專利名稱：：一種智能砌塊及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，特別涉及一種智能砌塊及制備方法。
背景技術(shù)：
：碳纖維智能砌塊是在砌塊中分散均勻地加入短切碳纖維以及其它添加劑制成的材料。利用這種材料對(duì)電流的敏感性，使砌塊成為一種具有自感知和記憶、自適應(yīng)、自修復(fù)特性的多功能材料。通過(guò)智能砌塊可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的情況，滿足結(jié)構(gòu)自我安全檢測(cè)需要，防止結(jié)構(gòu)潛在的脆性破壞。碳纖維可以使砌塊的力學(xué)性能得到很好的改良，比如提高基體的抗壓強(qiáng)度、韌性、抗拉強(qiáng)度和抗沖擊能力等。碳纖維作為導(dǎo)電材料可以改變材料的導(dǎo)電性和壓敏性，其中碳纖維的分布情況對(duì)材料的導(dǎo)電性和壓敏性的影響至關(guān)重要。影響碳纖維分布性的因素很多，主要有碳纖維的長(zhǎng)度、碳纖維的含量、分散劑、水灰比和攪拌工藝等。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的提供一種智能砌塊及制備方法。本發(fā)明原料配比如下碳纖維含量3份；膠凝劑高強(qiáng)石膏20份；分散劑聚酯改性聚硅氧烷2份；增塑劑灰硅粉0.8份；聚羧酸鹽減水劑0.2份；硅藻土27份；水4550份。本發(fā)明制作步驟包括(l)浸泡。將短切碳纖維在丙酮溶液中浸泡11.5h后取出烘干。(2)將硅藻土和石膏與水混合。在50%的總用水量中加入硅藻土和石膏，放入SB系列攪拌機(jī)攪拌3min，速度為3040r/min，然后提高轉(zhuǎn)速，速度為5060r/min，攪拌時(shí)間為2min。(3)配置分散劑溶液。在50%的總用水量中加入羧甲基纖維素。(4)將碳纖維加入到分散劑。將碳纖維加入到分散劑溶液中，放入行星式水泥膠砂攪拌機(jī)攪拌5min。(5)將碳纖維混合液加入硅藻土和石膏混合料，并依次加入硅微粉、聚羧酸鹽減水劑。(6)成型成型采用真空擠機(jī)，擠出壓力為68kg/cm2，真空度為-0.08MPa。尺寸根據(jù)需要而定。(7)養(yǎng)護(hù)制成的智能砌塊保溫養(yǎng)護(hù)24h28h，溫度為25°C。(8)貼電極。將銅粉導(dǎo)電膠均勻涂在砌塊表面上，為方便連接導(dǎo)線，在表面中心粘貼一塊銅箔(25mmX25mm，厚度為0.4mm)，并在其上焊接引出線。本發(fā)明力學(xué)性能好，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)狀況情況。具體實(shí)施例方式根據(jù)下列方式制作智能砌塊。原料配比如下碳纖維含量3份；膠凝劑高強(qiáng)石膏20份；分散劑聚酯改性聚硅氧烷2份；增塑劑灰硅粉0.8份；聚羧酸鹽減水劑0.2份；硅藻土27份；水47份。原料作用如下表l為電阻率與碳纖維含量關(guān)系。當(dāng)碳纖維含量小于4，電阻率隨碳纖維含量增加明顯減少，即導(dǎo)電性顯著增大。在碳纖維含量較小時(shí)，碳纖維在智能砌塊中處于分散狀態(tài)，而相鄰碳纖維之間的距離較大，碳纖維之間不能形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，起導(dǎo)電作用主要成分是離子導(dǎo)電，所以智能砌塊的導(dǎo)電性比較差。隨著碳纖維的含量的增加，智能砌塊中碳纖維的搭結(jié)更加完全，形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，由離子導(dǎo)電變?yōu)殡娮訉?dǎo)電，所以電阻率在3份出現(xiàn)拐點(diǎn)。當(dāng)碳纖維含量大于4份，波動(dòng)很大。這是由于碳纖維含量過(guò)大，很難使其分散均勻。表1電阻率與碳纖維含量關(guān)系碳纖維含量123456789電阻率/(Q'cm)1100610220210206203263246215高強(qiáng)石膏具有很強(qiáng)的水化性能，與水混合后，高強(qiáng)石膏在水溶液溶解形成介穩(wěn)態(tài)溶液，在凝結(jié)硬化時(shí)從半水石膏水化形成二水石膏。分散劑聚酯改性聚硅氧烷具有很好的親水性，它加入后可顯著降低水的表面能，增加水溶液的粘度，促使碳纖維能夠隨著溶液一齊流動(dòng)，從而提高纖維的分散性，進(jìn)而能促進(jìn)纖維在水中的分散，聚酯改性聚硅氧烷能夠在碳纖維表面形成一種薄膜，阻止已經(jīng)分散的碳纖維由于相互之間的靜電作用而重新聚集成團(tuán)。硅微粉會(huì)改善混合料溶液的粘性，有利于碳纖維的分散均勻?；夜璺郾旧砘旧吓c水不發(fā)生水化作用，但它能夠在石膏等化合物的激發(fā)作用下發(fā)生二次水化反應(yīng)而生成具有膠凝性的產(chǎn)物；其次是因?yàn)楣璺鄣奈⒓咸匦裕粌H自身可以填充智能砌塊中的有害孔，其二次水化產(chǎn)物也可以填充智能砌塊中的有害孔，從而改善智能砌塊的孔隙結(jié)構(gòu)。聚羧酸鹽減水劑可以提高混凝土的流變性及可塑性，增強(qiáng)制品強(qiáng)度。硅藻土孔隙率高，適宜于碳纖維的分散。表2為電阻值變動(dòng)系數(shù)與水用量關(guān)系，表中顯示小于45份內(nèi)電阻值變動(dòng)系數(shù)較大，即碳纖維在智能砌塊中的分散性較差，當(dāng)水灰比大于45份電阻值變動(dòng)系數(shù)較小，即碳纖維的分散性有了很大的改善，超過(guò)45份后，智能砌塊的電阻值變動(dòng)系數(shù)變化不大，4即碳纖維的分散性沒多大的改善?？紤]到水摻和量越大，砌塊強(qiáng)度會(huì)降低，故物料與水比值為4550份。表2電阻值變動(dòng)系數(shù)與水用量關(guān)系<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>摻水量越大，混合料流動(dòng)性較大時(shí)，纖維在基體中分散的阻力減少，因此纖維容易分散開；摻水量過(guò)小，混合料的流動(dòng)性較低時(shí)，纖維移動(dòng)的摩擦阻力增大，因此纖維不僅難于均勻分散，而且易于起團(tuán)；摻水量較大時(shí)，碳纖維分散均勻，因此分散均勻的碳纖維使得智能砌塊電阻值變動(dòng)系數(shù)變化不大。制作步驟包括(l)浸泡。將短切碳纖維在丙酮溶液中浸泡11.5h后取出烘干。(2)將硅藻土和石膏與水混合。在50%的總用水量中加入硅藻土和石膏，放入SB系列攪拌機(jī)攪拌3min，速度為3040r/min，然后提高轉(zhuǎn)速，速度為5060r/min，攪拌時(shí)間為2min。SB系列攪拌機(jī)具有無(wú)極調(diào)速、變速攪拌的特點(diǎn)。剛加入碳纖維時(shí)，由于稠度大、阻力大，所以采用低速攪拌；一段時(shí)間后，粘度和稠度降低，轉(zhuǎn)速升為中速，以增加對(duì)混合料的分散力，使混合料呈細(xì)微狀懸浮，保持混合料穩(wěn)定。另外，SB系列攪拌機(jī)通過(guò)內(nèi)部機(jī)構(gòu)的改變，使其攪拌力由剪切為主改為揉和為主，有利于混合料混合均勻。(3)配置分散劑溶液。在50%的總用水量中加入羧甲基纖維素。(4)將碳纖維加入到分散劑聚酯改性聚硅氧烷。將碳纖維加入到分散劑溶液中，放入行星式水泥膠砂攪拌機(jī)攪拌5min。制備智能砌塊的攪拌機(jī)是行星式水泥膠砂攪拌機(jī)，葉片可以在攪拌筒內(nèi)各個(gè)方向不停的攪動(dòng)，并拋擲和沖擊物料，尤其是在高速狀態(tài)下，物料更容易被打散，使其均勻拌和，在攪拌機(jī)中，碳纖維不易相互纏結(jié)在一齊。分散劑聚酯改性聚硅氧烷吸水性強(qiáng)，且隨著攪拌時(shí)間的延長(zhǎng)，分散劑溶液會(huì)逐漸變得粘稠。同時(shí)由于試驗(yàn)采用的是邊攪拌邊添加碳纖維的方式，因此，攪拌時(shí)間的控制顯得特別重要，碳纖維必須在溶液變粘稠之前添加完畢。(5)將碳纖維混合液加入硅藻土和石膏混合料，并依次加入硅微粉、聚羧酸鹽減水劑。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)投料順序?qū)τ谔祭w維的分散性具有很大的影響，按照上述投料順序，可以看出碳纖維在硅微粉溶液中分散成絲狀。(6)成型成型采用真空擠機(jī)，擠出壓力為68kg/cm2，真空度為-0.08MPa。尺寸為390X190X190mm。[OOM](7)養(yǎng)護(hù)制成的智能砌塊保溫養(yǎng)護(hù)2428h，溫度為25。C。(8)貼電極。將銅粉導(dǎo)電膠均勻涂在砌塊表面上，為方便連接導(dǎo)線，在表面中心粘貼一塊銅箔(25mmX25mm，厚度為0.4mm)，并在其上焊接引出線。權(quán)利要求一種智能砌塊，其原料配比如下碳纖維含量3份；膠凝劑高強(qiáng)石膏20份；分散劑聚酯改性聚硅氧烷2份；增塑劑灰硅粉0.8份；聚羧酸鹽減水劑0.2份；硅藻土27份；水45～50份。2.—種智能砌塊制備方法，其特征包括以下制作步驟(1)浸泡。將短切碳纖維在丙酮溶液中浸泡11.5h后取出烘干。(2)混合。在50%的總用水量中加入硅藻土和石膏，放入SB系列攪拌機(jī)先低速攪拌再中速攪拌。(3)配置分散劑溶液。在50%的總用水量中加入羧甲基纖維素。(4)將碳纖維加入到分散劑。將碳纖維加入到分散劑溶液中，放入行星式水泥膠砂攪拌機(jī)攪拌。(5)將碳纖維混合液加入硅藻土和石膏混合料，并依次加入硅微粉、聚羧酸鹽減水劑。(6)成型成型采用真空擠機(jī)，擠出壓力為68kg/cm2，真空度為-O.OSMPa。尺寸根據(jù)需要而定。(7)養(yǎng)護(hù)制成的智能砌塊保溫養(yǎng)護(hù)2428h，溫度為25°C。(8)貼電極。將銅粉導(dǎo)電膠均勻涂在砌塊表面上，為方便連接導(dǎo)線，在表面中心粘貼一塊銅箔(25mmX25mm，厚度為0.4mm)，并在其上焊接引出線。3.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的智能砌塊制備方法，其特征是混合程序中低速攪拌速度為3040r/min，攪拌時(shí)間為3min;中速攪拌速度為5060r/min，攪拌時(shí)間為2min。4.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的智能砌塊制備方法，其特征是碳纖維加入到分散劑溶液后攪拌時(shí)間為5min。全文摘要本發(fā)明公開一種智能砌塊及制備方法。本發(fā)明原料配比如下碳纖維含量3份；膠凝劑高強(qiáng)石膏20份；分散劑聚酯改性聚硅氧烷2份；增塑劑灰硅粉0.8份；聚羧酸鹽減水劑0.2份；硅藻土27份；水45～50份。其特征是制作步驟包括(1)浸泡；(2)將硅藻土和石膏與水混合；(3)配置分散劑溶液；(4)將碳纖維加入到分散劑；(5)將碳纖維混合液加入硅藻土和石膏混合料，并依次加入硅微粉、聚羧酸鹽減水劑；(6)成型；(7)養(yǎng)護(hù)；(8)貼電極。本發(fā)明力學(xué)性能好，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)狀況情況。文檔編號(hào)C04B24/26GK101691793SQ200910145878公開日2010年4月7日申請(qǐng)日期2009年6月9日優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日發(fā)明者朱奎申請(qǐng)人:朱奎