一种导电混凝土及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及建筑材料【技术领域】，特别是一种导电混凝土及其制备方法，包括以下成分：包碳不锈钢纤维?1-10份；42.5R复合硅酸盐水泥?10-30份；标准河砂?10-30份；硅灰?1-5份；甲基纤维素?0.1-5份；聚醚消泡剂GPE?0.1-3份；去离子水--------------?5-30份；碎石子?2-8份；本发明的混凝土抗折强度和抗压强度能够达到现有技术的最好水平，同时其电阻率却远远优于现有水平，且不需昂贵设备，工艺流程简单，生产成本低，更适合推广应用。
【专利说明】一种导电混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑材料【技术领域】，特别是一种导电混凝土及其制备方法。
【背景技术】
[0002]导电混凝土是在普通混凝土中添加一定含量的导电组分材料，由胶凝材料、导电材料、介电骨料和水等组分，按照一定配合比混合凝结而成的新型水泥基复合材料，具有规定的电性能和一定的力学性能的新型混凝土。导电混凝土既有结构材料的特点，又具有导电性和机敏特性，使得混凝土不仅作为一种结构材料使用，而且在电工、工业防静电、建筑采暖、电加热器、电力设备接地工程以及重大土木基础设施等方面具有重要作用。
[0003]石墨是良好的较易获取的无机材料，它不仅具有良好的导电性(含碳量大于80%，其电阻率通常不大于0.5Ω.cm)、导热性，还具有化学性质稳定、耐酸碱、抗氧化性好等优点。因此，现有的导电混凝土通常采用石墨作导电材料。但是，石墨粉末需要较高掺量才能使混凝土具有较强的导电性能，而混凝土的强度随着石墨粉的掺量增加而快速下降。
[0004]钢纤维具有提高混凝土的抗拉、抗弯、抗剪等力学性能的优点，同时作为金属也可以发挥其导电功能，然而，随着时间的延长，钢纤维混凝土由于其的高碱性环境，金属易产生钝化膜，导致混凝土的电阻率明显增大。
[0005]公布号为CN 103102092 A的发明专利公开了一种混凝土改性剂及混凝土，包括:碳纳米管10~80重量份；水泥和/或水泥的主料2~7重量份；丙烯酸乳液5~10重量份。该发明采用碳纳米管作为导电材料，添加少量即可获得较好的电性能改善效果，且对于混凝土的机械性能、冲击电流耐受性能等影响较小。其制备的混凝土干燥条件下电阻率可小于1.64Ω.m,抗折强度可达到8.9MPa,抗压强度可达到44.1MPa。该发明虽然能解决现有导电混凝土的上述问题，但是由于碳纳米管的轴向到性能较好，而其径向到性能则非常差。常规的方法很难保持其均沿轴向排列，因此其电阻率较高，导电性能较差。若为了保证其导电性能，将其加入混凝土时，需要将碳纳米管的全部沿轴向排列，这就大大增加了制备工艺的难度，导致成本增加，难以推广应用。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种制备工艺简单且导电性好、耐腐蚀、强度高的导电混凝土及其制备方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案:
一种导电混凝土，按重量百分比计，包括以下成分:
包碳不锈钢纤维ι-?ο份；
42.5R复合硅酸盐水泥 10-30份；
标准河砂10-30份；
硅灰1-5份；
甲基纤维素0.1-5份；聚醚消泡剂GPE0.1-3份；
去尚子水5-30份；
碎石子2-8份。
[0008]上述导电混凝土制备方法，包括以下步骤:
a.包碳不锈钢纤维的制备:将不锈钢纤维和碳前驱物按照10-5:1的质量比投料，并超声或机械搅拌分散均匀，采用水热法，反应温度为100-300°C，反应时间为l_5h ；
b.将甲基纤维素、包碳不锈钢纤维和去离子水放入搅拌机中低速搅拌；
c.待步骤b中的溶液充分搅拌均匀并分散后，加入水泥、硅灰、去离子水，并将搅拌机置于高速搅拌状态，直至包碳不锈钢纤维、石墨等均匀分散在水泥胶砂中；
d.然后将将步骤C得到的水泥胶砂浇注成模，并放入标准养护室中养护24小时后脱模，即得半成品；
e.保持半成品表面湿润，养护至规定龄期后，即得导电混凝土成品。
[0009]进一步，所述步骤a中碳前驱物为:麦芽糖、葡萄糖、纤维素、壳聚糖中的一种或多种。
[0010]进一步，所述步骤a中，在水热反应过程中，加入丙烯酸，丙烯酸的添加体积为反应液体积的1%-10%。
[0011]进一步，所述不锈钢纤维的长度约为35mm，直径为0.5mm。
[0012]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
1.本发明采用包碳不锈钢纤维作为导电材料；包碳不锈钢纤维为表面包覆碳了前驱物为麦芽糖、葡萄糖、纤维素中的一种或多种的不锈钢纤维；由于其表面被碳化物覆盖，可以有效隔绝腐蚀源与金属接地体的接触，同时具备优秀的导电性能，确保了接地体能够维持良好的接地引流效果，并且不影响混凝土的强度；实验结果表明，本发明混凝土干燥情况下电阻率可小于0.5Ω.πι，抗折强度可达到8.6MPa，抗压强度可达到43.9MPa ;即本发明的混凝土的抗压强度和抗折强度能与公布号为CN 103102092 A的发明专利公开的混凝土保持一致，但是电阻率却远远小于其能达到的最小值，因此导电效果更好；
2.本发明采用甲基纤维素起分散剂作用，能降低液一液和固一液间的界面张力，使包碳不锈钢纤维可以均匀的分散在混凝土当中，使其在水泥中形成稳定的悬浮体，避免了包碳不锈钢纤维团聚或者因搁置而分者的现象，确保导电性能更加稳定。
[0013]3.本发明的导电混凝土的原料才来源广泛，价格低廉；并且制备过程在常压下进行，并且大多通过搅拌完成，不需昂贵设备，工艺流程简单，生产成本低。
[0014]4.丙烯酸能提高不锈钢纤维表面的羧基含量，羧基是亲水性物质，与水泥具有良好的浸润作用，能显著改善目前不锈钢纤维与水泥的相容性差的问题，降低不锈钢纤维与水泥之间的界面张力，从而提高导电混凝土的抗压、抗折性能和导电性能。
【具体实施方式】
[0015]本发明的导电混凝土的各组分原料药的重量分配比如下:
【权利要求】
1.一种导电混凝土，其特征在于，按重量百分比计，包括以下成分: 包碳不锈钢纤维1-10份； 42.5R复合硅酸盐水泥 10-30份； 标准河砂10-30份； 娃灰1-5份； 甲基纤维素0.1-5份； 聚醚消泡剂GPE0.1-3份； 去尚子水5-30份； 碎石子2-8份。
2.上述导电混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: a.包碳不锈钢纤维的制备:将不锈钢纤维和碳前驱物按照10-5:1的质量比投料，并超声或机械搅拌分散均匀，采用水热法，反应温度为100-300°C，反应时间为l_5h ； b.将甲基纤维素、包碳不锈钢纤维和去离子水放入搅拌机中低速搅拌； c.待步骤b中的溶液充分搅拌均匀并分散后，加入水泥、硅灰、去离子水，并将搅拌机置于高速搅拌状态，直至包 碳不锈钢纤维、石墨等均匀分散在水泥胶砂中； d.然后将将步骤C得到的水泥胶砂浇注成模，并放入标准养护室中养护24小时后脱模，即得半成品； e.保持半成品表面湿润，养护至规定龄期后，即得导电混凝土成品。
3.如权利要求2所述的导电混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤a中碳前驱物为:麦芽糖、葡萄糖、纤维素和壳聚糖中的一种或多种。
4.如权利要求2所述的导电混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，在水热反应过程中加入丙烯酸，丙烯酸的添加体积为反应液体积的1%_10%。
5.如权利要求2所述的导电混凝土的制备方法，其特征在于，所述不锈钢纤维的长度约为35mm,直径为0.5mm。
【文档编号】C04B111/94GK103664095SQ201310565755
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】李剑, 李勇, 袁涛, 王谦, 杨丽君, 吴高林, 廖瑞金, 陈超, 司马文霞, 杨庆, 黄正勇 申请人:重庆大学, 国网重庆市电力公司电力科学研究院