CN102432239B - 耐腐蚀高强度导电混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐腐蚀高强度导电混凝土及其制备方法,该混凝土按重量份计包括以下组分:水泥50~150份,集料50~150份,石墨5~90份,导电纤维1~30份,水40~180份;所述导电纤维为不锈钢纤维和碳纤维中的一种或两种;本发明的导电混凝土以石墨和导电纤维为导电填料,利用石墨导电性能强、稳定性好的特点,再加入导电纤维增强混凝土的强度,特别是不锈钢纤维和碳纤维,其增强混凝土强度的同时,导电性和耐腐蚀性都很好,所制备的导电混凝土具有电阻率低、导电性好,耐腐蚀、高强度等优点;该混凝土可用于电力系统接地以及电磁屏蔽等,制成接地极可以取代传统的金属接地极。
Description
技术领域
本发明涉及一种导电混凝土及其制备方法。
背景技术
导电混凝土是指由凝胶材料(通常为水泥)、导电材料、介电骨料(也称为集料)、水以及其他外加剂等组分,按照一定的配合比混合而成的复合材料。目前制备导电混凝土常用的导电填料主要有石墨、碳纤维、钢纤维、钢渣(屑)、炭黑、金属及合金粉末等,除了碳纤维、钢纤维外,其余碳质导电介质均对混凝土的强度均有较大影响,而普通钢纤维、金属粉末等材料容易锈蚀,导致其导电性能和强度随着时间的延长而大幅下降。
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。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,但混凝土的强度随着石墨粉的掺量增加而快速下降。当石墨掺量超过10%时,其抗压强度降低到10MPa以内。
利用普通钢纤维、钢渣(屑)、金属粉末等导电填料制备的导电混凝土,虽然可以得到导电性较强的导电混凝土,但其缺点是耐腐蚀性差,一般在一年以后,由于金属材料的锈蚀以及氧化,其电阻率可以增大到初始值的60倍以上,基本失去了导电性能,并且随着时间的不断延长,其导电性会进一步降低。因此普通钢纤维及金属粉末都不宜用作导电混凝土的导电介质。
要将导电混凝土应用到电力系统接地建设中,必须进一步降低其电阻率、提高其抗压强度以及抗腐蚀性。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种耐腐蚀高强度导电混凝土及其制备方法,该导电混凝土电阻率低、导电性好,耐腐蚀,强度高。
本发明的耐腐蚀高强度导电混凝土,该混凝土按重量份计包括以下组分:
水泥 50~150份;
集料 50~150份;
石墨 5~90份;
导电纤维 1~30份;
水 40~180份。
进一步,所述混凝土按重量份计包括以下组分:
水泥 80~120份;
集料 80~120份;
石墨 15~60份;
导电纤维 5~20份;
水 70~150份。
进一步,所述混凝土的组分及重量份数为:
水泥 80~120份;
集料 80~120份;
石墨 15~60份;
导电纤维 5~20份;
水 70~150份;
硅微粉 5~15份;
分散剂 0.1~2份。
进一步,所述导电纤维为不锈钢纤维和碳纤维中的一种或两种;
进一步,所述导电纤维的直径为4~8微米,长度为3~6毫米;
进一步,所述集料为砂或/和石;
进一步,所述分散剂为有机磷酸盐类、聚羧酸类或纤维素类分散剂。
本发明的耐腐蚀高强度导电混凝土的制备方法,包括以下步骤:
1)将导电纤维置于水中充分搅拌;
2)在步骤1)得到的混合液中加入水泥和石墨,搅拌均匀;
3)在步骤2)得到的混合物中加入集料,搅拌均匀;
4)将步骤3)得到的水泥胶砂浇注成模;
5)脱模,养护至规定龄期,即制成导电混凝土。
进一步,所述步骤1)中,先在水中溶解分散剂,再将导电纤维置于水中充分搅拌;
进一步,所述步骤2)中,在步骤1)得到的混合液中还加入有硅微粉。
本发明的导电混凝土中,作为集料的砂、石优选河沙、石子,石墨和导电纤维作为导电填料,硅微粉起辅助增强与分散作用,分散剂对导电填料有分散、扩散作用;为了使导电填料,特别是导电纤维分散均匀、不团聚,优选方案为在导电混凝土中加入硅微粉和分散剂,且制备时,先在水中溶解分散剂,再将导电纤维置于水中充分搅拌,有利于导电纤维的均匀分散,能提高混凝土的导电性能和力学强度。
本发明的有益效果在于:本发明的导电混凝土以石墨和导电纤维为导电填料,利用石墨导电性能强、稳定性好的特点,再加入导电纤维增强混凝土的强度,特别是不锈钢纤维和碳纤维,其增强混凝土强度的同时,导电性和耐腐蚀性都很好,所制备的导电混凝土具有电阻率低、导电性好,耐腐蚀、高强度等优点;该混凝土可用于电力系统接地以及电磁屏蔽等,制成接地极可以取代传统的金属接地极。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述,其中:
图1为本发明制备导电混凝土的模具结构示意图。
图中:1为支架,2为紧固螺栓,3为侧模,4为底模,5为网状电极,6为导电混凝土。
具体实施方式
以下将参照附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
按照以下重量份称取原材料:水泥50份,河沙50份,石墨5份,不锈钢纤维1份(直径为4~8微米,长度为3~6毫米),水40份,硅微粉5份,分散剂 0.1份。然后按照以下步骤制备导电混凝土:
1)先在水中溶解分散剂,再将不锈钢纤维置于水中充分搅拌;
2)在步骤1)得到的混合液中加入水泥、石墨和硅微粉,搅拌机快速(285±10转/分钟)搅拌5-6分钟,搅拌均匀;
3)在步骤2)得到的混合物中加入河沙,搅拌机快速(285±10转/分钟)搅拌10-15分钟,搅拌均匀;
4)将步骤3)得到的水泥胶砂浇注到如图1所示的模具中成模;
5)标准养护室内养护24小时后脱模,养护至规定龄期,即制成导电混凝土。
经测试,该导电混凝土的电阻率为0.121Ω·m,抗折强度为7.5MPa,抗压强度为40.5MPa。
实施例2
按照以下重量份称取原材料:水泥80份,河沙80份,石墨15份,碳纤维5份(直径为4~8微米,长度为3~6毫米),水70份,硅微粉8份,分散剂 0.5份。然后按照以下步骤制备导电混凝土:
1)先在水中溶解分散剂,再将不锈钢纤维置于水中充分搅拌;
2)在步骤1)得到的混合液中加入水泥、石墨和硅微粉,搅拌机快速(285±10转/分钟)搅拌5-6分钟,搅拌均匀;
3)在步骤2)得到的混合物中加入河沙,搅拌机快速(285±10转/分钟)搅拌10-15分钟,搅拌均匀;
4)将步骤3)得到的水泥胶砂浇注到如图1所示的模具中成模;
5)标准养护室内养护24小时后脱模,养护至规定龄期,即制成导电混凝土。
经测试,该导电混凝土的电阻率为0.0932Ω·m,抗折强度为6.1MPa,抗压强度为31.3MPa。
实施例3
按照以下重量份称取原材料:水泥100份,河沙100份,石墨40份,不锈钢纤维15份(直径为4~8微米,长度为3~6毫米),水110份,硅微粉8份,分散剂 0.8份。然后按照以下步骤制备导电混凝土:
1)先在水中溶解分散剂,再将不锈钢纤维置于水中充分搅拌;
2)在步骤1)得到的混合液中加入水泥、石墨和硅微粉,搅拌机快速(285±10转/分钟)搅拌5-6分钟,搅拌均匀;
3)在步骤2)得到的混合物中加入河沙,搅拌机快速(285±10转/分钟)搅拌10-15分钟,搅拌均匀;
4)将步骤3)得到的水泥胶砂浇注到如图1所示的模具中成模;
5)标准养护室内养护24小时后脱模,养护至规定龄期,即制成导电混凝土。
经测试,该导电混凝土的电阻率为0.0602Ω·m,抗折强度为7.3MPa,抗压强度为40.1MPa。
实施例4
按照以下重量份称取原材料:水泥120份,河沙和石子重量比为1:1的混合物120份,石墨60份,不锈钢纤维20份(直径为4~8微米,长度为3~6毫米),水150份,硅微粉10份,分散剂 1份。然后按照以下步骤制备导电混凝土:
1)先在水中溶解分散剂,再将不锈钢纤维置于水中充分搅拌;
2)在步骤1)得到的混合液中加入水泥、石墨和硅微粉,搅拌机快速(285±10转/分钟)搅拌5-6分钟,搅拌均匀;
3)在步骤2)得到的混合物中加入河沙,搅拌机快速(285±10转/分钟)搅拌10-15分钟,搅拌均匀;
4)将步骤3)得到的水泥胶砂浇注到如图1所示的模具中成模;
5)标准养护室内养护24小时后脱模,养护至规定龄期,即制成导电混凝土。
经测试,该导电混凝土的电阻率为0.025Ω·m,抗折强度为6.3MPa,抗压强度为35.3MPa。
实施例5
按照以下重量份称取原材料:水泥150份,河沙和石子重量比为1:1的混合物150份,石墨90份,不锈钢纤维和碳纤维体积比为1:1的混合物30份(直径为4~8微米,长度为3~6毫米),水180份,硅微粉15份,分散剂 2份。然后按照以下步骤制备导电混凝土:
1)先在水中溶解分散剂,再将不锈钢纤维置于水中充分搅拌;
2)在步骤1)得到的混合液中加入水泥、石墨和硅微粉,搅拌机快速(285±10转/分钟)搅拌5-6分钟,搅拌均匀;
3)在步骤2)得到的混合物中加入河沙,搅拌机快速(285±10转/分钟)搅拌10-15分钟,搅拌均匀;
4)将步骤3)得到的水泥胶砂浇注到如图1所示的模具中成模;
5)标准养护室内养护24小时后脱模,养护至规定龄期,即制成导电混凝土。
经测试,该导电混凝土的电阻率为0.015Ω·m,抗折强度为6.4MPa,抗压强度为36.1MPa。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述,但本领域的普通技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (4)
1.一种耐腐蚀高强度导电混凝土,其特征在于:该混凝土按重量份计包括以下组分:
水泥 80~120份;
集料 80~120份;
石墨 15~60份;
导电纤维 5~20份;
水 70~150份;
硅微粉 5~15份;
分散剂 0.1~2份;
所述导电纤维为不锈钢纤维,所述导电纤维的直径为4~8微米,长度为3~6毫米。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀高强度导电混凝土,其特征在于:所述集料为砂或/和石。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀高强度导电混凝土,其特征在于:所述分散剂为有机磷酸盐类、聚羧酸类或纤维素类分散剂。
4.权利要求1所述的耐腐蚀高强度导电混凝土的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)先在水中溶解分散剂,再将导电纤维置于水中充分搅拌;
2)在步骤1)得到的混合液中加入水泥、硅微粉和石墨,搅拌均匀;
3)在步骤2)得到的混合物中加入集料,搅拌均匀;
4)将步骤3)得到的水泥胶砂浇注成模;
5)脱模,养护至规定龄期,即制成导电混凝土。
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