[发明专利]敷设电缆用回填土

说明书

本发明属低热阻介质材料，专用于填充电缆沟，以降低电缆周围介质的热阻，确保电缆有足够的传输容量。

直埋式电缆周围介质（土壤）的水份常受电缆运行温度的影响而减少，从而导致介质热阻增加，致使电缆传输容量下降，甚至导致电缆热击穿而损坏。为保证电缆有足够的传输容量，必须对电缆沟中介质的热阻加以控制，一般控制其介质的热阻系数在100～120℃-cm/w左右，传统作法是在电缆沟内（即电缆周围）填入具有一定热阻系数的介质（称回填土），通用回填土采用仔细筛选后的砂石或用黄砂和水泥混合而成。砂石干燥状态的热阻系数约为300～400℃-cm/w。适当品质的黄砂与水泥混合配制的回填土，可以达到较低的热阻系数，但单纯的黄砂与水泥混合配制的回填土，若水泥含量较高，热阻系数较小，但硬度较高，不便电缆的维护运行;若水泥含量较少，则热阻系数较高，不能满足电缆的热性能要求，另外还在土壤中伴合氯化钙与硅酸钠混合的硅胶类化学石灰，膨润土等物质，可减少土壤水份迁移，热阻系数不增加，但成本太高，不能大量推广使用。

研究表明，土壤的物理状态，诸如干燥、潮湿、疏松、密实程度对其热阻系数有着直接的影响。

土壤的热阻系数取决于单位体积中固态（土粒）S、液态（水份）l和气态（空隙）a各成份的比例及各成份本身热阻系数的大小。土壤的热阻系数P是空隙率G和饱和度h的函数，即：

P＝f（G.h）

G＝a+l

h＝l/G＝l/（a+l）

式中：P-土壤的热阻系数

a-单位体积土壤中空气的占有体积

l-单位体积土壤中水份的占有体积

G-空隙率，即单位体积土壤中空隙（空气和水份）的占有体积

h-饱和度，即单位体积土壤中空隙内水份的占有体积

从上式可看出，土壤的热阻系数很大程度上决定于土壤中水份和空气的占有比例的大小。水份静态的热阻系数约为170℃-cm/w，空气的热阻系数约为3900℃-cm/w。因此，回填土的热阻率大小取决于空隙率的大小，又由于碎石、卵石颗粒体积较大，颗粒之间气隙也较大，这些气隙可用砂粒填充，砂粒的体积较小，颗粒间的气隙体积也较小（气隙率并不少）。因此，用颗粒更小的粉煤灰、钢渣粉或水泥来填充，这样使整个的回填土的气隙率减到最小的程度，因而降低了热阻率。欲减少土壤的热阻系数可采用维持土壤中水份含量，即防止水份迁移的办法，或用具有稳定低热阻系数的介质填充空隙的办法来解决，美国专利US4482271提出的石蜡和砂混合的新型回填土和德国专利DE2737873均采用维持土壤中水份含量的技术路线，这样虽解决了防止水份迁移，保持热阻系数稳定，便于电缆维修等问题，但仍因成本高，难以推广使用。英国专利GB2049919A提出了一种增加回填材料导热系数的方法，其回填土中的低热阻系数物质为铁矿石、玻璃珠和石墨，这些物质虽能降低回填土热阻系数，但属于工业上的原材料，价格高，回而回填土的成本也较大，另外，如回填土中的铁矿石含量较多，在运行的电缆周围会产生一定的磁损耗，固化后产生断裂等问题，影响电缆的安全运行。

众所周知，黄砂的热阻系数受其产地、品质的影响很大，表1、表2为国产细黄砂、中黄砂与不同比例的水泥混合配制成回填土的热阻系数。（表1、表2见文后）

由表1、表2可见，国产细黄砂、中黄砂与水泥混合配制的回填土的热阻系数大部分均在200℃-cm/w以上，达不到120℃-cm/w的通用要求，虽采用一定品质的粗黄砂与水泥配制能得到热阻系数约为120-cm/w的回填土，但符合要求的粗黄砂市上很少有售，可见结合国情开发原材料来源广泛、价廉的回填土显得更加迫切。

本发明的目的就在于克服现有回填土存在的问题，提出一种材料来源广泛、价廉、热阻系数稳定且低于120℃-cm/w的回填土。

由上分析，为完成所提出的发明任务，本发明采用了以下技术方案。

用具有稳定低热阻系数且价格低廉的介质（如碎石、卵石、粉煤灰、钢渣粉、水泥、水泥与粉煤灰的组合物、水泥与钢渣粉的组合物、粉煤灰与钢渣粉组合物等）填充黄砂中的空隙，以得到稳定低热阻系数的回填土。

以下结合研究实例对发明的进行详细说明：

表3、表4、表5为水泥、粉煤灰、钢渣粉的化学成份。