CN104556856A - 用于酸性土壤地区的防腐降阻导电混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明涉及导电混凝土领域，具体涉及一种用于酸性土壤地区的防腐降阻导电混凝土；包括有以下原料：水泥、聚苯胺和填充材料，其中的聚苯胺由以下重量份的组分构成：苯胺20~40份，酸性催化剂5~15份，氧化剂30~40份，溶剂3~20份；其中，所述的填充材料为砂子、石子、粉煤灰、岩石灰中的一种或多种；所述的酸性催化剂为盐酸、磷酸、苦味酸、十二烷基苯磺酸、二壬基奈磺酸、丁二酸二辛酯磺酸中的一种多种；所述的氧化剂为过硫酸铵、重铬酸钾、过氧化氢、碘酸钾和高锰酸钾中的一种或多种；所述的溶剂为水、乙醇、乙酸乙酯中的一种或多种；本发明的导电混凝土用在输电线路接地网时，既能降低接地电阻，又能提高接地极防腐性能，特别是在酸性腐蚀土壤环境下。

Description

用于酸性土壤地区的防腐降阻导电混凝土

技术领域

本发明涉及导电混凝土领域，具体涉及一种用于酸性土壤地区的防腐降阻导电混凝土。

背景技术

雷击事故是电力输电线路和变电站安全运行的常见威胁之一，严重影响电力系统输电稳定性。接地网是输变电系统确保电气设备及人身安全的重要设施，保证接地网的性能达到国家标准是安全运行的关键, 衡量接地网性能的主要参数是工频接地电阻值。地处山区的输电线路和变电站土壤电阻率高，接地电阻大。采用传统的单纯铺设接地网使接地电阻达到规程规定的电阻率较为困难。此外某些土壤，特别是化工园区附近的土壤由于存在腐蚀性酸性源，对现有的接地网金属接地极腐蚀危害性较大。

为了保证人身和设备安全, 特别是避免接地反击过电压和接地网杂散电流产生的地网杂散电位对控制设备的损坏和干扰,需要将工频接地电阻降到0.5欧姆以下。采取的措施通常是用导电混凝土对接地网施工。专利CN 103496937报道了一种高强度导电混凝土，利用胶凝材料、碳纳米管、丙烯酸乳液、炭黑、聚合物纤维等制备了干燥条件下电阻率小于1.64欧姆·米，抗折强度达9.0MPa，抗压强度达45MPa的高强度导电混凝土。专利CN 1282713A报道了一种石墨导电混凝土，利用水泥、石墨、沙子、粉煤灰、炉渣、火山灰、碎岩石、陶瓷颗粒构成的复合材料，可以较大面积地加热和屏蔽电磁波辐射，热效率高，耐久性好、使用寿命长，使用方便、无污染。上述专利产品虽然在一定程度上能够碳纳米管价格昂贵，来源少，利用碳纤维制备的导电混凝土价格高，不易于推广。而采用石墨导电填料虽然价格便宜，但是电导率不稳定，难以适用于接地网长期稳定低电阻要求。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种在酸性腐蚀土壤环境下既能降低接地电阻，又能提高接地极防腐性能的输电线路接地网用导电混凝土的配方，本发明的又一目的在于提供制备上述导电混凝土的工艺方法。

为了实现上述目的，本发明提供一用于酸性土壤地区的防腐降阻导电混凝土及其制备工艺。

包括有以下原料：水泥、聚苯胺和填充材料，其中的聚苯胺由以下重量份的组分构成：苯胺20~40份，酸性催化剂5~15份，氧化剂30~40份，溶剂3~20份；

其中，所述的填充材料为砂子、石子、粉煤灰、岩石灰中的一种或多种；

所述的酸性催化剂为质量浓度10%盐酸、10wt%磷酸、10wt%苦味酸、10wt%十二烷基苯磺酸(DB-SA)、10wt%二壬基奈磺酸、10wt%丁二酸二辛酯磺酸中的一种多种；

所述的氧化剂为过硫酸铵、重铬酸钾、过氧化氢、碘酸钾和高锰酸钾中的一种或多种；

所述的溶剂为水、乙醇、乙酸乙酯中的一种或多种。

聚苯胺是一种导电高分子材料，具有导电防腐的功能。在酸性土壤环境下聚苯胺的导电能力得到加强，且不影响聚苯胺的防腐蚀能力。因而，聚苯胺材料特别适合于高腐蚀地区的接地网的降阻和防腐蚀。

用于酸性土壤地区的防腐降阻导电混凝土的优选配方是按照下列的重量份组成：水泥30~50份，聚苯胺20~40份，填充材料68-85份。

水泥为普通硅酸盐水泥。

用于酸性土壤地区的防腐降阻导电混凝土的制备方法

A 先将20~40份苯胺、5~15份酸性催化剂混合均匀、然后加入40份纯净水混合，继续搅拌混合均匀；

B 将30~40份氧化剂加入上述混合溶剂，搅拌20分钟后静置；

C 将上述产物放于烘箱中，调节烘箱温度为70~90度，烘烤时间为1~2小时；

D 将所得产物置于球磨罐中，球磨速率为400~500rpm，球磨时间为20~40分钟；

E 将球磨之后的粉末600目过筛，收集得到粉末状聚苯胺；

F 先将20~40份聚苯胺导电粉末加80~150份入蒸馏水，超声分散20~60分钟，超声功率维持在400~800W，制备聚苯胺悬浊液；

G 将30~50份水泥、20~40份黄沙、15~30份细石子、15~25份粗石子、8~10份粉煤灰、8~10份岩石灰加入机械搅拌室，加入100份蒸馏水，调节搅拌速率为80~150rpm，搅拌时间为20~60分钟；

H 将步骤F得到的聚苯胺悬浊液加入上述混合泥浆中，继续搅拌20~60分钟，搅拌速率控制在100~200rpm，即得到导电混凝土。

上述技术方案制备的导电混凝土的特点是：由于导电高分子材料聚苯胺的存在，在干燥环境下即显示较强的导电性能和防腐性能。在恶劣酸性土壤环境下，由于聚苯胺具有酸性掺杂增强电导的特性，因此可以进一步加强导电混凝土的导电性能。同时，聚苯胺的防腐性能没有改变。采用聚苯胺作为导电混凝土的导电填料，聚苯胺的屏蔽作用、钝化作用、阳极保护作用、缓蚀作用、形成电场阻碍电子传递。采用聚苯胺作为填料可以组织腐蚀性物质与导电混凝土中的钢筋表面接触，可以降低金属的腐蚀速率；同时聚苯胺对氧气的渗透具有屏蔽作用，可以减少氧气对钢筋的腐蚀。聚苯胺能使钢筋与聚苯胺界面处形成金属钝化膜，使钢筋的电位处于钝化区，得到保护，因此本发明技术方案中的导电混凝土特别适合用于酸性土壤地区，具备较好的防腐和降阻作用。

附图说明

图1为本发明实施例的导电混凝土电阻率测试示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

本实施例提供一种用于酸性土壤地区的防腐降阻导电混凝土，包括有以下原料：水泥、聚苯胺和填充材料，其中的聚苯胺由以下重量份的组分构成：苯胺20~40份，酸性催化剂5~15份，氧化剂30~40份，溶剂3~20份；

填充材料可以为砂子、石子、粉煤灰、岩石灰中的一种或多种；

酸性催化剂为质量浓度10%盐酸、10wt%磷酸、10wt%苦味酸、10wt%十二烷基苯磺酸(DB-SA)、10wt%二壬基奈磺酸、10wt%丁二酸二辛酯磺酸中的一种多种；

氧化剂可以为过硫酸铵、重铬酸钾、过氧化氢、碘酸钾和高锰酸钾中的一种或多种；

溶剂可以为水、乙醇、乙酸乙酯中的一种或多种。

水泥、聚苯胺和填充材料按照如下重量份的配比混合，水泥30~50份，聚苯胺20~40份，填充材料68~85份。

采用上述配方组分的一种配比，制备本申请用于酸性土壤地区的防腐降阻导电混凝土，包括有如下步骤：

A 先将20份苯胺、5份10%盐酸混合均匀、然后加入40份纯净水混合，继续搅拌混合均匀；

B 将30份重铬酸钾加入上述混合溶剂，搅拌20分钟后静置；

C 将上述产物放于烘箱中，调节烘箱温度为70度，烘烤时间为1小时；

D 将所得产物置于球磨罐中，球磨速率为400rpm，球磨时间为20分钟；

E 将球磨之后的粉末600目过筛，收集得到粉末状聚苯胺；

F 先将20份聚苯胺导电粉末加80份入水中，超声分散20分钟，超声功率维持在400，制备聚苯胺悬浊液；

G 将30份水泥、20份黄沙、15份细石子、15份粗石子、8份粉煤灰、8份岩石灰加入机械搅拌室，加入80份蒸馏水，调节搅拌速率为80rpm，搅拌时间为20分钟；

H 将步骤F得到的聚苯胺悬浊液加入上述混合泥浆中，继续搅拌20分钟，搅拌速率控制在100rpm，即得到第一种导电混凝土。

采用上述配方组分的另外一种配比，制备本申请用于酸性土壤地区的防腐降阻导电混凝土，包括有如下步骤：

A 先将40份苯胺、15份10wt%磷酸与10wt%二壬基奈磺酸的混合物混合均匀、然后加入40份纯净水混合，继续搅拌混合均匀；

B 将40份过氧化氢加入上述混合溶剂，搅拌20分钟后静置；

C 将上述产物放于烘箱中，调节烘箱温度为90度，烘烤时间为2小时；

D 将所得产物置于球磨罐中，球磨速率为500rpm，球磨时间为40分钟；

E 将球磨之后的粉末600目过筛，收集得到粉末状聚苯胺；

F 先将40份聚苯胺导电粉末加150份入蒸馏水中，超声分散20~60分钟，超声功率维持在800W，制备聚苯胺悬浊液；

G 将50份水泥、40份黄沙、30份细石子、25份粗石子、10份粉煤灰、10份岩石灰加入机械搅拌室，加入100份蒸馏水，调节搅拌速率为150rpm，搅拌时间为60分钟；

H 将步骤F得到的聚苯胺悬浊液加入上述混合泥浆中，继续搅拌60分钟，搅拌速率控制在200rpm，即得到第二种导电混凝土。

使用时以第二种导电混凝土为原料制作导电混凝土模块，模块主体成圆柱形，规格是直径15cm，高度80cm，模块轴向设置有极芯。导电混凝土模块用于接地网改造的方法步骤如下：原网络接地电阻测量、接地沟开挖、原料现场称量、原料现场搅拌、灌入木质模具振实兵连接金具、导电混凝土脱模、通过焊接与主网连接、涂刷导电防腐涂料、覆盖细土、回填、测量改造后的接地电阻和验收。

导电混凝土的电阻率采用两电极法测量，如图1所示，测量试件采用长方体,试件尺寸：150mm*150mm*550mm，室温20℃，相对湿度：60%，电极用铜片电极4,测量过程要求保证铜片电极4与导电混凝土3两端面接触良好，两电极法基于连接在铜片电极4两端的电阻测量仪5来实现，测试结果表明导电混凝土的电阻率为0.40Ω·m，满足接地体要求的接地体电阻率低于4Ω·m的要求。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (3)

1.用于酸性土壤地区的防腐降阻导电混凝土，其特征在于：包括有以下原料：水泥、聚苯胺和填充材料，其中的聚苯胺由以下重量份的组分构成：苯胺20~40份，酸性催化剂5~15份，氧化剂30~40份，溶剂3~20份；

其中，所述的填充材料为砂子、石子、粉煤灰、岩石灰中的一种或多种；

所述的酸性催化剂为质量浓度10%盐酸、10wt%磷酸、10wt%苦味酸、10wt%十二烷基苯磺酸(DB-SA)、10wt%二壬基奈磺酸、10wt%丁二酸二辛酯磺酸中的一种多种；

所述的氧化剂为过硫酸铵、重铬酸钾、过氧化氢、碘酸钾和高锰酸钾中的一种或多种；

所述的溶剂为水、乙醇、乙酸乙酯中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的用于酸性土壤地区的防腐降阻导电混凝土，其特征在于：所述水泥、聚苯胺和填充材料按照重量份组成：水泥30~50份，聚苯胺20~40份，填充材料68~85份。

3.一种如权利要求1所述用于酸性土壤地区的防腐降阻导电混凝土的制备方法，其特征在于包括有如下步骤：

A 先将20~40份苯胺、5~15份酸性催化剂混合均匀、然后加入40份纯净水混合，继续搅拌混合均匀；

B 将30~40份氧化剂加入上述混合溶剂，搅拌20分钟后静置；

C 将上述产物放于烘箱中，调节烘箱温度为70~90度，烘烤时间为1~2小时；

D 将所得产物置于球磨罐中，球磨速率为400~500rpm，球磨时间为20~40分钟；

E 将球磨之后的粉末600目过筛，收集得到粉末状聚苯胺；

F 先将20~40份聚苯胺粉末加80~150份入蒸馏水中，超声分散20~60分钟，超声功率维持在400~800W，制备聚苯胺悬浊液；

G 将30~50份水泥、20~40份黄沙、15~30份细石子、15~25份粗石子、8~10份粉煤灰、8~10份岩石灰加入机械搅拌室，加入100份蒸馏水，调节搅拌速率为80~150rpm，搅拌时间为20~60分钟；

H 将步骤F得到的聚苯胺悬浊液加入上述混合泥浆中，继续搅拌20~60分钟，搅拌速率控制在100~200rpm，即得到导电混凝土。