CN115925370B - 一种导电再生骨料混凝土及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种赤泥基混凝土掺合料及其制备方法与应用。所述混凝土：水泥101~125份、天然骨料33~42重量份、再生混凝土粗骨料40~47重量份、改性导电细骨料140~156重量份、改性导电填料60~72份、减水剂0.5~0.76份；所述改性导电细骨料细度和改性导电填料均采用如下方法制备：（1）将拜耳法赤泥加到酸液中加热反应提取金属元素，得改性赤泥粉。（2）将改性赤泥粉、石墨、生物质、碳酸钙造粒得胚体，将该胚体在隔氧环境烧结后破碎，即得所述改性导电细骨料、改性导电填料。本发明通过制备的新型导电材料得到了兼具良好力学性能和导电性的混凝土，而且克服了再生混凝土骨料吸水率高影响水泥水化的问题。
Description
技术领域
本发明涉及导电混凝土技术领域，具体涉及一种导电再生骨料混凝土及其制备方法与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
传统的混凝土电阻率大，通常被认为是电的不良导体甚至绝缘体，但这一材料特点随着导电混凝土的开发而发生了变化，研究人员通过在混凝土中添加导电材料使传统混凝土的电阻率有效降低，成为具有导电性能的混凝土，使混凝土的应用进一步得到了扩展。例如，导电混凝土可作为电热元件、电磁屏蔽，还可以用于机场、公路等混凝土路面或者混凝土楼梯、台阶等，使其具备融雪、除冰的功能，代替传统的需要大量使用盐进行融雪、除冰的方式。相对于金属导体，导电混凝土发热极其安全，不会引起燃烧，使导电混凝土可以应用在很多方面。
目前的导电混凝土主要通过添加石墨、炭黑、碳纳米管等导电材料增加混凝土的导电性。为了使这些导电材料在混凝土基体中形成有效的导电网络，需要确保导电材料的添加量达到一定程度，例如，石墨的质量占比需达到20%以上时才能使混凝土获得有实用意义的导电性能，碳纳米管和石墨烯的添加比例虽然较石墨低，但这两种导电材料的成本高昂。更重要的是，采用上述的这类导电材料提高混凝土导电性能往往是以大幅度牺牲混凝土的力学性能为代价，造成良好的力学性能和导电性难以兼得，这也是目前影响导电混凝土的实际应用受限的一大原因。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种导电再生骨料混凝土及其制备方法与应用。本发明通过制备的新型导电材料得到了兼具良好力学性能和导电性的混凝土，而且克服了再生混凝土骨料吸水率高影响水泥水化的问题。为实现上述目的，本发明的技术方案如下所示。
首先，本发明公开一种导电再生骨料混凝土，其原料组成包括如下组分：水泥101~125重量份、天然骨料33~42重量份、再生混凝土粗骨料40~47重量份、改性导电细骨料140~156重量份、改性导电填料60~72重量份、减水剂0.5~0.76重量份。其中：所述改性导电细骨料细度大于改性导电填料，两者均采用如下方法制备：
（1）将拜耳法赤泥加到酸液中加热反应提取金属元素，反应完毕后在搅拌条件下加入碱液将反应体系调节至碱性，然后分离出固相产物、烘干，得改性赤泥粉。
（2）将所述改性赤泥粉、石墨粉、生物质粉、碳酸钙粉混匀后造粒，将得到的颗粒物烘干得胚体。将所述坯体在隔氧环境中进行烧结，完成后冷却至室温，将得到的烧结产物分别破碎至所需的细度，即得含有微孔的所述改性导电细骨料、改性导电填料。
进一步地，所述原料组成中还包括水。可选地，水灰比为0.5~0.58，也可以根据实际需要调节所需的水灰比。
进一步地，所述原料组成中还包括早强剂、消泡剂、阻锈剂等中的至少一种，这些助剂有助于进一步改善混凝土的性能。
可选地，所述早强剂为水泥质量的3.0~5.8%，所述早强剂包括亚硝酸盐、三乙醇胺、甲酸钙等中任意一种，早强剂有助于促进水泥水化，增加混凝土的早期强度。
可选地，所述消泡剂为水泥质量的0.1~0.5%，所述消泡剂包括炔二醇消泡剂、聚醚消泡剂等中任意一种。所述消泡剂主要用于消除混凝土搅拌过程中产生的气泡，消除混凝土表面产生的蜂窝、麻面等现象。
可选地，所述阻锈剂为水泥质量的1.5~2.0%，所述阻锈剂包括亚硝酸钠、亚硝酸钙、重铬酸盐、聚磷酸盐等中任意一种。所述阻锈剂有助于减缓混凝土中钢筋的锈蚀。
进一步地，所述再生混凝土粗骨料粒径在10~30mm之间，所述改性导电细骨料粒径在2~4mm之间，所述改性导电填料的粒径为300~500目。
进一步地，所述减水剂包括聚羧酸减水剂、萘系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪族减水剂等中的任意一种。
进一步地，步骤（1）中，所述拜耳法赤泥与酸液的固液比为1：5.0~8.0。优选地，所述酸液包括盐酸、硫酸中的任意一种，所述酸液的质量分数为20~28%。在本发明中，通过酸液与拜耳法赤泥反应可将其中的铁、铝元素提取出来形成自由态的金属离子，后续过程再将其还原成单质。
进一步地，步骤（1）中，所述加热温度为70~85℃，反应时间为1.5~3.0小时，以更加充分地提取赤泥中的铁、铝元素等。通过加热反应促进赤泥中的铁元素溶出。
进一步地，步骤（1）中，所述碱液包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等中的任意一种。优选地，反应完毕后继续加入碱液将反应体系调节至反应体系的pH在7.5~8.0。用酸液提取赤泥中的铁、铝元素后再加碱液将反应体系调节至碱性，使提取出来的铁、铝元素形成氢氧化物，为后续高温烧结反应形成物质基础。
进一步地，步骤（1）中，所述干燥温度为90~130℃，时间为1.0~2.0小时。经过干燥后去除赤泥中的多余水分，便于形成粉末与其他原料混匀。
进一步地，步骤（2）中，所述赤泥粉、石墨粉、生物质粉、碳酸钙粉的质量比为1.0：0.2~0.35：0.1~0.13：0.11~0.15。在本发明中，上述组分形成的复合物经过后续煅烧处理后可使得到的改性导电细骨料、改性导电填料中同时含有导电金属微粒和石墨微粒构建异质接触发热位点，使混凝土导电的同时提高其发热效率。
可选地，所述改性赤泥粉、生物质粉、碳酸钙粉的粒径为250~400目，所述石墨粉的粒径为10~30um。
可选地，所述生物质粉包括农作物的秸秆（如小麦、玉米、水稻等）、稻壳、锯末等中的一种或多种。
进一步地，步骤（2）中，所述烘干温度为80~105℃，时间为1.5~2.0小时，所述胚体的粒径可控制在10~20mm之间。
进一步地，步骤（2）中，所述烧结温度为1210~1280℃，时间为50~85min。可选地，所述隔氧环境包括氮气或惰性气体气氛。在隔氧环境中对所述胚体进行烧结处理，使所述生物质先碳化后再将从赤泥中提取的铁元素还原成铁单质，其和所述石墨共同构成导电发热体系。所述碳酸钙分解形成的游离氧化钙与赤泥中的二氧化硅、氧化铝发生固相反应生成硅酸二钙、铝酸钙等胶凝材料，从而使本发明的改性导电细骨料、改性导电填料能够参与水泥水化，增加与水泥基体之间的结合力，提高混凝土强度。
其次，本发明公开所述导电再生骨料混凝土的制备方法，包括步骤：
S1、将所述再生混凝土粗骨料用水浸泡，完成后沥干水分，得润湿再生混凝土粗骨料。
S2、将所述水泥、润湿再生混凝土粗骨料、改性导电细骨料、改性导电填料混合后搅拌均匀，然后加入水和所述减水剂搅拌均匀，即得。
进一步地，步骤S1中，所述浸泡时间为15~25min，以便于再生混凝土粗骨料吸收部分水，降低对混凝土中水分大量吸收，影响水泥水化。
再次，本发明公开所述导电再生骨料混凝土在建筑、公路、机场等领域中的应用。本发明的所述导电再生骨料混凝土不仅具有良好的导电发热性能，而且具有良好的强度，适用于构筑具有除冰、融雪功能的建筑、公路、机场等。
相较于现有技术，本发明的技术方案至少具有以下方面的有益效果：
正如前文所述，传统的直接在混凝土基体中添加石墨、炭黑、碳纳米管等导电材料制备导电混凝土存在导电性能得到了提升，但强度出现了明显下降的问题。针对该问题，本发明制备了新型导电材料，并将其破碎成不同粒径的颗粒后分别作为混凝土的细骨料和填料，不仅有效提高了混凝土的导电性能，而且确保了混凝土的强度，缓解了传统的导电混凝土存在的强度和导电性难以兼得的问题。其主要原因在于：本发明通过过量酸液对拜耳法赤泥进行浸提，将其中的铁、铝元素提取出来形成自由态的金属离子，完成后加入碱液进行中和使所述铁、铝元素形成氢氧化物，为后续高温烧结反应奠定物质基础。经过上述处理后的改性赤泥与石墨粉、生物质粉、碳酸钙粉混合后在在隔氧环境中进行煅烧处理时，赤泥中浸出的铁、铝元素各自的氢氧化物分解成氧化铁、氧化铝，所述生物质粉碳化后形成的单质碳将氧化铁还原成铁单质，其和所述石墨微粒共同构建异质接触发热位点，使本发明的改性导电细骨料、改性导电填料导电的同时具有更好的发热效率。所述碳酸钙分解产生的氧化钙、改性赤泥中无法被碳还原的氧化铝反应生成铝酸钙等胶凝物质，从而使本发明改性导电细骨料、改性导电填料还能够参与水泥水化，使所述细骨料与水泥基体结合更加紧密、牢固，有效提高混凝土的强度。这也使本发明的混凝土能够以这种导电物质作为混凝土的细骨料和填料提高混凝土强度的同时，构建成密集的导电网络体系。同时，本发明制备的这种改性导电细骨料、改性导电填料将石墨粉结合在其中，而不是单独添加到混凝土中，不仅保证了在大掺量下导电细骨料、改性导电填料良好的导电性，而且避免了对混凝土强度的影响，解决了传统的导电混凝土存在的强度和导电性难以兼得的问题。本发明的混凝土采用较大掺量的再生混凝土粗骨料代替部分天然粗骨料，以对废弃混凝土进行资源化利用，但这种再生骨料存在孔隙率高、吸水率高的特点，其添加到混凝土中后影响水泥的后期水化，导致水化不完全，生成的水化胶凝产物不足，造成混凝土强度下降。为此，本发明在进行所述改性导电细骨料、改性导电填料的制备时，利用从赤泥中提取的铝元素形成的氧化铝难以被还原的特点与碳酸钙的分解产物制备成铝酸钙等胶凝物质，有效弥补了再生混凝土骨料造成的水化产物不足带来的影响，提高了混凝土的强度。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1为本发明实施例1制备的赤泥基烧结产物的效果图。
图2为本发明实施例1进行发热效率测试的效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，本发明中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。本发明中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
下列实施例中，所述拜耳法赤泥来自某新材料公司，按质量分数计算，该赤泥的主要成分包括：17.3% SiO2、14.2% Al2O3、54.2% Fe2O3、6.4% CaO、7.1% Na2O，余量为TiO2等。
下列实施例中，所述再生混凝土粗骨料来自某混凝土搅拌站，其表观密度为2533kg/m3，堆积密度1268 kg/m3，吸水率7.51%。
实施例1
1、一种赤泥基导电材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将拜耳法赤泥与质量分数为25%的盐酸溶液按照1：7的固液比混合，然后加热至80℃反应2小时。完成后边快速搅拌边向反应体系中加入20%的氢氧化钠溶液将pH值调节至7.8，然后继续搅拌5min，静置10min后进行过滤分离出固相产物，将得到的固相产物在115℃干燥2小时，然后粉碎至350~400目之间，即得改性赤泥粉，备用。
（2）将所述改性赤泥粉、石墨粉、锯末粉、碳酸钙粉按照质量比1.0：0.27：0.12：0.14混合后搅拌10min，形成混合料，其中所述锯末粉、碳酸钙粉的粒径在350~400目，所述石墨粉的粒径为10~30um。将所述混合料加入造粒机中喷雾造粒，然后将得到的颗粒物在95℃烘干1.5小时，得粒径在10~14mm之间的胚体颗粒，备用。
（3）将所述胚体颗粒置于管式加热炉中，并通入氮气作为保护气氛，然后以10℃/min的速率将所述胚体颗粒加热至1250℃保温70min。完成后随炉冷却至室温，即得赤泥基烧结产物（如图1所示）。取两部分所述赤泥基烧结产物，分别破碎至粒径在2~4mm、粒径为300~350目，即得改性导电细骨料、改性导电填料，备用。
2、一种导电再生骨料混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1、准备如下原料：42.5普通硅酸盐水泥109重量份、碎石37重量份、再生混凝土粗骨料44重量份、改性导电细骨料150重量份、改性导电填料64重量份、聚羧酸减水剂0.62重量份。其中：所述碎石、再生混凝土粗骨料均为10~20mm连续级配。
S2、将所述再生混凝土粗骨料用水浸泡20min，完成后沥干水分，得润湿再生混凝土粗骨料。将所述42.5普通硅酸盐水泥、润湿再生混凝土粗骨料、碎石、改性导电细骨料、改性导电填料混合后搅拌均匀，然后加入按照0.55的水灰比加入清水，并加入所述减水剂搅拌10min，即得混凝土浆体。
将本实施例制备的混凝土浆体浇筑在模具中制备成混凝土试件，测试龄期28天的抗压强度、电阻率和发热效率。其中：所述试件、抗压强度根据《混凝土物理力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2019）的要求进行。所述发热效率的测试方法为：在5V电压下通电保持40min，测试试件的表层温度（参考图2）。上述各指标的测试结果为：抗压强度54.3 MPa，电阻率738.6Ω·cm，表层温度43.2℃。
实施例2
1、一种赤泥基导电材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将拜耳法赤泥与质量分数为20%的硫酸溶液按照1：8的固液比混合，然后加热至70℃反应3小时。完成后边快速搅拌边向反应体系中加入20%的氢氧化钠溶液将pH值调节至8.0，然后搅拌3min，静置10min后进行过滤分离出固相产物，将得到的固相产物在130℃干燥1小时，然后粉碎至350~400目之间，即得改性赤泥粉，备用。
（2）将所述改性赤泥粉、石墨粉、稻壳粉、碳酸钙粉按照质量比1.0：0.35：0.13：0.11混合后搅拌15min，形成混合料，其中所述稻壳粉、碳酸钙粉的粒径在250~300目，所述石墨粉的粒径为10~30um。将所述混合料加入造粒机中喷雾造粒，然后将得到的颗粒物在80℃烘干2小时，得粒径在17~20mm之间的胚体颗粒，备用。
（3）将所述胚体颗粒置于管式加热炉中，并通入氮气作为保护气氛，然后以10℃/min的速率将所述胚体颗粒加热至1210℃保温85min。完成后随炉冷却至室温，即得赤泥基烧结产物。取两部分所述赤泥基烧结产物，分别破碎至粒径在2~4mm、粒径为400~500目，即得改性导电细骨料、改性导电填料，备用。
2、一种导电再生骨料混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1、准备如下原料：42.5普通硅酸盐水泥101重量份、碎石33重量份、再生混凝土粗骨料40重量份、改性导电细骨料140重量份、改性导电填料72重量份、聚羧酸减水剂0.5重量份。其中：所述碎石、再生混凝土粗骨料粒径在10~30mm之间连续级配。
S2、将所述再生混凝土粗骨料用水浸泡25min，完成后沥干水分，得润湿再生混凝土粗骨料。将所述42.5普通硅酸盐水泥、润湿再生混凝土粗骨料、碎石、改性导电细骨料、改性导电填料混合后搅拌均匀，然后加入按照0.5的水灰比加入清水，并加入所述减水剂搅拌10min，即得混凝土浆体。
将本实施例制备的混凝土浆体浇筑在模具中制备成混凝土试件，测试龄期28天的抗压强度、电阻率和发热效率，测试方法同实施例1。测试结果为：抗压强度54.9 MPa，电阻率772.1Ω·cm，表层温度46.8℃。
实施例3
1、一种赤泥基导电材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将拜耳法赤泥与质量分数为28%的盐酸溶液按照1：5的固液比混合，然后加热至85℃反应1.5小时。完成后边快速搅拌边向反应体系中加入20%的氢氧化钠溶液将pH值调节至7.5，然后搅拌3min，静置8min后进行过滤分离出固相产物，将得到的固相产物在90℃干燥2小时，然后粉碎至350~400目之间，即得改性赤泥粉，备用。
（2）将所述改性赤泥粉、石墨粉、小麦秸秆粉、碳酸钙粉按照质量比1.0：0.2：0.1：0.15混合后搅拌10min，形成混合料，其中所述小麦秸秆粉、碳酸钙粉的粒径在300~400目，所述石墨粉的粒径为10~30um。将所述混合料加入造粒机中喷雾造粒，然后将得到的颗粒物在105℃烘干100min，得粒径在13~18mm之间的胚体颗粒，备用。
（3）将所述胚体颗粒置于管式加热炉中，并通入氮气作为保护气氛，然后以10℃/min的速率将所述胚体颗粒加热至1280℃保温50min。完成后随炉冷却至室温，即得赤泥基烧结产物。取两部分所述赤泥基烧结产物，分别破碎至粒径在2~4mm、粒径为300~400目，即得改性导电细骨料、改性导电填料，备用。
2、一种导电再生骨料混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1、准备如下原料：42.5普通硅酸盐水泥125重量份、碎石42重量份、再生混凝土粗骨料47重量份、改性导电细骨料156重量份、改性导电填料60重量份、萘系减水剂0.76重量份。其中：所述碎石、再生混凝土粗骨料粒径在10~30mm之间连续级配。
S2、将所述再生混凝土粗骨料用水浸泡15min，完成后沥干水分，得润湿再生混凝土粗骨料。将所述42.5普通硅酸盐水泥、润湿再生混凝土粗骨料、碎石、改性导电细骨料、改性导电填料混合后搅拌均匀，然后加入按照0.58的水灰比加入清水，并加入所述减水剂搅拌10min，即得混凝土浆体。
将本实施例制备的混凝土浆体浇筑在模具中制备成混凝土试件，测试龄期28天的抗压强度、电阻率和发热效率，测试方法同实施例1。测试结果为：抗压强度53.5 MPa，电阻率756.2Ω·cm，表层温度44.3℃。
实施例4
1、一种赤泥基导电材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将拜耳法赤泥与质量分数为25%的盐酸溶液按照1：6的固液比混合，然后加热至75℃反应2小时。完成后边快速搅拌边向反应体系中加入25%的氨水将pH值调节至8.0，然后继续搅拌5min，静置10min后进行过滤分离出固相产物，将得到的固相产物在120℃干燥1.5小时，然后粉碎至350~400目之间，即得改性赤泥粉，备用。
（2）将所述改性赤泥粉、石墨粉、锯末粉、碳酸钙粉按照质量比1.0：0.25：0.12：0.13混合后搅拌10min，形成混合料，其中所述锯末粉、碳酸钙粉的粒径在350~400目，所述石墨粉的粒径为10~30um。将所述混合料加入造粒机中喷雾造粒，然后将得到的颗粒物在100℃烘干1.5小时，得粒径在12~16mm之间的胚体颗粒，备用。
（3）将所述胚体颗粒置于管式加热炉中，并通入氮气作为保护气氛，然后以10℃/min的速率将所述胚体颗粒加热至1240℃保温65min。完成后随炉冷却至室温，即得赤泥基烧结产物。取两部分所述赤泥基烧结产物，分别破碎至粒径在2~4mm、粒径为400~500目，即得改性导电细骨料、改性导电填料，备用。
2、一种导电再生骨料混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1、准备如下原料：42.5普通硅酸盐水泥115重量份、碎石38重量份、再生混凝土粗骨料45重量份、改性导电细骨料151重量份、改性导电填料68重量份、聚羧酸减水剂0.7重量份、甲酸钙5.7重量份、KX-306聚醚型消泡剂0.35重量份、重铬酸钠1.9重量份。其中：所述碎石、再生混凝土粗骨料均为10~30mm连续级配。
S2、将所述再生混凝土粗骨料用水浸泡20min，完成后沥干水分，得润湿再生混凝土粗骨料。将所述42.5普通硅酸盐水泥、润湿再生混凝土粗骨料、碎石、改性导电细骨料、改性导电填料混合后搅拌均匀，然后加入按照0.52的水灰比加入清水，并加入所述减水剂搅拌10min，即得混凝土浆体。
将本实施例制备的混凝土浆体浇筑在模具中制备成混凝土试件，测试龄期28天的抗压强度、电阻率和发热效率，测试方法同实施例1。测试结果为：抗压强度56.2 MPa，电阻率729.5Ω·cm，表层温度41.6℃。
实施例5
一种导电再生骨料混凝土的制备方法，同实施例1，区别在于：用于制备所述改性导电细骨料、改性导电填料的赤泥基导电材料采用如下步骤的制备方法：
（1）将拜耳法赤泥与质量分数为25%的盐酸溶液按照1：7的固液比混合，然后加热至80℃反应2小时。完成后过滤分离出固相产物，将得到的固相产物在115℃干燥2小时，然后粉碎至350~400目之间，即得改性赤泥粉，备用。
（2）将所述改性赤泥粉、石墨粉、锯末粉、碳酸钙粉按照质量比1.0：0.27：0.12：0.14混合后搅拌10min，形成混合料，其中所述锯末粉、碳酸钙粉的粒径在350~400目，所述石墨粉的粒径为10~30um。将所述混合料加入造粒机中喷雾造粒，然后将得到的颗粒物在95℃烘干1.5小时，得粒径在10~14mm之间的胚体颗粒，备用。
（3）将所述胚体颗粒置于管式加热炉中，并通入氮气作为保护气氛，然后以10℃/min的速率将所述胚体颗粒加热至1250℃保温70min。完成后随炉冷却至室温，即得赤泥基烧结产物。取两部分所述赤泥基烧结产物，分别破碎至粒径在2~4mm、粒径为300~350目，即得改性导电细骨料、改性导电填料。
将本实施例制备的混凝土浆体浇筑在模具中制备成混凝土试件，测试龄期28天的抗压强度、电阻率和发热效率，测试方法同实施例1。测试结果为：抗压强度39.7 MPa，电阻率1103.4Ω·cm，表层温度30.1℃。
实施例6
一种导电再生骨料混凝土的制备方法，同实施例2，区别在于：用于制备所述改性导电细骨料、改性导电填料的赤泥基导电材料采用如下步骤的制备方法：
（1）将所述赤泥粉、石墨粉、稻壳粉、碳酸钙粉按照质量比1.0：0.35：0.13：0.11混合后搅拌15min，形成混合料，其中所述稻壳粉、碳酸钙粉的粒径在250~300目，所述石墨粉的粒径为10~30um。将所述混合料加入造粒机中喷雾造粒，然后将得到的颗粒物在80℃烘干2小时，得粒径在17~20mm之间的胚体颗粒，备用。
（2）将所述胚体颗粒置于管式加热炉中，并通入氮气作为保护气氛，然后以10℃/min的速率将所述胚体颗粒加热至1210℃保温85min。完成后随炉冷却至室温，即得赤泥基烧结产物。取两部分所述赤泥基烧结产物，分别破碎至粒径在2~4mm、粒径为400~500目，即得改性导电细骨料、改性导电填料。
将本实施例制备的混凝土浆体浇筑在模具中制备成混凝土试件，测试龄期28天的抗压强度、电阻率和发热效率，测试方法同实施例1。测试结果为：抗压强度36.6 MPa，电阻率1269.7Ω·cm，表层温度27.8℃。
实施例7
一种导电再生骨料混凝土的制备方法，同实施例3，区别在于：用于制备所述改性导电细骨料、改性导电填料的赤泥基导电材料采用如下步骤的制备方法：
（1）将拜耳法赤泥与质量分数为28%的盐酸溶液按照1：5的固液比混合，然后加热至85℃反应1.5小时。完成后边快速搅拌边向反应体系中加入20%的氢氧化钠溶液将pH值调节至7.5，然后搅拌3min，静置8min后进行过滤分离出固相产物，将得到的固相产物在90℃干燥2小时，然后粉碎至350~400目之间，即得改性赤泥粉，备用。
（2）将所述改性赤泥粉、石墨粉、小麦秸秆粉按照质量比1.0：0.2：0.1混合后搅拌10min，形成混合料，其中所述小麦秸秆粉的粒径在300~400目，所述石墨粉的粒径为10~30um。将所述混合料加入造粒机中喷雾造粒，然后将得到的颗粒物在105℃烘干100min，得粒径在13~18mm之间的胚体颗粒，备用。
（3）将所述胚体颗粒置于管式加热炉中，并通入氮气作为保护气氛，然后以10℃/min的速率将所述胚体颗粒加热至1280℃保温50min。完成后随炉冷却至室温，即得赤泥基烧结产物。取两部分所述赤泥基烧结产物，分别破碎至粒径在2~4mm、粒径为300~400目，即得改性导电细骨料、改性导电填料。
将本实施例制备的混凝土浆体浇筑在模具中制备成混凝土试件，测试龄期28天的抗压强度、电阻率和发热效率，测试方法同实施例1。测试结果为：抗压强度40.4 MPa，电阻率748.3Ω·cm，表层温度44.1℃。
实施例8
一种导电再生骨料混凝土的制备方法，同实施例3，区别在于：用于制备所述改性导电细骨料、改性导电填料的赤泥基导电材料采用如下步骤的制备方法：
（1）将拜耳法赤泥与质量分数为28%的盐酸溶液按照1：5的固液比混合，然后加热至85℃反应1.5小时。完成后边快速搅拌边向反应体系中加入20%的氢氧化钠溶液将pH值调节至7.5，然后搅拌3min，静置8min后进行过滤分离出固相产物，将得到的固相产物在90℃干燥2小时，然后粉碎至350~400目之间，即得改性赤泥粉，备用。
（2）将所述改性赤泥粉、小麦秸秆粉、碳酸钙粉按照质量比1.0：0.1：0.15混合后搅拌10min，形成混合料，其中所述小麦秸秆粉、碳酸钙粉的粒径在300~400目。将所述混合料加入造粒机中喷雾造粒，然后将得到的颗粒物在105℃烘干100min，得粒径在13~18mm之间的胚体颗粒，备用。
（3）将所述胚体颗粒置于管式加热炉中，并通入氮气作为保护气氛，然后以10℃/min的速率将所述胚体颗粒加热至1280℃保温50min。完成后随炉冷却至室温，即得赤泥基烧结产物。取两部分所述赤泥基烧结产物，分别破碎至粒径在2~4mm、粒径为300~400目，即得改性导电细骨料、改性导电填料。
将本实施例制备的混凝土浆体浇筑在模具中制备成混凝土试件，测试龄期28天的抗压强度、电阻率和发热效率，测试方法同实施例1。测试结果为：抗压强度53.8 MPa，电阻率1451.8Ω·cm，表层温度31.4℃。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种导电再生骨料混凝土，其特征在于，所述混凝土的原料组成包括如下组分：水泥101~125重量份、天然骨料33~42重量份、再生混凝土粗骨料40~47重量份、改性导电细骨料140~156重量份、改性导电填料60~72重量份、减水剂0.5~0.76重量份；所述改性导电细骨料细度大于改性导电填料，两者均采用如下方法制备：
（1）将拜耳法赤泥加到酸液中加热反应提取金属元素，反应完毕后在搅拌条件下加入碱液将反应体系调节至碱性，然后分离出固相产物、烘干，得改性赤泥粉；
（2）将所述改性赤泥粉、石墨粉、生物质粉、碳酸钙粉混匀后造粒，将得到的颗粒物烘干得坯体；将所述坯体在隔氧环境中进行烧结，完成后冷却至室温，将得到的烧结产物分别破碎至所需的细度，即得所述改性导电细骨料、改性导电填料；
步骤（1）中，所述拜耳法赤泥与酸液的固液比为1：5.0~8.0；所述酸液包括盐酸、硫酸中的任意一种，所述酸液的质量分数为20~28%；
步骤（1）中，所述加热温度为70~85℃，反应时间为1.5~3.0小时；
步骤（1）中，所述碱液包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的任意一种；反应完毕后继续加入碱液将反应体系的pH调节至7.5~8.0；
步骤（1）中，所述烘干温度为90~130℃，时间为1.0~2.0小时；
步骤（2）中，所述改性赤泥粉、石墨粉、生物质粉、碳酸钙粉的质量比为1.0：0.2~0.35：0.1~0.13：0.11~0.15；
步骤（2）中，所述烧结温度为1210~1280℃，时间为50~85min。
2.根据权利要求1所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，所述原料组成中还包括水。
3.根据权利要求2所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，水灰比为0.5~0.58。
4.根据权利要求1所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，所述原料组成中还包括助剂，其包括早强剂、消泡剂、阻锈剂中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，所述早强剂为水泥质量的3.0~5.8%。
6.根据权利要求5所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，所述早强剂包括亚硝酸盐、三乙醇胺、甲酸钙中的任意一种。
7.根据权利要求4所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，所述消泡剂为水泥质量的0.1~0.5%。
8.根据权利要求7所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，所述消泡剂包括炔二醇消泡剂、聚醚消泡剂中任意一种。
9.根据权利要求4所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，所述阻锈剂为水泥质量的1.5~2.0%。
10.根据权利要求9所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，所述阻锈剂包括亚硝酸钠、亚硝酸钙、重铬酸盐、聚磷酸盐中任意一种。
11.根据权利要求1所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，步骤（2）中，所述改性赤泥粉、生物质粉、碳酸钙粉的粒径为250~400目，所述石墨粉的粒径为10~30um。
12.根据权利要求1所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，步骤（2）中，所述生物质粉包括农作物的秸秆、稻壳、锯末中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，步骤（2）中，所述烘干温度为80~105℃，时间为1.5~2.0小时。
14.根据权利要求1所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，步骤（2）中，所述坯体的粒径在10~20mm之间。
15.根据权利要求1所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，步骤（2）中，所述隔氧环境包括氮气或惰性气体气氛。
16.根据权利要求1-15任一项所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，所述再生混凝土粗骨料粒径在10~30mm之间，所述改性导电细骨料粒径在2~4mm之间，所述改性导电填料的粒径为300~500目。
17.根据权利要求1-15任一项所述的导电再生骨料混凝土，其特征在于，所述减水剂包括聚羧酸减水剂、萘系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪族减水剂中的任意一种。
18.权利要求1-17任一项所述的导电再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将所述再生混凝土粗骨料用水浸泡，完成后沥干水分，得润湿再生混凝土粗骨料；
S2、将所述水泥、天然骨料、润湿再生混凝土粗骨料、改性导电细骨料、改性导电填料混合后搅拌均匀，然后加入水和所述减水剂搅拌均匀，即得。
19.权利要求18所述的导电再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于，所述S1中浸泡时间为15~25min。
20.权利要求1-17任一项所述的导电再生骨料混凝土，或者权利要求18或19所述的制备方法制备的导电再生骨料混凝土在建筑、公路或机场领域中的应用。
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