CN107540287A

CN107540287A - 一种采用石墨尾矿的导电混凝土及其制备方法和应用

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Publication number: CN107540287A
Application number: CN201710814161.8A
Authority: CN
Inventors: 吴磊
Original assignee: Shanghai Ming And Information Technology Development Co Ltd
Current assignee: Shanghai Ming And Information Technology Development Co Ltd
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2018-01-05

Abstract

本发明公开了一种采用石墨尾矿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18‑26份、羟基磷灰石11‑19份、水泥30‑40份、氯铂酸7‑15份、甲基四氢苯酐3‑7份、异构十三醇聚氧乙烯醚1‑5份、季戊四醇丙烯酸酯5‑11份、碎石子25‑35份。将石墨尾矿粉碎、与氯铂酸溶液混合加热搅拌；再加入甲基四氢苯酐、季戊四醇丙烯酸酯加热搅拌；然后加入异构十三醇聚氧乙烯醚加热搅拌，制得混合物A；将混合物A、羟基磷灰石、水泥、碎石子混合，搅拌均匀；浇注，振捣，养护即得。本发明对石墨尾矿处理后就能得到高强度、导电性强的导电混凝土，效果显著，安全环保，无二次污染，生产成本低，更适合推广应用。

Description

一种采用石墨尾矿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，具体是一种采用石墨尾矿的导电混凝土及其制备方法和应用。

背景技术

混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。其中，导电混凝土既有结构材料的特点，又具有导电性和机敏特性，使得混凝土不仅作为一种结构材料使用，而且在电工、工业防静电、建筑采暖、电加热器、电力设备接地工程以及重大土木基础设施等方面具有重要作用。

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。因此，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采用石墨尾矿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：

一种采用石墨尾矿的导电混凝土，按照重量份的原料包括：石墨尾矿18-26份、羟基磷灰石11-19份、水泥30-40份、氯铂酸7-15份、甲基四氢苯酐3-7份、异构十三醇聚氧乙烯醚1-5份、季戊四醇丙烯酸酯5-11份、碎石子25-35份。

作为本发明进一步的方案：所述采用石墨尾矿的导电混凝土，按照重量份的原料包括：石墨尾矿20-24份、羟基磷灰石13-17份、水泥32-38份、氯铂酸9-13份、甲基四氢苯酐4-6份、异构十三醇聚氧乙烯醚2-4份、季戊四醇丙烯酸酯7-9份、碎石子28-32份。

作为本发明进一步的方案：所述采用石墨尾矿的导电混凝土，按照重量份的原料包括：石墨尾矿22份、羟基磷灰石15份、水泥35份、氯铂酸11份、甲基四氢苯酐5份、异构十三醇聚氧乙烯醚3份、季戊四醇丙烯酸酯8份、碎石子30份。

本发明另一目的是提供所述一种采用石墨尾矿的导电混凝土的制备方法，包括以下步骤：

1）将氯铂酸与其质量10-12倍的去离子水混合，制得氯铂酸溶液；将羟基磷灰石粉碎过60-120目筛备用；

2）将石墨尾矿粉碎、过100-150目筛，然后与氯铂酸溶液混合，加热至75-77℃并在该温度下搅拌处理1.8-2h；再加入甲基四氢苯酐、季戊四醇丙烯酸酯，升温至60-62℃，并在该温度下搅拌处理1.2-1.5h；然后加入异构十三醇聚氧乙烯醚，并在78-80℃的温度下搅拌1-1.2h，制得混合物A；

3）将混合物A、羟基磷灰石、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200-220r/min。

作为本发明进一步的方案：步骤2）中，与氯铂酸溶液混合，加热至76℃。

作为本发明进一步的方案：步骤2）中，再加入甲基四氢苯酐、季戊四醇丙烯酸酯，升温至61℃。

作为本发明进一步的方案：步骤2）中，加入异构十三醇聚氧乙烯醚，并在79℃的温度下搅拌1-1.2h。

作为本发明进一步的方案：步骤3）中，搅拌速度为150-180r/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：

本发明采用氯铂酸、季戊四醇丙烯酸酯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，同时其电阻率却远远优于现有技术，本发明无需采用石墨，对石墨尾矿处理后就能得到高强度、导电性强的导电混凝土，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，更适合推广应用。

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，一种采用石墨尾矿的导电混凝土，包括以下原料：石墨尾矿18kg、羟基磷灰石11kg、水泥30kg、氯铂酸7kg、甲基四氢苯酐3kg、异构十三醇聚氧乙烯醚1kg、季戊四醇丙烯酸酯5kg、碎石子25kg。

将氯铂酸与其质量10倍的去离子水混合，制得氯铂酸溶液；将羟基磷灰石粉碎过60目筛备用。将石墨尾矿粉碎、过100目筛，然后与氯铂酸溶液混合，加热至75℃并在该温度下以200r/min的搅拌速度搅拌处理1.8h；再加入甲基四氢苯酐、季戊四醇丙烯酸酯，升温至60℃，并在该温度下以200r/min的搅拌速度搅拌处理1.2h；然后加入异构十三醇聚氧乙烯醚，并在78℃的温度下以200r/min的搅拌速度搅拌1h，制得混合物A。将混合物A、羟基磷灰石、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2

本发明实施例中，一种采用石墨尾矿的导电混凝土，包括以下原料：石墨尾矿26kg、羟基磷灰石19kg、水泥40kg、氯铂酸15kg、甲基四氢苯酐7kg、异构十三醇聚氧乙烯醚5kg、季戊四醇丙烯酸酯11kg、碎石子35kg。

将氯铂酸与其质量12倍的去离子水混合，制得氯铂酸溶液；将羟基磷灰石粉碎过120目筛备用。将石墨尾矿粉碎、过150目筛，然后与氯铂酸溶液混合，加热至77℃并在该温度下以220r/min的搅拌速度搅拌处理2h；再加入甲基四氢苯酐、季戊四醇丙烯酸酯，升温至62℃，并在该温度下以220r/min的搅拌速度搅拌处理1.5h；然后加入异构十三醇聚氧乙烯醚，并在80℃的温度下以220r/min的搅拌速度搅拌1.2h，制得混合物A。将混合物A、羟基磷灰石、水泥、碎石子混合，以180r/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，一种采用石墨尾矿的导电混凝土，包括以下原料：石墨尾矿20kg、羟基磷灰石13kg、水泥32kg、氯铂酸9kg、甲基四氢苯酐4kg、异构十三醇聚氧乙烯醚2kg、季戊四醇丙烯酸酯7kg、碎石子28kg。

将氯铂酸与其质量11倍的去离子水混合，制得氯铂酸溶液；将羟基磷灰石粉碎过80目筛备用。将石墨尾矿粉碎、过120目筛，然后与氯铂酸溶液混合，加热至76℃并在该温度下以220r/min的搅拌速度搅拌处理2h；再加入甲基四氢苯酐、季戊四醇丙烯酸酯，升温至61℃，并在该温度下以220r/min的搅拌速度搅拌处理1.5h；然后加入异构十三醇聚氧乙烯醚，并在79℃的温度下以220r/min的搅拌速度搅拌1.2h，制得混合物A。将混合物A、羟基磷灰石、水泥、碎石子混合，以180r/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，一种采用石墨尾矿的导电混凝土，包括以下原料：石墨尾矿24kg、羟基磷灰石17kg、水泥38kg、氯铂酸13kg、甲基四氢苯酐6kg、异构十三醇聚氧乙烯醚4kg、季戊四醇丙烯酸酯9kg、碎石子32kg。

实施例5

本发明实施例中，一种采用石墨尾矿的导电混凝土，包括以下原料：石墨尾矿22kg、羟基磷灰石15kg、水泥35kg、氯铂酸11kg、甲基四氢苯酐5kg、异构十三醇聚氧乙烯醚3kg、季戊四醇丙烯酸酯8kg、碎石子30kg。

对比例1

除不含有氯铂酸外，其原料成分与制备工艺与实施例5一致。

对比例2

除不含有季戊四醇丙烯酸酯外，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350r/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	0.47	12.3	36.1
实施例2	0.48	12.8	36.8
				实施例3	0.20	17.2	49.3
实施例4	0.14	17.6	50.5
				实施例5	0.04	19.2	58.2
对比例1	92.3	6.8	23.5
				对比例2	25.5	4.2	12.5
对比例3	122.5	4.5	14.6

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12.3MPa以上最高达19.2MPa，抗压强度达到36.1MPa以上，最高达58.2MPa。本发明采用氯铂酸、季戊四醇丙烯酸酯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

1.一种采用石墨尾矿的导电混凝土，其特征在于，按照重量份的原料包括：石墨尾矿18-26份、羟基磷灰石11-19份、水泥30-40份、氯铂酸7-15份、甲基四氢苯酐3-7份、异构十三醇聚氧乙烯醚1-5份、季戊四醇丙烯酸酯5-11份、碎石子25-35份。

2.根据权利要求1所述的采用石墨尾矿的导电混凝土，其特征在于，按照重量份的原料包括：石墨尾矿20-24份、羟基磷灰石13-17份、水泥32-38份、氯铂酸9-13份、甲基四氢苯酐4-6份、异构十三醇聚氧乙烯醚2-4份、季戊四醇丙烯酸酯7-9份、碎石子28-32份。

3.根据权利要求1所述的采用石墨尾矿的导电混凝土，其特征在于，按照重量份的原料包括：石墨尾矿22份、羟基磷灰石15份、水泥35份、氯铂酸11份、甲基四氢苯酐5份、异构十三醇聚氧乙烯醚3份、季戊四醇丙烯酸酯8份、碎石子30份。

4.一种如权利要求1-3任一所述的采用石墨尾矿的导电混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的采用石墨尾矿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200-220r/min。

6.根据权利要求4所述的采用石墨尾矿的导电混凝土的制备方法，其特征在于，步骤2）中，与氯铂酸溶液混合，加热至76℃。

7.根据权利要求4所述的采用石墨尾矿的导电混凝土的制备方法，其特征在于，步骤2）中，再加入甲基四氢苯酐、季戊四醇丙烯酸酯，升温至61℃。

8.根据权利要求4所述的采用石墨尾矿的导电混凝土的制备方法，其特征在于，步骤2）中，加入异构十三醇聚氧乙烯醚，并在79℃的温度下搅拌1-1.2h。

9.根据权利要求4所述的采用石墨尾矿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150-180r/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。