CN107445526A - 一种高强度的导电混凝土及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高强度的导电混凝土及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度的导电混凝土及其制备方法和应用，该导电混凝土按照重量份的原料包括：石墨尾矿23‑31份、水泥38‑46份、2，4，6‑三(二甲氨基甲基)苯酚3‑7份、赤玉土16‑24份、十二烷基苯磺酸5‑11份、二乙烯三胺3‑7份、碎石子20‑30份。将石墨尾矿粉碎、与十二烷基苯磺酸溶液混合加热搅拌；再加入赤玉土、二乙烯三胺溶液加热搅拌；然后加入2，4，6‑三(二甲氨基甲基)苯酚搅拌制得混合物A；将混合物A、水泥、碎石子混合，搅拌均匀；浇注，振捣，养护即得。本发明无需采用石墨，对石墨尾矿处理后就能得到电阻率低、导电性好、耐腐蚀、高强度的导电混凝土，安全环保，无二次污染，生产成本低。

Description

一种高强度的导电混凝土及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体是一种高强度的导电混凝土及其制备方法和应用。
背景技术
随着混凝土组成材料的不断发展，人们对对混凝土的性能要求不仅仅局限于抗压强度，而是在立足强度的基础上，更加注重混凝土的耐久性、变形性能、防火抗爆性能、防渗水性能、韧性、耐腐蚀性、保温性、健康环保性以及降低成本等等综合指标的平衡和协调。
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，现有的导电混凝土通常采用石墨作导电材料。但是，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，而混凝土的强度随着石墨粉的掺量增加而快速下降，石墨成本较高。而石墨尾矿成本低，占用大量地表，使土地受到破坏，也极易发生滑坡、泥石流事故，但是石墨尾矿在导电混凝土的效果较差，不能达到如同石墨那般的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度的导电混凝土及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强度的导电混凝土，按照重量份的原料包括：石墨尾矿23-31份、水泥38-46份、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚3-7份、赤玉土16-24份、十二烷基苯磺酸5-11份、二乙烯三胺3-7份、碎石子20-30份。
作为本发明进一步的方案：所述高强度的导电混凝土，按照重量份的原料包括：石墨尾矿25-29份、水泥40-44份、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚4-6份、赤玉土18-22份、十二烷基苯磺酸7-9份、二乙烯三胺4-6份、碎石子22-28份。
作为本发明进一步的方案：所述高强度的导电混凝土，按照重量份的原料包括：石墨尾矿27份、水泥42份、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚5份、赤玉土20份、十二烷基苯磺酸8份、二乙烯三胺5份、碎石子25份。
本发明另一目的是提供一种高强度的导电混凝土的制备方法，包括以下步骤：
1）将十二烷基苯磺酸与其质量14-15倍的去离子水混合，制得十二烷基苯磺酸溶液；将赤玉土粉碎过60-120目筛备用；将二乙烯三胺与其质量8-9倍的去离子水混合，制得二乙烯三胺溶液；
2）将石墨尾矿粉碎、过100-150目筛，然后与十二烷基苯磺酸溶液混合，加热至88-92℃并在该温度下搅拌处理1.4-1.6h；再加入赤玉土、二乙烯三胺溶液，加热至75-78℃，并在该温度下搅拌处理1-1.2h；然后加入2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚，并在65-67℃的温度下搅拌1.3-1.5h，制得混合物A；
3）将混合物A、水泥、碎石子混合，搅拌均匀；浇注，振捣，养护即得。
作为本发明进一步的方案：步骤2）中，搅拌速度为100-150r/min。
作为本发明进一步的方案：步骤2）中，与十二烷基苯磺酸溶液混合，加热至90℃。
作为本发明进一步的方案：步骤2）中，再加入赤玉土、二乙烯三胺溶液，加热至76℃。
作为本发明进一步的方案：步骤2）中，加入2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚，并在66℃的温度下搅拌。
作为本发明进一步的方案：步骤3）中，搅拌速度为120-150r/min。
本发明另一目的是提供所述导电混凝土在电力系统接地建设中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用十二烷基苯磺酸、二乙烯三胺等对石墨尾矿进行处理后与其它原料制得的导电混凝土，抗折强度和抗压强度远高于现有直接使用石墨尾矿甚者是石墨的效果，同时导电性和耐腐蚀性都很好，本发明无需采用石墨，对石墨尾矿处理后就能得到电阻率低、导电性好、耐腐蚀、高强度的导电混凝土，不仅对石墨尾矿再次利用，而且添加量高、效果显著，且不需昂贵设备，工艺流程简单，安全环保，无二次污染，生产成本低；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。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种高强度的导电混凝土，包括以下原料：石墨尾矿23kg、水泥38kg、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚3kg、赤玉土16kg、十二烷基苯磺酸5kg、二乙烯三胺3kg、碎石子20kg。
将十二烷基苯磺酸与其质量14倍的去离子水混合，制得十二烷基苯磺酸溶液；将赤玉土粉碎过60目筛备用；将二乙烯三胺与其质量8倍的去离子水混合，制得二乙烯三胺溶液。将石墨尾矿粉碎、过100目筛，然后与十二烷基苯磺酸溶液混合，加热至88℃并在该温度下以100r/min的搅拌速度搅拌处理1.4h；再加入赤玉土、二乙烯三胺溶液，加热至75℃，并在该温度下以100r/min的搅拌速度搅拌处理1h；然后加入2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚，并在65℃的温度下以100r/min的搅拌速度搅拌1.3h，制得混合物A。将混合物A、水泥、碎石子混合，以120r/min的搅拌速度搅拌均匀；浇注，振捣，养护即得。
实施例2
本发明实施例中，一种高强度的导电混凝土，包括以下原料：石墨尾矿31kg、水泥46kg、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚7kg、赤玉土24kg、十二烷基苯磺酸11kg、二乙烯三胺7kg、碎石子30kg。
将十二烷基苯磺酸与其质量15倍的去离子水混合，制得十二烷基苯磺酸溶液；将赤玉土粉碎过120目筛备用；将二乙烯三胺与其质量9倍的去离子水混合，制得二乙烯三胺溶液。将石墨尾矿粉碎、过150目筛，然后与十二烷基苯磺酸溶液混合，加热至92℃并在该温度下以150r/min的搅拌速度搅拌处理1.6h；再加入赤玉土、二乙烯三胺溶液，加热至78℃，并在该温度下以150r/min的搅拌速度搅拌处理1.2h；然后加入2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚，并在67℃的温度下以150r/min的搅拌速度搅拌1.5h，制得混合物A。将混合物A、水泥、碎石子混合，以150r/min的搅拌速度搅拌均匀；浇注，振捣，养护即得。
实施例3
本发明实施例中，一种高强度的导电混凝土，包括以下原料：石墨尾矿25kg、水泥40kg、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚4kg、赤玉土18kg、十二烷基苯磺酸7kg、二乙烯三胺4kg、碎石子22kg。
将十二烷基苯磺酸与其质量15倍的去离子水混合，制得十二烷基苯磺酸溶液；将赤玉土粉碎过80目筛备用；将二乙烯三胺与其质量9倍的去离子水混合，制得二乙烯三胺溶液。将石墨尾矿粉碎、过120目筛，然后与十二烷基苯磺酸溶液混合，加热至90℃并在该温度下以150r/min的搅拌速度搅拌处理1.6h；再加入赤玉土、二乙烯三胺溶液，加热至76℃，并在该温度下以150r/min的搅拌速度搅拌处理1.2h；然后加入2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚，并在66℃的温度下以150r/min的搅拌速度搅拌1.5h，制得混合物A。将混合物A、水泥、碎石子混合，以150r/min的搅拌速度搅拌均匀；浇注，振捣，养护即得。
实施例4
本发明实施例中，一种高强度的导电混凝土，包括以下原料：石墨尾矿29kg、水泥44kg、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚6kg、赤玉土22kg、十二烷基苯磺酸9kg、二乙烯三胺6kg、碎石子28kg。
将十二烷基苯磺酸与其质量15倍的去离子水混合，制得十二烷基苯磺酸溶液；将赤玉土粉碎过80目筛备用；将二乙烯三胺与其质量9倍的去离子水混合，制得二乙烯三胺溶液。将石墨尾矿粉碎、过120目筛，然后与十二烷基苯磺酸溶液混合，加热至90℃并在该温度下以150r/min的搅拌速度搅拌处理1.6h；再加入赤玉土、二乙烯三胺溶液，加热至76℃，并在该温度下以150r/min的搅拌速度搅拌处理1.2h；然后加入2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚，并在66℃的温度下以150r/min的搅拌速度搅拌1.5h，制得混合物A。将混合物A、水泥、碎石子混合，以150r/min的搅拌速度搅拌均匀；浇注，振捣，养护即得。
实施例5
本发明实施例中，一种高强度的导电混凝土，包括以下原料：石墨尾矿27kg、水泥42kg、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚5kg、赤玉土20kg、十二烷基苯磺酸8kg、二乙烯三胺5kg、碎石子25kg。
将十二烷基苯磺酸与其质量15倍的去离子水混合，制得十二烷基苯磺酸溶液；将赤玉土粉碎过80目筛备用；将二乙烯三胺与其质量9倍的去离子水混合，制得二乙烯三胺溶液。将石墨尾矿粉碎、过120目筛，然后与十二烷基苯磺酸溶液混合，加热至90℃并在该温度下以150r/min的搅拌速度搅拌处理1.6h；再加入赤玉土、二乙烯三胺溶液，加热至76℃，并在该温度下以150r/min的搅拌速度搅拌处理1.2h；然后加入2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚，并在66℃的温度下以150r/min的搅拌速度搅拌1.5h，制得混合物A。将混合物A、水泥、碎石子混合，以150r/min的搅拌速度搅拌均匀；浇注，振捣，养护即得。
对比例1
除不含有十二烷基苯磺酸外，其原料成分与制备工艺与实施例5一致。
对比例2
除不含有二乙烯三胺外，其原料成分与制备工艺与实施例5一致。
对比例3
将各原料直接混合，以150r/min的搅拌速度搅拌均匀；浇注，振捣，养护即得。其原料成分与实施例5一致。
用对比例 1-3和实施例 1-5各制备了3个试件。测量结果如表1所示。
表1
平均电阻率（Ω·cm） 抗折强度（MPa） 抗压强度（MPa）
实施例1 0.48 13.5 36.5
实施例2 0.45 13.7 37.2
实施例3 0.19 18.1 50.2
实施例4 0.13 18.6 51.5
实施例5 0.04 19.8 59.6
对比例1 93.5 6.9 28.2
对比例2 26.8 5.1 16.9
对比例3 113.4 4.8 15.5
从上表可以看出，本发明导电混凝土电阻率可小于0.5Ω·m，抗折强度达到13.5MPa以上最高达19.8MPa，抗压强度达到36.8MPa以上，最高达59.6MPa。本发明采用十二烷基苯磺酸、二乙烯三胺对石墨尾矿进行处理后与其它原料制得的导电混凝土，抗折强度和抗压强度远高于现有直接使用石墨尾矿的效果，同时其电阻率却远远优于对比例3。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种高强度的导电混凝土，其特征在于，按照重量份的原料包括：石墨尾矿23-31份、水泥38-46份、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚3-7份、赤玉土16-24份、十二烷基苯磺酸5-11份、二乙烯三胺3-7份、碎石子20-30份。
2.根据权利要求1所述的高强度的导电混凝土，其特征在于，按照重量份的原料包括：石墨尾矿25-29份、水泥40-44份、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚4-6份、赤玉土18-22份、十二烷基苯磺酸7-9份、二乙烯三胺4-6份、碎石子22-28份。
3.根据权利要求1所述的高强度的导电混凝土，其特征在于，按照重量份的原料包括：石墨尾矿27份、水泥42份、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚5份、赤玉土20份、十二烷基苯磺酸8份、二乙烯三胺5份、碎石子25份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的高强度的导电混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将十二烷基苯磺酸与其质量14-15倍的去离子水混合，制得十二烷基苯磺酸溶液；将赤玉土粉碎过60-120目筛备用；将二乙烯三胺与其质量8-9倍的去离子水混合，制得二乙烯三胺溶液；
2）将石墨尾矿粉碎、过100-150目筛，然后与十二烷基苯磺酸溶液混合，加热至88-92℃并在该温度下搅拌处理1.4-1.6h；再加入赤玉土、二乙烯三胺溶液，加热至75-78℃，并在该温度下搅拌处理1-1.2h；然后加入2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚，并在65-67℃的温度下搅拌1.3-1.5h，制得混合物A；
3）将混合物A、水泥、碎石子混合，搅拌均匀；浇注，振捣，养护即得。
5.根据权利要求4所述的高强度的导电混凝土的制备方法，其特征在于，步骤2）中，搅拌速度为100-150r/min。
6.根据权利要求4所述的高强度的导电混凝土的制备方法，其特征在于，步骤2）中，与十二烷基苯磺酸溶液混合，加热至90℃。
7.根据权利要求4所述的高强度的导电混凝土的制备方法，其特征在于，步骤2）中，再加入赤玉土、二乙烯三胺溶液，加热至76℃。
8.根据权利要求4所述的高强度的导电混凝土的制备方法，其特征在于，步骤2）中，加入2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚，并在66℃的温度下搅拌。
9.根据权利要求4所述的高强度的导电混凝土的制备方法，其特征在于，步骤3）中，搅拌速度为120-150r/min。
10.如权利要求1-3任一所述的导电混凝土在电力系统接地建设中的应用。
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