CN109574601B - 一种建筑石墨混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种建筑石墨混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种建筑石墨混凝土及其制备方法，解决了导电混凝土坍落度低的问题。该发明的混凝土由以下重量百分比的原料制成，普通硅酸盐水泥4‑15%、水8‑13%、保水组分3.5‑5.5%、粘聚剂1.5‑3.5%、石墨矿石40‑50%、煤矸石18‑21%、石子2‑3.5%、砂子2‑3.5%。本发明的混凝土通过以下方法获得：丙三醇和山梨醇混合物加入水，加入粘结剂搅拌均匀后加入石墨矿石、煤矸石、石子、砂子、普通硅酸盐水泥，搅拌均匀，注入模具中放置2‑3小时，再采用塑料薄膜覆盖进行养护，获得初品，初品脱模，自然养护，获得混凝土成品。本发明减少了水泥用量，坍落度损失小，具有很好的力学性能，导电性好，成本低，制备方法简单。

Description

一种建筑石墨混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体为一种建筑石墨混凝土及其制备方法。
背景技术
随着工程材料的发展，混凝土的发展方向主要在于高强化、智能化和多功能化。普通混凝土的电阻率一般在104-107Ω•m 范围内，属于电的不良导体。为了改变混凝土材料的导电性，掺加石墨后的混凝土，电阻可达到6.820Ω•m，使混凝土材料具有很好的导电性，可广泛用于屏蔽无线电干扰、防御电磁波、接地装置、建筑物的避雷设备、消除静电装置、环境加热、电阻器、建筑采暖地面、金属防腐阴极保护、高速公路的自动监控及道路和机场的冰雪融化等技术领域。但是混凝土中添加石墨后，由于其颗粒接近等轴状，长径比小，当掺量不高时，导电相接触较少，很难形成完整的导电网络，而当掺量较大时，由于导电相本身强度较低及导电相材料具吸水性，混凝土拌和水量将明显增大，混凝土各龄期强度大幅下降，黏聚性减弱、保水性降低，坍落度损失大，难以满足土木工程对力学性能的要求。
现有技术制备的石墨混凝土，利用不同品质的石墨粉料，石墨粉料从矿石中浮选出来要经过多道工序，将石墨粉料添加在混凝土中，造成混凝土成本提高。
对于煤矿地区，随着煤炭的开采产生大量的煤矸石，选煤后的煤矸石具有相应的粒度，这些煤矸石往往在煤矿堆积成山，用其作为混凝土骨料，与其他骨料成分协同作用制备混凝土，不但可以解决其堆积造成的环境污染还可以使混凝土具有优异的性能。
综上，研究一种建筑用石墨混凝土及其制备方法，解决建筑材料行业、煤炭行业、石墨行业相应的技术问题，具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提供一种建筑石墨混凝土及其制备方法。
本发明通过如下技术方案解决如上技术问题。
一种建筑石墨混凝土，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成，普通硅酸盐水泥4-15%、水8-13%、保水组分3.5-5.5%、粘聚剂1.5-3.5%、石墨矿石40-50%、煤矸石18-21%、石子2-3.5%、砂子2-3.5%。
石墨矿石的细度模数为0.2-1.8，石墨矿石中杂质含量为10-20%，煤矸石的细度模数为2.0-3.0，石子的细度模数为3.0-3.7，砂子的细度模数为2.0-3.0。
保水组分为丙三醇和山梨醇组合物，二者重量百分比为丙三醇50-70%、山梨醇30-50%，山梨醇的浓度为50-75%。
粘聚剂优选为聚乙烯吡咯烷酮，或其它具有亲水性，易溶于水，并具有一定粘度的化合物。其与普通硅酸盐水泥协同作用，增加粘结性，增强混凝土的强度；通过保水组分锁住水分，石墨选用一定粒度的石墨矿石，二者协同作用，提高了石墨混凝土的粘聚性、保水性，坍落度损失小，同时使混凝土具有很好的导电性。
丙三醇带有三个醇羟基，能与水以任意比例溶解，可以锁住水分，具有一定的保湿性；山梨醇易溶于水，难溶于有机溶剂，它耐酸，耐热性能好，具有很好的引湿性。二者按照一定比例混合，可以锁住混凝土中的水分。
为了保证石墨混凝土的导电性，石墨矿石要保证有一定的细度和石墨含量。
煤矸石选用煤矿选煤的废料。
优选的普通硅酸盐水泥为P.0 42.5。
所述一种建筑石墨混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照上述重量百分比称取各种原料；
（2）保水组分混合物制备：称取保水组分，即称取配方中重量份的丙三醇和山梨醇，加入粘聚剂，再加入水，常温下混合，搅拌均匀；
（3）石墨混合物制备：在搅拌机中加入步骤（2）所述的保水组分混合物，加入石墨矿石，搅拌均匀；
（4）混凝土原浆制备：在步骤（3）所述的石墨混合物中依次加入煤矸石、石子、砂子、普通硅酸盐水泥，搅拌均匀；
（5）将步骤（4）中所述的混凝土原浆注入模具中，获得模具体；
（6）将步骤（5）中混凝土模具体放置2-3小时，再采用塑料薄膜覆盖进行养护，获得初品；
（7）将步骤（6）中的混凝土初品脱模，自然养护，获得混凝土成品。
本发明的混凝土可广泛用于屏蔽无线电干扰、防御电磁波、接地装置、建筑物的避雷设备、消除静电装置、环境加热、电阻器、建筑采暖地面、金属防腐阴极保护、高速公路的自动监控及道路和机场的冰雪融化等技术领域。
本发明的建筑石墨混凝土采用合理的原料及其配比，骨料选用石墨矿石和煤矸石，废弃物综合利用，价廉易得，可以有效控制成本。保水组分的协同作用，可有有效锁住水分，石墨矿石的添加，既添加了石墨原料，增加的导电性，也利用了石墨矿石作为骨料，降低成本。本发明减少了水泥用量，坍落度损失小，具有很好的力学性能，导电性好，成本低，制备方法简单。
具体实施方式
实施例1：
一种建筑石墨混凝土，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成，普通硅酸盐水泥10%、水11%、保水组分5.5%、粘聚剂3.5%、石墨矿石43%、煤矸石21%、石子3%、砂子3%。
石墨矿石的细度模数为0.2，石墨矿石中杂质含量为10%，煤矸石的细度模数为2.0，石子的细度模数为2.8，砂子的细度模数为2.0。
保水组分为丙三醇和山梨醇组合物，二者重量百分比为丙三醇70%、山梨醇30%，山梨醇的浓度为70%。
粘聚剂为聚乙烯吡咯烷酮，其与普通硅酸盐水泥协同作用，增加粘结性，增强混凝土的强度；通过保水组分锁住水分，石墨选用一定粒度的石墨矿石，二者协同作用，提高了石墨混凝土的粘聚性、保水性，坍落度损失小，同时使混凝土具有很好的导电性。
丙三醇带有三个醇羟基，能与水以任意比例溶解，可以锁住水分，具有一定的保湿性；山梨醇易溶于水，难溶于有机溶剂，它耐酸，耐热性能好，具有很好的引湿性。二者按照一定比例混合，可以锁住混凝土中的水分。
煤矸石选用煤矿选煤的废料，普通硅酸盐水泥为P.0 42.5。
所述一种建筑石墨混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照上述重量百分比称取各种原料；
（2）保水组分混合物制备：称取保水组分，即称取配方中重量份的丙三醇和山梨醇，加入粘聚剂聚乙烯吡咯烷酮，再加入水，常温下混合，搅拌均匀；
（3）石墨混合物制备：在搅拌机中加入步骤（2）所述的保水组分混合物，加入石墨矿石，搅拌均匀；
（4）混凝土原浆制备：在步骤（3）所述的石墨混合物中依次加入煤矸石、石子、砂子、普通硅酸盐水泥，搅拌均匀；
（5）将步骤（4）中所述的混凝土原浆注入模具中，获得模具体；
（6）将步骤（5）中混凝土模具体放置2小时，再采用塑料薄膜覆盖进行养护，获得初品；
（7）将步骤（6）中的混凝土初品脱模，自然养护，获得混凝土成品。
如上石墨混凝土坍落度为大于150mm，达到了坍落度的要求，养护28天，抗压强度在33.5MPa以上。电阻率为小于20Ω•m。
实施例2：
一种建筑石墨混凝土，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成，普通硅酸盐水泥8%、水10%、保水组分4.5%、粘聚剂2.5%、石墨矿石50%、煤矸石21%、石子2%、砂子2%。
石墨矿石的细度模数为0.2，石墨矿石中杂质含量为10%，煤矸石的细度模数为2.5，石子的细度模数为3.0，砂子的细度模数为2.0。
保水组分为丙三醇和山梨醇组合物，二者重量百分比为丙三醇60%、山梨醇40%，山梨醇的浓度为75%。
粘聚剂为聚乙烯吡咯烷酮，其与普通硅酸盐水泥协同作用，增加粘结性，增强混凝土的强度；通过保水组分锁住水分，石墨选用一定粒度的石墨矿石，二者协同作用，提高了石墨混凝土的粘聚性、保水性，坍落度损失小，同时使混凝土具有很好的导电性。
煤矸石选用煤矿选煤的废料，普通硅酸盐水泥为P.0 42.5。
所述一种建筑石墨混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照上述重量百分比称取各种原料；
（2）保水组分混合物制备：称取保水组分，即称取配方中重量份的丙三醇和山梨醇，加入粘聚剂聚乙烯吡咯烷酮，再加入水，常温下混合，搅拌均匀；
（3）石墨混合物制备：在搅拌机中加入步骤（2）所述的保水组分混合物，加入石墨矿石，搅拌均匀；
（4）混凝土原浆制备：在步骤（3）所述的石墨混合物中依次加入煤矸石、石子、砂子、普通硅酸盐水泥，搅拌均匀；
（5）将步骤（4）中所述的混凝土原浆注入模具中，获得模具体；
（6）将步骤（5）中混凝土模具体放置3小时，再采用塑料薄膜覆盖进行养护，获得初品；
（7）将步骤（6）中的混凝土初品脱模，自然养护，获得混凝土成品。
如上石墨混凝土坍落度为大于150mm，达到了坍落度的要求，养护28天，抗压强度在30.5MPa以上。电阻率为小于10Ω•m。
实施例3：
一种建筑石墨混凝土，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成，普通硅酸盐水泥11%、水10%、保水组分4.5%、粘聚剂2.5%、石墨矿石45%、煤矸石20%、石子3.5%、砂子3.5%。
石墨矿石的细度模数为1.8，石墨矿石中杂质含量为20%，煤矸石的细度模数为3.0，石子的细度模数为3.7，砂子的细度模数为2.0。
保水组分为丙三醇和山梨醇组合物，二者重量百分比为丙三醇65%、山梨醇35%，山梨醇的浓度为60%。
粘聚剂为聚乙烯吡咯烷酮，其与普通硅酸盐水泥协同作用，增加粘结性，增强混凝土的强度；通过保水组分锁住水分，石墨选用一定粒度的石墨矿石，二者协同作用，提高了石墨混凝土的粘聚性、保水性，坍落度损失小，同时使混凝土具有很好的导电性。
煤矸石选用煤矿选煤的废料，普通硅酸盐水泥为P.0 42.5。
所述一种建筑石墨混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照上述重量百分比称取各种原料；
（2）保水组分混合物制备：称取保水组分，即称取配方中重量份的丙三醇和山梨醇，加入粘聚剂聚乙烯吡咯烷酮，再加入水，常温下混合，搅拌均匀；
（3）石墨混合物制备：在搅拌机中加入步骤（2）所述的保水组分混合物，加入石墨矿石，搅拌均匀；
（4）混凝土原浆制备：在步骤（3）所述的石墨混合物中依次加入煤矸石、石子、砂子、普通硅酸盐水泥，搅拌均匀；
（5）将步骤（4）中所述的混凝土原浆注入模具中，获得模具体；
（6）将步骤（5）中混凝土模具体放置2.5小时，再采用塑料薄膜覆盖进行养护，获得初品；
（7）将步骤（6）中的混凝土初品脱模，自然养护，获得混凝土成品。
如上石墨混凝土坍落度为大于150mm，达到了坍落度的要求，养护28天，抗压强度在32.1MPa以上。电阻率为小于25Ω•m。
本发明的石墨混凝土采用合理的原料及其配比，骨料选用石墨矿石和煤矸石，废弃物综合利用，价廉易得，可以有效控制成本。保水组分的协同作用，可有有效锁住水分，石墨矿石的添加，既添加了石墨原料，增加的导电性，也利用了石墨矿石作为骨料，降低成本。本发明减少了水泥用量，坍落度损失小，具有很好的力学性能，导电性好，成本低，制备方法简单。

Claims (4)

1.一种建筑石墨混凝土，其特征在于：由以下重量百分比的原料制成，普通硅酸盐水泥4-15%、水8-13%、保水组分3.5-5.5%、粘聚剂1.5-3.5%、石墨矿石40-50%、煤矸石18-21%、石子2-3.5%、砂子2-3.5%；石墨矿石的细度模数为0.2-1.8，石墨矿石中杂质含量为10-20%；
所述保水组分为丙三醇和山梨醇组合物，二者重量百分比为丙三醇50-70%、山梨醇30-50%，山梨醇的浓度为50-75%；粘聚剂为聚乙烯吡咯烷酮。
2.根据权利要求1所述的一种建筑石墨混凝土，其特征在于：煤矸石的细度模数为2.0-3.0，石子的细度模数为3.0-3.7，砂子的细度模数为2.0-3.0。
3.根据权利要求1所述的一种建筑石墨混凝土，其特征在于：普通硅酸盐水泥为P.042.5。
4.一种建筑石墨混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照权利要求1至3任一项所述的建筑石墨混凝土的重要百分比取各原料；
（2）保水组分混合物制备：称取保水组分，即称取配方中重量份的丙三醇和山梨醇，加入粘聚剂，再加入水，常温下混合，搅拌均匀；
（3）石墨混合物制备：在搅拌机中加入步骤（2）所述的保水组分混合物，加入石墨矿石，搅拌均匀；
（4）混凝土原浆制备：在步骤（3）所述的石墨混合物中依次加入煤矸石、石子、砂子、普通硅酸盐水泥，搅拌均匀；
（5）将步骤（4）中所述的混凝土原浆注入模具中，获得模具体；
（6）将步骤（5）中混凝土模具体放置2-3小时，再采用塑料薄膜覆盖进行养护，获得初品；
（7）将步骤（6）中的混凝土初品脱模，自然养护，获得混凝土成品。
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