CN100494114C - 纳米炭黑导电混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纳米炭黑导电混凝土，具体是：含有以硅酸盐水泥和砂组成的基本材料，加入纳米炭黑作为导电相构成纳米炭黑导电混凝土。导电材料的各成分相对于水泥和砂总质量的百分比为：纳米炭黑0.05～3，纳米炭黑分散剂0～3，混凝土减水剂0～0.75。本发明利用炭黑纳米导电粒子间的隧道效应形成混凝土基体内无导线的连接，采用较少的掺量，就能得到导电性好、力学强度高、电阻率稳定和电热均匀性好的导电混凝土；价格较低；便于制作；可广泛用于电采暖地面、融雪化冰、电磁波屏蔽和接地工程等。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，特别是涉及纳米炭黑导电混凝土。
背景技术
在普通混凝土内添加导电填料，如碳纤维、钢纤维、钢渣、石墨等，可大大提高其导电性。碳纤维细小、化学稳定性好，在混凝土内易形成导电网络，但材料成本高，成型工艺较复杂。钢纤维在水泥碱性环境中，表面产生氧化钝化层，使导电混凝土的电阻率稳定性差。钢渣导电混凝土中，钢渣质量百分比占干基材料的83.3％时，混凝土的电阻率仅为3000Ω.cm，因此导电性较差。石墨导电混凝土中，石墨掺量一般为水泥质量的20％左右，掺量较高，并且这种混凝土的抗压强度随石墨掺量的增加呈急剧下降趋势，高掺量石墨导电混凝土仅适用于对强度要求不高的场所。如果采用湿法高压挤压成型制作石墨导电混凝土，可使石墨掺量降低并具有较高抗压强度，但在制造2cm厚的板时，用于挤水的压力达到90～120kg/cm2，意味着大板成型则需要大吨位压力设备，对模具和密封要求也较高，不利于现场大面积浇注施工。采用复掺石墨粉和碳纤维或钢纤维制备的导电混凝土，可以提高导电混凝土的力学性能，但存在导电相复杂、成本高、电阻率稳定性差等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种性能优异和便于推广应用的纳米炭黑导电混凝土，以克服现有导电混凝土存在的不足。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：含有以硅酸盐水泥和砂组成的基本材料，加入纳米炭黑作为导电相以及加入纳米炭黑分散剂和混凝土减水剂构成纳米炭黑导电混凝土，各成分相对于水泥和砂总质量的百分比为：纳米炭黑2.0～3，纳米炭黑分散剂2.0～3，混凝土减水剂0.5～0.75。
本发明与现有技术相比具有如下主要的突出效果：
其一，利用炭黑纳米导电粒子间的隧道效应形成混凝土基体内无导线的连接，采用较少的掺量，就能得到导电性好、力学强度高、电阻率稳定和电热均匀性好的导电混凝土。
本发明采用的纳米碳黑粒径大约为33纳米，比表面积为1056m2/g，电阻率约为0.2～10Ω·cm。碳黑能够大大减低混凝土的电阻率，这是因为炭黑的结构性是以碳黑粒子间聚成链状或葡萄状的程度来表示的，炭黑的这种结构性容易形成空间导电网络通道。一方面，炭黑渗入到混凝土基体的孔隙中，使材料更密实，从而取代原来水的位置，改善了材料的微结构，能够减弱含水量对导电混凝土电阻率的影响程度，可提高电阻率的稳定性；另一方面，随着炭黑掺量增加，处于分散状态的炭黑粒子或炭黑粒子集合体的密度也越大，粒子间的平均距离越小，相互接触的几率越高，易形成链式导电结构。并且，平均距离减小有利于粒子间的隧道导电。
其二，价格较低：所采用的纳米导电炭黑市价与石墨粉价格相当。
其三，便于制作：采用普通混凝土制备工艺即可。
其四，应用广：可广泛用于电采暖地面、融雪化冰、电磁波屏蔽和接地工程等。
具体实施方式
本发明提供的是一种含有以硅酸盐水泥和砂组成的基本材料，并且加入纳米炭黑作为导电材料后构成的纳米炭黑导电混凝土。导电材料的各成分相对于水泥和砂总质量的百分比为：纳米炭黑0.05～3，纳米炭黑分散剂0～3，混凝土减水剂0～0.75。
上述纳米炭黑可采用表面处理或表面未处理的产品，其技术参数为：粒径为28～35纳米，比表面积约为1056m2/g，电阻率为0.2～10Ω·cm；或根据实际需要而定。为了便于制备，可采用亲水性纳米导电炭黑，或水性纳米炭黑分散剂。
本发明提供的纳米炭黑导电混凝土应用广泛，其能够在电采暖地面、融雪化冰、电磁波屏蔽或接地工程等领域的应用。
本发明提供的纳米炭黑导电混凝土制备工艺简单，采用普通混凝土制备工艺即可。例如：首先将碳黑与分散剂混合好，再加入水泥、砂、减水剂和水搅拌。配合料拌合均匀后加入模具成型，同时埋入不锈钢丝网电极，并进行正常脱模、养护。
下面结合具体实例对本发明作进一步说明。
实施例：采用42.5普通硅酸盐水泥，原材料及其配比以及养护28天之后相应的电阻率和抗压强度如表1所示，纳米炭黑(简称炭黑)、纳米炭黑分散剂(简称分散剂)和混凝土减水剂(简称减水剂)的配合比以其占水泥与砂总重量的百分比表示。
由表1可知：随着炭黑掺量的增加，其导电性能越好。在掺量达到2.5％左右时，再增加炭黑对电阻率影响不大。掺入炭黑后混凝土的抗压强度减小，但仍保持较高强度。
表1
| 序号 | 炭黑 | 水泥 | 砂 | 水 | 分散剂 | 减水剂 | 电阻率Ω·cm | 抗压强度MPa |
| 0 | 0 | 50 | 50 | 15 | 0 | 0 | 10300 | 66.25 |
| 1 | 0.5 | 50 | 50 | 15 | 0.5 | 0 | 1330 | 42.13 |
| 2 | 1.0 | 50 | 50 | 16.5 | 1.0 | 0 | 180.5 | 34.81 |
| 3 | 2.0 | 50 | 50 | 20 | 2.0 | 0.5 | 78.9 | 41.52 |
| 4 | 2.5 | 50 | 50 | 21 | 2.5 | 0.5 | 41.3 | 37.25 |
| 5 | 3.0 | 50 | 50 | 23 | 3.0 | 0.75 | 33.9 | 33.1 |
在外加恒定电压作用下，纳米炭黑导电混凝土板(炭黑掺量1.65％)绝对温升、电流和电阻的变化情况如表2所示。
由表2可知：外加电压越大，则单位面积电热功率越大，板面温升越高。电阻在升温过程中略有减小，电热功率较稳定。
表2
| 外加电压(V) | 板面绝对温升(℃) | 电流变化范围(A) | 电阻变化范围(Ω) | 平均发热功率(W/m<sup>2</sup>) |
| 10.29 | 18.3 | 0.24—0.27 | 42.1—38.74 | 126.3 |
| 11.75 | 21.4 | 0.31—0.35 | 37.7—34.48 | 185 |
| 20.3 | 38.4 | 0.55—0.63 | 35.75—32.8 | 521.8 |
Claims (5)
1.一种导电混凝土，含有以硅酸盐水泥和砂组成的基本材料，其特征是加入纳米炭黑作为导电相以及加入纳米炭黑分散剂和混凝土减水剂构成纳米炭黑导电混凝土，各成分相对于水泥和砂总质量的百分比为：纳米炭黑2.0～3，纳米炭黑分散剂2.0～3，混凝土减水剂0.5～0.75；纳米炭黑的技术参数为：粒径28～35纳米，比表面积1056m2/g，电阻率0.2～10Ω·cm。
2.根据权利要求1所述的导电混凝土，其特征是采用表面处理或表面未处理的纳米炭黑。
3.根据权利要求1或2所述的导电混凝土，其特征是采用亲水性纳米导电炭黑。
4.根据权利要求1所述的导电混凝土，其特征是纳米炭黑分散剂为水性分散剂。
5.一种权利要求1所述的导电混凝上在电采暖地面或融雪化冰中的应用。
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Families Citing this family (18)
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|---|---|---|---|---|
| CN100432002C (zh) * | 2007-04-11 | 2008-11-12 | 山东大学 | 锆钛酸铅/水泥压电复合材料及其制备方法 |
| CN101580363B (zh) * | 2008-05-16 | 2013-01-16 | 中冶集团建筑研究总院 | 一种可用于防静电的水泥基自流平材料 |
| CN102495135A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-06-13 | 大连理工大学 | 一种纳米炭黑压电陶瓷复合水泥基测力探伤传感器 |
| CN102627436B (zh) * | 2012-04-20 | 2013-06-19 | 大连理工大学 | 具有电磁波吸收功能的浮石混凝土及其制备方法 |
| CN103237371A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-08-07 | 北京工业大学 | 一种碳纤维导电混凝土的电极形式和布置 |
| CN103382093B (zh) * | 2013-07-04 | 2016-04-06 | 蔡庆宗 | 导电混凝土块、导电混凝土块的制备方法及成型模具 |
| CN104628330B (zh) * | 2013-11-11 | 2017-08-25 | 北京华宇新奥科技有限责任公司 | 电磁吸波陶粒混凝土 |
| CN105753399B (zh) * | 2016-01-22 | 2018-04-17 | 湖北大学 | 一种以十二烷基苯磺酸掺杂聚吡咯为导电组份的导电混凝土及其制备方法 |
| CN106946515A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-07-14 | 宁波高新区远创科技有限公司 | 一种导电水泥接地材料的制备方法 |
| CN108892426A (zh) * | 2018-08-06 | 2018-11-27 | 孙慕荣 | 电力、交通、通讯、航空等领域的防雷基础及制备方法 |
| CN108947350A (zh) * | 2018-08-06 | 2018-12-07 | 孙慕荣 | 一种提高混凝土强度和防雷性能的助剂及制备方法 |
| CN108863189A (zh) * | 2018-08-06 | 2018-11-23 | 孙慕荣 | 电力、交通、通讯、航空等设施的防雷混凝土及制备方法 |
| CN110054464A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-07-26 | 江苏锦宇环境工程有限公司 | 一种复合炭黑水泥砂浆板的制备方法 |
| CN110482923A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-11-22 | 燕山大学 | 一种导电炭黑Super-P混凝土及其制备方法 |
| CN110963758A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-04-07 | 国家电网有限公司 | 一种含多尺度导电材料的智能混凝土及其制备方法 |
| CN113480280A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-10-08 | 天津大学 | 导电混凝土及其制备方法 |
| CN114315297A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-12 | 嘉华特种水泥股份有限公司 | 一种导电发热混凝土的水泥基材料及其制备方法 |
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| Title |
|---|
| 3mm波段混凝土屏蔽材料的研究. 李旭.后勤工程学院学报，第1期. 2004 |
| 3mm波段混凝土屏蔽材料的研究. 李旭.后勤工程学院学报，第1期. 2004 * |
| 炭黑在化学建材中应用. 王惠忠.化学建材，第6期. 1994 |
| 炭黑在化学建材中应用. 王惠忠.化学建材，第6期. 1994 * |
| 管状纳米级炭黑的特性与应用. 唐孝先.世界橡胶工业，第33卷第3期. 2006 |
| 管状纳米级炭黑的特性与应用. 唐孝先.世界橡胶工业，第33卷第3期. 2006 * |
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