉及一种高导热率高延性地聚合物复合材料与能源桩。
技术介绍
1、近几十年来，全球温室气体排放被怀疑导致极端天气和海平面上升，正逐渐成为国际社会关注的问题。在此背景下，风能、水能、海洋能、地热能等可再生能源的开发和应用得到了大力发展。由于地热能不容易受到环境和气候变化的影响，它有望在能源转型中发挥重要作用。从理论上讲，地热能是指来自地核岩石和地热流体的能量。它最初来自地球的形成以及放射性物质数亿年的衰变。地热资源在地壳板块交界区十分丰富，如中国、日本、新西兰和美国西部等。目前全球地热能利用量已经达到15000m双we,而进一步提高地热能的开采效率仍需努力。
2、能源桩的热能传导主要靠传导的方式。热传导把高温热源的热量传递给温度较低的被加热物体，必须需要固体作为介质。但混凝土是脆性材料，在混凝土能源桩的安装使用过程中很容易出现破损导致混凝土出现裂缝剥落。这就使得导热介质不连贯，降低导热效率。地聚合物是由无机铝硅酸盐聚合物组成的内陶瓷材料，其性能远超过水泥，而且工业废物的大量使用大大减少了碳排放。
3、如中国专利cn202310075382.3公开一种高导热率低碳能源桩及其制造方法，其中高导热率低碳能源桩包括桩体，桩体采用高导热率低碳地聚合物混凝土浇筑而成，桩体内部设置有螺旋箍筋及若干根u型交换液管道，若干根u型交换液管道均固定连接在螺旋箍筋的内侧壁上；其中，所述高导热率低碳地聚合物混凝土包括粗骨料、胶凝材料、细骨料和碱激发液，所述细骨料及所述胶凝材料的总质量与碱激发液的比例为1kg：2
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了提供一种高导热率高延性地聚合物复合材料与能源桩，其具备高延性和环保性，同时保持高强度等。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术的技术方案之一提供了一种高导热率高延性地聚合物复合材料，包括以下重量份数的原料组分：细骨料20～30份、胶凝材料70份、铜粉0～10份、pva纤维和碱激发液，其中，所述pva纤维的体积掺量(外掺量)为0～2％，细骨料、胶凝材料和铜粉的总质量与碱激发液的添加量配比为1kg：250-360ml。此处，当铜粉、pva纤维的添加量为0时，表示此成分不添加。优选的，铜粉与pva纤维的添加量不为0。
4、进一步的，所述细骨料包括质量比为(5-15)：(15-25)的碳化硅颗粒与石英砂。
5、更进一步的，所述碳化硅颗粒为8000目，密度3.2g/cm3，黑色，热传导系数约为150w(m·k)。
6、更进一步的，所述的石英砂的比重2.66g/cm3，容量1.75g/cm3，莫氏硬度7.5。
7、进一步的，所述胶凝材料包括质量比为30:20:13.1:6.9的偏高岭土、矿渣、粉煤灰和硅灰。
8、更进一步的，所述偏高岭土的含水量<0.3，ph值6.3，吸油量(100g质量颜(填)料颗粒绝对表面被油完全浸湿所需油料的数量为)60。
9、更进一步的，所述矿渣为市售s95级矿粉，密度3g/cm3，比表面积465m2/kg，流动度比110％，7天活性指数78％。
10、更进一步的，所述粉煤灰为i级钙灰，cao含量不低于10％。
11、进一步的，所述碱激发液由硅酸钠溶液与氢氧化钠溶液按照4:6的溶液质量比复配而成，其中，所述硅酸钠溶液由sio2与na2o按摩尔质量比1.25:1配制而成。
12、本专利技术的技术方案之二提供了一种高导热率高延性能源桩，包括以如上任一所述的高导热率高延性地聚合物复合材料所浇筑而成的桩体，以及设置在所述桩体内部的螺旋箍筋与若干交换液管道。
13、进一步的，所述交换液管道为双w型交换液管道。相比于在先申请专利cn202310075382.3中所述的u型管配置，本专利技术采用了创新的双w型交换液管道设计。此种设计的显著特点在于双w型交换液管道被牢固地固定于螺旋箍筋内部，并与之紧密相连。这一结构安排有望显著增强整个能源桩的结构稳定性，使其在面对外部应力时表现出更优越的抗变形能力，同时降低了管道移位或损伤的潜在风险。同时，双w型交换液管道的设计促成了液体与高延性聚合物桩身的更广泛接触。相对于传统的u型管道，双w型管道提供了更大的热交换面积，从而促进了热能传输的效率。这种扩大的接触面积对于热能的有效传递至关重要。此外，双w型管道的设计亦有利于能源桩内部热量的均匀分布，这对于保持桩体的结构完整性和功能性至关重要。均匀的热分布可预防热点的产生，从而避免由于局部过热而导致的材料性能降低或损坏。这种热分布的均衡化是传统u型管道所难以实现的，因为u型管道的简单弯曲形状在某种程度上限制了其接触面积和热分布的均匀性。本专利技术中的双w型交换液管道设计不仅提升了能源桩的结构稳定性和抗应力能力，而且通过扩大热交换面积和优化热分布，有效提高了热传递效率，展现了其在能源桩应用中的独创性和优越性。
14、进一步的，所述交换液管道为de25hdpe换热管，密度950kg/m3，导热系数0.4w/(m·k)，比热容1600j/kg·k。
15、本专利技术的技术方案之三提供了一种高导热率高延性能源桩的制备方法，包括以下步骤：
16、(1)称取细骨料、铜粉与胶凝材料放入搅拌机中混合均匀，再加入碱激发液，得到聚合物浆体；
17、(2)往聚合物浆体中均匀加入pva纤维，充分混合，得到高导热率高延性地聚合物复合材料；
18、(3)将交换液管道固定在在螺旋箍筋内侧，通过吊装将螺旋箍筋连同交换液管道一起插入桩孔中；
19、(4)往桩孔中添加高导热率高延性地聚合物复合材料形成桩体，进行养护，得到高导热率高延性能源桩。
20、进一步的，步骤(2)中，得到的高导热率高延性地聚合物复合材料的塌落度保持在80mm。
21、进一步的，步骤(4)中，养护过程为：常温常湿下养护28天。
22、与现有技术相比，本专利技术制备出的高导热率高延性地聚合物复合材料在降低水泥使用率的同时添加铜粉，在地聚合物复合材料内部形成有效的铜导热通道，提高了高延性地聚合物复合材料的有效导热系数，从而保证高延性能源桩的换热效率，且制备简单。
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1.一种高导热率高延性地聚合物复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料组分：细骨料20～30份、胶凝材料70份、铜粉0～10份、PVA纤维和碱激发液，其中，所述PVA纤维的体积掺量为0～2％，细骨料、胶凝材料和铜粉的总质量与碱激发液的添加量配比为1kg：250-360mL。
2.根据权利要求1所述的一种高导热率高延性地聚合物复合材料，其特征在于，所述细骨料包括质量比为(5-15)：(15-25)的碳化硅颗粒与石英砂。
3.根据权利要求2所述的一种高导热率高延性地聚合物复合材料，其特征在于，所述碳化硅颗粒为8000目，密度3.2g/cm3，黑色，热传导系数约为150双W(m·K)；
4.根据权利要求1所述的一种高导热率高延性地聚合物复合材料，其特征在于，所述胶凝材料包括质量比为30:20:13.1:6.9的偏高岭土、矿渣、粉煤灰和硅灰。
5.根据权利要求4所述的一种高导热率高延性地聚合物复合材料，其特征在于，所述偏高岭土的含水量<0.3，pH值6.3，吸油量60；
6.根据权利要求1所述的一种高导热率高延性地聚合
7.一种高导热率高延性能源桩，包括以如权利要求1-6任一所述的高导热率高延性地聚合物复合材料所浇筑而成的桩体，以及设置在所述桩体内部的螺旋箍筋与若干交换液管道。
8.根据权利要求7所述的高导热率高延性能源桩，其特征在于，所述交换液管道为De25HDPE换热管，密度950kg/m3，导热系数0.4W/(m·K)，比热容1600J/kg·K。
9.根据权利要求7所述的一种高导热率高延性能源桩的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种高导热率高延性能源桩的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，得到的高导热率高延性地聚合物复合材料的塌落度保持在80mm；步骤(4)中，养护过程为：常温常湿下养护28天。
...【技术特征摘要】
1.一种高导热率高延性地聚合物复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料组分：细骨料20～30份、胶凝材料70份、铜粉0～10份、pva纤维和碱激发液，其中，所述pva纤维的体积掺量为0～2％，细骨料、胶凝材料和铜粉的总质量与碱激发液的添加量配比为1kg：250-360ml。
2.根据权利要求1所述的一种高导热率高延性地聚合物复合材料，其特征在于，所述细骨料包括质量比为(5-15)：(15-25)的碳化硅颗粒与石英砂。
3.根据权利要求2所述的一种高导热率高延性地聚合物复合材料，其特征在于，所述碳化硅颗粒为8000目，密度3.2g/cm3，黑色，热传导系数约为150双w(m·k)；
4.根据权利要求1所述的一种高导热率高延性地聚合物复合材料，其特征在于，所述胶凝材料包括质量比为30:20:13.1:6.9的偏高岭土、矿渣、粉煤灰和硅灰。
5.根据权利要求4所述的一种高导热率高延性地聚合物复合材料，其特征在于，所述偏高岭土的含水量<0.3，ph值6.3...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘焘瑞，孙晟焱，岑昌宇，蒋梦宇，顾嘉铭，袁钰瑾，张林锋，王瑛凡，丁伯银，蔡景明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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