專利名稱：耐腐蝕高強(qiáng)度導(dǎo)電混凝土及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電混凝土及其制備方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電混凝土是指由凝膠材料(通常為水泥)、導(dǎo)電材料、介電骨料(也稱為集料)、 水以及其他外加劑等組分，按照一定的配合比混合而成的復(fù)合材料。目前制備導(dǎo)電混凝土常用的導(dǎo)電填料主要有石墨、碳纖維、鋼纖維、鋼渣(屑)、炭黑、金屬及合金粉末等，除了碳纖維、鋼纖維外，其余碳質(zhì)導(dǎo)電介質(zhì)均對(duì)混凝土的強(qiáng)度均有較大影響，而普通鋼纖維、金屬粉末等材料容易銹蝕，導(dǎo)致其導(dǎo)電性能和強(qiáng)度隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而大幅下降。石墨是良好的較易獲取的無機(jī)材料，它不僅具有良好的導(dǎo)電性(含碳量大于80%， 其電阻率通常不大于0.5Ω · cm)、導(dǎo)熱性，還具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐酸堿、抗氧化性好等優(yōu)點(diǎn)。石墨粉末需要較高摻量才能使混凝土具有較強(qiáng)的導(dǎo)電性能，但混凝土的強(qiáng)度隨著石墨粉的摻量增加而快速下降。當(dāng)石墨摻量超過10%時(shí)，其抗壓強(qiáng)度降低到IOMPa以內(nèi)。利用普通鋼纖維、鋼渣(屑)、金屬粉末等導(dǎo)電填料制備的導(dǎo)電混凝土，雖然可以得到導(dǎo)電性較強(qiáng)的導(dǎo)電混凝土，但其缺點(diǎn)是耐腐蝕性差，一般在一年以后，由于金屬材料的銹蝕以及氧化，其電阻率可以增大到初始值的60倍以上，基本失去了導(dǎo)電性能，并且隨著時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，其導(dǎo)電性會(huì)進(jìn)一步降低。因此普通鋼纖維及金屬粉末都不宜用作導(dǎo)電混凝土的導(dǎo)電介質(zhì)。要將導(dǎo)電混凝土應(yīng)用到電力系統(tǒng)接地建設(shè)中，必須進(jìn)一步降低其電阻率、提高其抗壓強(qiáng)度以及抗腐蝕性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種耐腐蝕高強(qiáng)度導(dǎo)電混凝土及其制備方法，該導(dǎo)電混凝土電阻率低、導(dǎo)電性好，耐腐蝕，強(qiáng)度高。本發(fā)明的耐腐蝕高強(qiáng)度導(dǎo)電混凝土，該混凝土按重量份計(jì)包括以下組分 水泥 5(Γ150份；
集料50 150份；
石墨5 90份；
導(dǎo)電纖維廣30份； 水40 180份。進(jìn)一步，所述混凝土按重量份計(jì)包括以下組分 水泥 8(Γ120份；
集料80 120份；
石墨15 60份；
導(dǎo)電纖維 5 20份； 水70 150份。
4
進(jìn)一步，所述混凝土的組分及重量份數(shù)為 水泥 8(Γ120份；
集料80 120份；
石墨15 60份；
導(dǎo)電纖維 5 20份； 水70 150份；
硅微粉5 15份；
分散劑0. 1 2份。進(jìn)一步，所述導(dǎo)電纖維為不銹鋼纖維和碳纖維中的一種或兩種； 進(jìn)一步，所述導(dǎo)電纖維的直徑為4、微米，長(zhǎng)度為3飛毫米；
進(jìn)一步，所述集料為砂或/和石；
進(jìn)一步，所述分散劑為有機(jī)磷酸鹽類、聚羧酸類或纖維素類分散劑。本發(fā)明的耐腐蝕高強(qiáng)度導(dǎo)電混凝土的制備方法，包括以下步驟
1)將導(dǎo)電纖維置于水中充分?jǐn)嚢瑁?br> 2)在步驟1)得到的混合液中加入水泥和石墨，攪拌均勻；
3)在步驟2)得到的混合物中加入集料，攪拌均勻；
4)將步驟3)得到的水泥膠砂澆注成模；
5)脫模，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，即制成導(dǎo)電混凝土。進(jìn)一步，所述步驟1)中，先在水中溶解分散劑，再將導(dǎo)電纖維置于水中充分?jǐn)嚢瑁?進(jìn)一步，所述步驟2)中，在步驟1)得到的混合液中還加入有硅微粉。本發(fā)明的導(dǎo)電混凝土中，作為集料的砂、石優(yōu)選河沙、石子，石墨和導(dǎo)電纖維作為導(dǎo)電填料，硅微粉起輔助增強(qiáng)與分散作用，分散劑對(duì)導(dǎo)電填料有分散、擴(kuò)散作用；為了使導(dǎo)電填料，特別是導(dǎo)電纖維分散均勻、不團(tuán)聚，優(yōu)選方案為在導(dǎo)電混凝土中加入硅微粉和分散劑，且制備時(shí)，先在水中溶解分散劑，再將導(dǎo)電纖維置于水中充分?jǐn)嚢?，有利于?dǎo)電纖維的均勻分散，能提高混凝土的導(dǎo)電性能和力學(xué)強(qiáng)度。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明的導(dǎo)電混凝土以石墨和導(dǎo)電纖維為導(dǎo)電填料，利用石墨導(dǎo)電性能強(qiáng)、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，再加入導(dǎo)電纖維增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，特別是不銹鋼纖維和碳纖維，其增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的同時(shí)，導(dǎo)電性和耐腐蝕性都很好，所制備的導(dǎo)電混凝土具有電阻率低、導(dǎo)電性好，耐腐蝕、高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)；該混凝土可用于電力系統(tǒng)接地以及電磁屏蔽等，制成接地極可以取代傳統(tǒng)的金屬接地極。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中
圖1為本發(fā)明制備導(dǎo)電混凝土的模具結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為支架，2為緊固螺栓，3為側(cè)模，4為底模，5為網(wǎng)狀電極，6為導(dǎo)電混凝土。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
實(shí)施例1
按照以下重量份稱取原材料水泥50份，河沙50份，石墨5份，不銹鋼纖維1份(直徑為4、微米，長(zhǎng)度為3飛毫米)，水40份，硅微粉5份，分散劑0.1份。然后按照以下步驟制備導(dǎo)電混凝土
1)先在水中溶解分散劑，再將不銹鋼纖維置于水中充分?jǐn)嚢瑁?br> 2)在步驟1)得到的混合液中加入水泥、石墨和硅微粉，攪拌機(jī)快速(285士10轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌5-6分鐘，攪拌均勻；
3)在步驟2)得到的混合物中加入河沙，攪拌機(jī)快速(285士10轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌10-15分鐘，攪拌均勻；
4)將步驟3)得到的水泥膠砂澆注到如圖1所示的模具中成模；
5)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)M小時(shí)后脫模，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，即制成導(dǎo)電混凝土。經(jīng)測(cè)試，該導(dǎo)電混凝土的電阻率為0. 121 Ω · m,抗折強(qiáng)度為7. 5MPa,抗壓強(qiáng)度為 40.5MPa。實(shí)施例2
按照以下重量份稱取原材料水泥80份，河沙80份，石墨15份，碳纖維5份(直徑為 4、微米，長(zhǎng)度為3飛毫米)，水70份，硅微粉8份，分散劑0.5份。然后按照以下步驟制備導(dǎo)電混凝土
1)先在水中溶解分散劑，再將不銹鋼纖維置于水中充分?jǐn)嚢瑁?br> 2)在步驟1)得到的混合液中加入水泥、石墨和硅微粉，攪拌機(jī)快速(285士10轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌5-6分鐘，攪拌均勻；
3)在步驟2)得到的混合物中加入河沙，攪拌機(jī)快速(285士10轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌10-15分鐘，攪拌均勻；
4)將步驟3)得到的水泥膠砂澆注到如圖1所示的模具中成模；
5)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)M小時(shí)后脫模，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，即制成導(dǎo)電混凝土。經(jīng)測(cè)試，該導(dǎo)電混凝土的電阻率為0. 0932 Ω · m，抗折強(qiáng)度為6. IMPa，抗壓強(qiáng)度為 31. 3MPa。實(shí)施例3
按照以下重量份稱取原材料水泥100份，河沙100份，石墨40份，不銹鋼纖維15份 (直徑為4、微米，長(zhǎng)度為3飛毫米)，水110份，硅微粉8份，分散劑0.8份。然后按照以下步驟制備導(dǎo)電混凝土
1)先在水中溶解分散劑，再將不銹鋼纖維置于水中充分?jǐn)嚢瑁?br> 2)在步驟1)得到的混合液中加入水泥、石墨和硅微粉，攪拌機(jī)快速(285士10轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌5-6分鐘，攪拌均勻；
3)在步驟2)得到的混合物中加入河沙，攪拌機(jī)快速(285士10轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌10-15分鐘，攪拌均勻；
4)將步驟3)得到的水泥膠砂澆注到如圖1所示的模具中成模；
5)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)M小時(shí)后脫模，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，即制成導(dǎo)電混凝土。經(jīng)測(cè)試，該導(dǎo)電混凝土的電阻率為0. 0602 Ω · m,抗折強(qiáng)度為7. 3MPa,抗壓強(qiáng)度為 40.IMPa0
實(shí)施例4
按照以下重量份稱取原材料水泥120份，河沙和石子重量比為1:1的混合物120份， 石墨60份，不銹鋼纖維20份(直徑為4、微米，長(zhǎng)度為3飛毫米)，水150份，硅微粉10份， 分散劑1份。然后按照以下步驟制備導(dǎo)電混凝土
1)先在水中溶解分散劑，再將不銹鋼纖維置于水中充分?jǐn)嚢瑁?br> 2)在步驟1)得到的混合液中加入水泥、石墨和硅微粉，攪拌機(jī)快速(285士10轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌5-6分鐘，攪拌均勻；
3)在步驟2)得到的混合物中加入河沙，攪拌機(jī)快速(285士10轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌10-15分鐘，攪拌均勻；
4)將步驟3)得到的水泥膠砂澆注到如圖1所示的模具中成模；
5)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)M小時(shí)后脫模，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，即制成導(dǎo)電混凝土。經(jīng)測(cè)試，該導(dǎo)電混凝土的電阻率為0. 025 Ω · m,抗折強(qiáng)度為6. 3MPa,抗壓強(qiáng)度為 35. 3MPa0實(shí)施例5
按照以下重量份稱取原材料水泥150份，河沙和石子重量比為1:1的混合物150份， 石墨90份，不銹鋼纖維和碳纖維體積比為1 1的混合物30份(直徑為4、微米，長(zhǎng)度為3飛毫米)，水180份，硅微粉15份，分散劑2份。然后按照以下步驟制備導(dǎo)電混凝土
1)先在水中溶解分散劑，再將不銹鋼纖維置于水中充分?jǐn)嚢瑁?br> 2)在步驟1)得到的混合液中加入水泥、石墨和硅微粉，攪拌機(jī)快速(285士10轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌5-6分鐘，攪拌均勻；
3)在步驟2)得到的混合物中加入河沙，攪拌機(jī)快速(285士10轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌10-15分鐘，攪拌均勻；
4)將步驟3)得到的水泥膠砂澆注到如圖1所示的模具中成模；
5)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)M小時(shí)后脫模，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，即制成導(dǎo)電混凝土。經(jīng)測(cè)試，該導(dǎo)電混凝土的電阻率為0. 015 Ω · m,抗折強(qiáng)度為6. 4MPa,抗壓強(qiáng)度為 36.IMPa0最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種耐腐蝕高強(qiáng)度導(dǎo)電混凝土，其特征在于該混凝土按重量份計(jì)包括以下組分 水泥5(Γ150份；集料50 150份；石墨5 90份；導(dǎo)電纖維廣30份； 水40 180份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐腐蝕高強(qiáng)度導(dǎo)電混凝土，其特征在于所述混凝土按重量份計(jì)包括以下組分水泥8(Γ120份；集料80 120份；石墨15 60份；導(dǎo)電纖維 5 20份； 水70 150份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐腐蝕高強(qiáng)度導(dǎo)電混凝土，其特征在于所述混凝土的組分及重量份數(shù)為水泥80^120 份集料80^120 份石墨15^60 份；導(dǎo)電纖維5 20份；水70^150 份硅微粉5 15份；分散劑0. Γ2 份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的耐腐蝕高強(qiáng)度導(dǎo)電混凝土，其特征在于所述導(dǎo)電纖維為不銹鋼纖維和碳纖維中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐腐蝕高強(qiáng)度導(dǎo)電混凝土，其特征在于所述導(dǎo)電纖維的直徑為4、微米，長(zhǎng)度為3飛毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的耐腐蝕高強(qiáng)度導(dǎo)電混凝土，其特征在于所述集料為砂或/和石。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的耐腐蝕高強(qiáng)度導(dǎo)電混凝土，其特征在于所述分散劑為有機(jī)磷酸鹽類、聚羧酸類或纖維素類分散劑。
8.權(quán)利要求1或2所述的耐腐蝕高強(qiáng)度導(dǎo)電混凝土的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)將導(dǎo)電纖維置于水中充分?jǐn)嚢瑁?)在步驟1)得到的混合液中加入水泥和石墨，攪拌均勻；3)在步驟2)得到的混合物中加入集料，攪拌均勻；4)將步驟3)得到的水泥膠砂澆注成模；5)脫模，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，即制成導(dǎo)電混凝土。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的耐腐蝕高強(qiáng)度導(dǎo)電混凝土的制備方法，其特征在于所述步驟1)中，先在水中溶解分散劑，再將導(dǎo)電纖維置于水中充分?jǐn)嚢琛?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的耐腐蝕高強(qiáng)度導(dǎo)電混凝土的制備方法，其特征在于所述步驟2)中，在步驟1)得到的混合液中還加入有硅微粉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐腐蝕高強(qiáng)度導(dǎo)電混凝土及其制備方法，該混凝土按重量份計(jì)包括以下組分水泥50~150份，集料50~150份，石墨5~90份，導(dǎo)電纖維1~30份，水40~180份；所述導(dǎo)電纖維為不銹鋼纖維和碳纖維中的一種或兩種；本發(fā)明的導(dǎo)電混凝土以石墨和導(dǎo)電纖維為導(dǎo)電填料，利用石墨導(dǎo)電性能強(qiáng)、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，再加入導(dǎo)電纖維增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，特別是不銹鋼纖維和碳纖維，其增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的同時(shí)，導(dǎo)電性和耐腐蝕性都很好，所制備的導(dǎo)電混凝土具有電阻率低、導(dǎo)電性好，耐腐蝕、高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)；該混凝土可用于電力系統(tǒng)接地以及電磁屏蔽等，制成接地極可以取代傳統(tǒng)的金屬接地極。
文檔編號(hào)C04B28/00GK102432239SQ20111027785
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者司馬文霞, 周湶, 孫才新, 李劍, 杜林 , 楊慶, 胡建林, 袁濤, 龔奕宇 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)