CN108033700A - 一种高性能导电混凝土专用掺合料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能导电混凝土专用掺合料及其制备方法，按质量份数计，包括：粉煤灰100～165份，矿粉50～100份，铜纤维10～30份，聚苯乙炔1～15份，聚乙烯吡咯烷酮1～15份，通过混合后制得高性能导电混凝土专用掺合料，用于水泥混凝土；本发明的掺合料可以发挥掺合料的多元复合效应，提高混凝土的抗冻性、抗渗性以及导电性，降低混凝土的水化热，为城市建筑物以及构筑物提供优质的混凝土原料。

Description

一种高性能导电混凝土专用掺合料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高性能导电混凝土专用掺合料及其制备方法。
背景技术
随着我国经济快速发展和建筑工程建设不断加快，各种各样功能性混凝土的应用也愈来愈广泛，导电混凝土作为一种功能性混凝土，在道路、桥梁以及建筑物等方面具有广阔的应用前景，主要表现在以下三个方面：
(1)电磁屏蔽：由于电子工业以及通讯基础设施的迅猛发展，手机、电脑等电子产品在日常生产活动中非常普遍，电子产品在使用过程中会释放电磁波，电磁波会对人体造成一定的危害，同时也会使电子设备受到干扰甚至造成信息泄露，导电混凝土具有电磁屏蔽功能，能降低电磁波对人体及电子设备的危害。
(2)电热效应：我国进入冬季以后，雨雪天气较多，气温较低，尤其是北方地区，在路面雨雪容易堆积，给市民正常生活带来极大地不便。据有关统计资料，由于雨雪天气等恶劣自然环境影响，城市快速路、地面道路及部分工厂厂区道路均进行了不同程度的交通管制，严重威胁我国城市社会经济发展和市民正常生活，导电混凝土具有一定的导电性能，通电后由于电阻热效应会产生，使路面温度升高，加快路面冰雪的融化。
(3)机敏性：随着建筑工程不断发展，各种复杂和异型混凝土结构建筑也不断增多，混凝土结构在长期服役过程中因徐变、收缩以及不同荷载作用下产生变形和裂缝，为定量检测此类结构是否处于安全服役状态，在混凝土中掺入一定量的导电物质，可以使混凝土结构获得较好的机敏性，从而可以实现结构的无损智能监控。
综上所述，导电混凝土在道路、桥梁等大型基础设施以及建筑物等方面都具有广阔的应用前景，导电混凝土用掺合料是配制导电混凝土的核心技术，导电混凝土专用掺合料的应用会提升导电混凝土的性能，对导电混凝土的推广应用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能导电混凝土专用掺合料，包括粉煤灰、矿粉、铜纤维、聚苯乙炔和聚乙烯吡咯烷酮，其中，作为表面活性剂的聚乙烯基吡咯烷酮能增强铜纤维的分散性，铜纤维在混凝土中均匀分散后相互搭接形成可导电通路，同时作为高聚物导电增强材料的聚苯乙炔可进一步增加混凝土的导电性能，补偿导电通路中局部电阻较大的位置；进一步地，粉煤灰和矿粉作为胶凝材料具有火山灰效应，两者复合使用有利于降低材料的电阻率，发挥掺合料的多元复合效应，明显改善混凝土的抗冻性和热膨胀性能，降低混凝土的水化热，同时提高混凝土的导电性。
另一方面，本发明的目的还在于提供上述高性能导电混凝土专用掺合料的制备方法，工艺简单，易于产业化生产。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
一种高性能导电混凝土专用掺合料，按照质量份数计，包括：粉煤灰100～165份，矿粉50～100份，铜纤维10～30份，聚苯乙炔1～15份，聚乙烯吡咯烷酮1～15份。
优选的，上述高性能导电混凝土专用掺合料，按照质量份数计，包括：粉煤灰120～145份，矿粉60～90份，铜纤维15～20份，聚苯乙炔5～15份，聚乙烯吡咯烷酮5～10份。
优选的，上述高性能导电混凝土专用掺合料，按照质量份数计，包括：粉煤灰130～135份，矿粉70～80份，铜纤维16～18份，聚苯乙炔6～10份，聚乙烯吡咯烷酮6～8份。
优选的，所述的粉煤灰通过火力发电煤燃烧烟气中收集得到，经干燥处理后的含水率控制在1％以内，技术指标见表1。
优选的，所述的矿粉经干燥处理后的含水率控制在1％以内，技术指标见表2。
优选的，所述的铜纤维长度为27～33mm，直径为0.5～0.8mm。
上述高性能导电混凝土专用掺合料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述质量份数的粉煤灰和矿粉进行干燥处理，控制含水率在1％以内；
(2)将步骤(1)中所述干燥处理后的粉煤灰和矿粉进行干拌混合10min得混合掺合料；
(3)将所述铜纤维、聚苯乙炔和聚乙烯吡咯烷酮按照配比加入步骤(2)所述的混合掺合料中，干拌混合15min使所述-铜维分散均匀，即得高性能导电混凝土专用掺合料。
一种高性能导电混凝土，包括上述高性能导电混凝土专用掺合料。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件可以任意组合即得本发明各较佳实例；另外本发明所用的原料和试剂除另有说明外均市售可得或为常规选择。
表1粉煤灰的主要技术指标
表2矿粉的主要技术指标
指标 流动度比(％) 密度(g/cm3) 比表面积(m2/kg) 含水率(％)
参数 105 2.88 418 0.1
与现有技术相比，本发明的积极进步效果在于：
(1)本发明的高性能导电混凝土专用掺合料可用于水泥混凝土，发挥掺合料的多元复合效应，可以提高混凝土的抗渗性能、抗冻性能以及导电性能，降低混凝土的水化热，为城市建筑物以及构筑物提供优质的混凝土原材料。
(2)本发明中高性能导电混凝土专用掺合料的制备方法简单、便于大规模工业化生产。
(3)本发明提供的高性能导电混凝土掺合料配制的混凝土不仅发挥网络导电效应和隧道效应，而且混凝土强度高，随着时间的延长电阻率变为恒定，可持续保持混凝土的导电性能。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例作进一步详细描述。
实施例1～3高性能导电混凝土专用掺合料的制备
取某电厂的粉煤灰和矿粉，按照表1和表2中的技术指标对粉煤灰和矿粉进行干燥处理，控制其含水率在1％以内；将干燥后的粉煤灰和矿粉分别按照上述配比进行干拌混合，混合时间为10分钟；然后分别加入10份、20份、30份铜纤维，10份聚苯乙炔，5份聚乙烯吡咯烷酮进行干拌混合，混合时间为15分钟，配料质量份数如表3所示。
表3实施例1～3的质量份数配料表
实施例4～8高性能导电混凝土专用掺合料的制备
按照表1和表2中的技术指标对粉煤灰和矿粉进行干燥处理，控制其含水率在1％以内；将干燥后的粉煤灰和矿粉分别按照上述配比进行干拌混合，混合时间为10分钟；然后分别加入如表4中配比的铜纤维、聚苯乙炔、聚乙烯吡咯烷酮进行干拌混合，混合时间为15分钟。
表4实施例4～8的组分含量配料表
效果例1～3高性能导电混凝土的制备
按照固定水泥掺入量为1，其他组分掺入量为与水泥的质量比进行配比制备高性能导电混凝土，其中效果例1～3中的专用掺合料分别选自上述实施例1～3制备的高性能导电混凝土专用掺合料，质量比配比如表5所示。
对比例普通水泥混凝土的制备
对比例的普通水泥混凝土与上述效果例1～3的不同之处在于没有添加本发明的高性能导电混凝土专用掺合料，质量比配比如表5所示。
将上述效果例1～3和对比例制备的混凝土按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2002)、《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082-2009)、《水工混凝土试验规程》(DL/T5150-2001)对混凝土的力学性能、快速冻融循环(200次)、线膨胀系数以及绝热温升进行测定，结果如表6所示。
表5效果例1～3、对比例中混凝土的质量比配比表
表6性能测定结果
从表6的性能测定结果可知，掺入本发明的高性能导电混凝土专用掺合料后，混凝土其他性能相当，抗冻性能明显得到提升，同时混凝土的线膨胀系数以及绝热温升降低较明显，说明本发明的高性能导电混凝土专用掺合料适用于高性能导电混凝土工程使用，可在电工、工业防静电、重大结构内部诊断以及冬季路面除雪等方面发挥极大作用。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种高性能导电混凝土专用掺合料，其特征在于，按照质量份数计，包括：粉煤灰100～165份，矿粉50～100份，铜纤维10～30份，聚苯乙炔1～15份，聚乙烯吡咯烷酮1～15份。
2.一种如权利要求1所述的高性能导电混凝土专用掺合料，其特征在于，按照质量份数计，包括：粉煤灰120～145份，矿粉60～90份，铜纤维15～20份，聚苯乙炔5～15份，聚乙烯吡咯烷酮5～10份。
3.一种如权利要求2所述的高性能导电混凝土专用掺合料，其特征在于，按照质量份数计，包括：粉煤灰130～135份，矿粉70～80份，铜纤维16～18份，聚苯乙炔6～10份，聚乙烯吡咯烷酮6～8份。
4.一种如权利要求1所述的高性能导电混凝土专用掺合料，其特征在于，所述的粉煤灰通过火力发电煤燃烧烟气中收集得到，经干燥处理后的含水率控制在1％以内。
5.一种如权利要求1所述的高性能导电混凝土专用掺合料，其特征在于，所述的矿粉经干燥处理后的含水率控制在1％以内。
6.一种如权利要求1所述的高性能导电混凝土专用掺合料，其特征在于，所述的铜纤维长度为27～33mm，直径为0.5～0.8mm。
7.如权利要求1～6任一项所述的高性能导电混凝土专用掺合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将上述质量份数的粉煤灰和矿粉进行干燥处理，控制含水率在1％以内；
(2)将步骤(1)中所述干燥处理后的粉煤灰和矿粉进行干拌混合10min得混合掺合料；
(3)将所述铜纤维、聚苯乙炔和聚乙烯吡咯烷酮按照配比加入步骤(2)中所述混合掺合料中，干拌混合15min使所述铜纤维分散均匀，即得高性能导电混凝土专用掺合料。
8.一种高性能导电混凝土，其特征在于，包括如权利要求1～6任一项所述的高性能导电混凝土专用掺合料。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111233397A (zh) * 2020-01-20 2020-06-05 武汉轻工大学 一种混凝土隧道衬砌材料及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105439498A (zh) * 2015-12-01 2016-03-30 长安大学 一种具有导电性能的复合改性沥青混凝土及其制备方法
CN106396591A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 浙江大学自贡创新中心 一种水泥基自流平抗静电地坪材料的使用方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105439498A (zh) * 2015-12-01 2016-03-30 长安大学 一种具有导电性能的复合改性沥青混凝土及其制备方法
CN106396591A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 浙江大学自贡创新中心 一种水泥基自流平抗静电地坪材料的使用方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111233397A (zh) * 2020-01-20 2020-06-05 武汉轻工大学 一种混凝土隧道衬砌材料及其制备方法

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