一种导电混凝土的制备方法及应用方法

本发明涉及一种混凝土的导电技术，属于混凝土领域，尤其涉及一种导电混凝土的制备方法及应用方法。

背景技术：

1、混凝土是在建筑、土木工程建设中广泛使用的最重要的无机非金属材料之一，因为其独特的特性，例如可靠的强度，耐用性，可移动性与成本低等，但是，混凝土较差的导电性限制了其在机械传感、湿度传感、裂纹检测或焦耳加热等领域的应用，尤其是在智能建筑材料方面的发展。

2、为提升混凝土的导电性，现有技术中存在将导电填充物（如碳纤维）引入混凝土以获得碳纤维基混凝土的技术，但这种添加碳纤维的技术存在以下缺陷：

3、（1）、碳纤维基混凝土导电性能提升有限，其最低电阻依旧过高（即使再添加更多的碳纤维，也不会突破渗透阈值），难以在电热转换等领域使用；

4、（2）、碳纤维的成本过高，获取碳纤维基混凝土需要添加过高的碳纤维，极大的提升了制作成本。

5、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中存在的导电性能提升有限、制作成本较高的缺陷与问题，提供一种导电性能提升较佳、制作成本较低的导电混凝土的制备方法及应用方法。

2、为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种导电混凝土的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：先将可膨胀石墨、混凝土原料、碳纤维混合均匀以得到初始混合物，再在初始混合物中加入水进行搅拌以得到混凝土浆料，然后对混凝土浆料进行固化以得到固化体，再对固化体进行加热以使可膨胀石墨发生膨胀，从而得到所述的导电混凝土，且加热的温度为200℃—600℃。

3、所述对固化体进行加热的结束标准为：导电混凝土的电阻不再变化。

4、所述可膨胀石墨的用量占混凝土原料重量的1wt%—10wt%。

5、所述可膨胀石墨的大小为0.1mm—1mm。

6、所述碳纤维的用量占混凝土原料重量的1wt%—3wt%。

7、所述碳纤维为短切碳纤维，长度为1mm—5mm。

8、所述将可膨胀石墨、混凝土原料、碳纤维混合均匀以得到初始混合物是指：先将可膨胀石墨、混凝土原料通过球磨的方式进行均匀混合，再将球磨后的所得物与碳纤维通过搅拌的方式进行均匀混合，以得到初始混合物。

9、所述对混凝土浆料进行固化以得到固化体是指：将混凝土浆料静置在常温下3—30天以得到固化体。

10、所述初始混合物中，可膨胀石墨的用量为碳纤维重量的二至五倍。

11、一种导电混凝土的应用方法，所述导电混凝土依据上述制备方法所得；

12、所述应用方法包括：将所述导电混凝土作为发热体，该发热体的应用领域为室内气候控制、路面除冰或烹饪中的任意一种。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

14、1、本发明一种导电混凝土的制备方法及应用方法中，先将可膨胀石墨、混凝土原料、碳纤维混合均匀，再加水进行搅拌混合以得到混凝土浆料，然后对混凝土浆料进行固化以得到固化体，最后对固化体进行加热（即热处理），以使可膨胀石墨发生膨胀，从而获得最终的导电混凝土，其中，当可膨胀石墨发生膨胀时，可膨胀石墨的体积增大，能够桥联相邻的碳纤维，从而形成新的导电通路，获得数量更多、覆盖范围更广泛的导电通路，极大的降低了混凝土的电阻，提升了导电性能，此外，可膨胀石墨价格极为低廉，因而，可膨胀石墨的添加能够降低碳纤维的使用，降低制作成本，即使碳纤维的用量不变，额外添加的可膨胀石墨，也利于突破碳纤维的渗透阈值，提升整体的性价比。因此，本发明不仅导电性能提升较佳，而且制作成本较低。

15、2、本发明一种导电混凝土的制备方法及应用方法中，在制备时，会增加碳纤维以提升导电性能，同时，碳纤维的增加也会提升混凝土的机械性能，此外，混凝土在固化过程中，会形成一定的气泡以及空隙，该些气泡与空隙会致使机械性能下降，但在本设计中，当可膨胀石墨经热处理膨胀之后，增大的体积会使部分气孔或空隙被占据，消除这些气孔或空隙的缺陷，从而提升混凝土整体的机械强度。因此，本发明能提升机械性能。

16、3、本发明一种导电混凝土的制备方法及应用方法中，在进行热处理之前，需要对混凝土浆料进行固化，而不是直接热处理，其原因在于：混凝土的固化需要一定的水分，如果直接对混凝土浆料进行热处理，会导致水分很快消耗光，不利于最终混凝土的成型，甚至会裂开，机械强度大为降低。因此，本发明能确保较强的机械性能。

技术特征：

1.一种导电混凝土的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种导电混凝土的制备方法，其特征在于：所述对固化体进行加热的结束标准为：导电混凝土的电阻不再变化。

3.根据权利要求1或2所述的一种导电混凝土的制备方法，其特征在于：所述可膨胀石墨的用量占混凝土原料重量的1wt%—10wt%。

4.根据权利要求3所述的一种导电混凝土的制备方法，其特征在于：所述可膨胀石墨的大小为0.1mm—1mm。

5.根据权利要求1或2所述的一种导电混凝土的制备方法，其特征在于：所述碳纤维的用量占混凝土原料重量的1wt%—3wt%。

6.根据权利要求1或2所述的一种导电混凝土的制备方法，其特征在于：所述碳纤维为短切碳纤维，长度为1mm—5mm。

7.根据权利要求1或2所述的一种导电混凝土的制备方法，其特征在于：所述将可膨胀石墨、混凝土原料、碳纤维混合均匀以得到初始混合物是指：

8.根据权利要求1或2所述的一种导电混凝土的制备方法，其特征在于：所述对混凝土浆料进行固化以得到固化体是指：将混凝土浆料静置在常温下3—30天以得到固化体。

9.根据权利要求1或2所述的一种导电混凝土的制备方法，其特征在于：所述初始混合物中，可膨胀石墨的用量为碳纤维重量的二至五倍。

10.一种导电混凝土的应用方法，其特征在于：所述导电混凝土依据上述权利要求1或2制备所得；

技术总结
一种导电混凝土的制备方法，包括以下步骤：先将可膨胀石墨、混凝土原料、碳纤维混合均匀以得到初始混合物，再在初始混合物中加入水进行搅拌以得到混凝土浆料，然后对混凝土浆料进行固化以得到固化体，再对固化体进行加热以使可膨胀石墨发生膨胀，从而得到所述的导电混凝土，且加热的温度为200℃—600℃。本设计不仅导电性能提升较佳，制作成本较低，而且能提升机械性能，应用范围较广，如室内气候控制、路面除冰或烹饪领域。

技术研发人员：李岱祺,吴海平,吴静,李建强
受保护的技术使用者：武汉纺织大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11