[發(fā)明專利]鋼渣碳纖維導(dǎo)電混凝土及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810102286.2
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108275942A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓菊紅;劉大超;王珂珣;蘭曉芳;李畢德;王雙雙;李明軒
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B20/02;C04B111/94
• 代理公司: 河南大象律師事務(wù)所 41129
• 代理人: 雷雅景

本發(fā)明公開了一種鋼渣碳纖維導(dǎo)電混凝土，按重量份包括以下組份：水泥98?102份、砂100?110份、碎石150?165份、碳纖維1.6?2.0份、水50?55份、粉煤灰15?16份、減水劑0.8?1.5份、消泡劑0.03?0.1份、分散劑0.4?0.73份、鋼渣粉16?26份。本發(fā)明的鋼渣碳纖維導(dǎo)電混凝土，采用鋼渣與碳纖維以及分散劑等相互協(xié)同配合，其導(dǎo)電性能良好，電阻率可以下降到0.65Ω·m，接近傳統(tǒng)碳纖維混凝土的電阻率，但是由于加入了成本較低的鋼渣，減少了成本較高的碳纖維用量，從而整體上降低了制造成本；本發(fā)明中碳纖維在混凝土中的分散性好，混凝土的抗壓強(qiáng)度以及電熱性能均有提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混凝土及其制備方法，特別涉及一種鋼渣碳纖維導(dǎo)電混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)

混凝土是目前用途最為廣泛的建筑材料之一，隨著現(xiàn)代材料科學(xué)的不斷進(jìn)步，混凝土已逐漸向高強(qiáng)、高性能和智能化發(fā)展。具有自感知、自適應(yīng)、自修復(fù)和電熱效應(yīng)的導(dǎo)電混凝土也越來越受到人們的關(guān)注。但混凝土本身是非良導(dǎo)體，為減小其電阻率，使混凝土材料具有良好的導(dǎo)電性，需要在其中摻加導(dǎo)電相材料。摻加的導(dǎo)電相材料，按外形特征，可以分為纖維狀和粉末狀，纖維狀導(dǎo)電相材料主要有鋼纖維和碳纖維等；顆粒狀導(dǎo)電相材料主要有碳粉和鋼渣等。

而在眾多的材料中,碳纖維因其具有良好的力-電-熱性能，可監(jiān)測范圍廣，操作簡便等優(yōu)勢，引起了工程界的廣泛關(guān)注。在混凝土中摻加碳纖維，有明顯的阻裂效果；且碳纖維能夠滿足導(dǎo)電骨料的長徑比要求，在混凝土內(nèi)部形成較為連貫的導(dǎo)電通路；碳纖維作為導(dǎo)電相還可以克服鋼纖維作為導(dǎo)電相易銹蝕的缺點(diǎn)。目前國內(nèi)外已有工程將碳纖維混凝土用于機(jī)場路面、橋面等。但碳纖維混凝土在應(yīng)用方面仍然存在一些問題。比如碳纖維價(jià)格較高、在混凝土中的分散不易均勻等。這些不利因素嚴(yán)重阻礙了碳纖維混凝土在工程中的推廣應(yīng)用。

鋼渣粉是煉鋼過程中的廢棄物，鐵的氧化物含量在18％-30％之間。而且在室溫下，鐵的氧化物導(dǎo)電率比普通碳纖維還要高。因此在混凝土中添加廉價(jià)的鋼渣粉，可以提高混凝土的導(dǎo)電性。目前也已出現(xiàn)鋼渣混凝土的制作方法，但由于鋼渣呈細(xì)小顆粒狀，不利于在混凝土內(nèi)形成較為連貫的導(dǎo)電通路，且較于碳纖維混凝土，抗裂性較差，導(dǎo)致鋼渣混凝土在工程中實(shí)用性不強(qiáng)。

因此，有必要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)以解決上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鋼渣碳纖維導(dǎo)電混凝土及其制備方法，其鋼渣碳纖維導(dǎo)電混凝土導(dǎo)電性能好，力學(xué)性能和電學(xué)性能優(yōu)良，而且制備成本低。具體而言通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的鋼渣碳纖維導(dǎo)電混凝土，其特征在于按重量份包括以下組份：水泥98-102份、砂100-110份、碎石150-165份、碳纖維1.6-2.0份、水50-55份、粉煤灰15-16份、減水劑0.8-1.5份、消泡劑0.03-0.1份、分散劑0.4-0.73份、鋼渣粉16-26份。

進(jìn)一步，所述碳纖維采用聚丙烯腈基碳纖維。聚丙烯腈基碳纖維即為PAN基碳纖維，不僅電阻值穩(wěn)定，其導(dǎo)電性能可達(dá)到瀝青基碳纖維的7倍之多。

進(jìn)一步，所述聚丙烯腈基碳纖維的單絲長度為9mm-12mm。碳纖維單絲長度越長，相互之間越容易搭接，更容易形成導(dǎo)電通道，但是碳纖維單絲長度過長不利于碳纖維在混凝土中均勻分散，反而會影響導(dǎo)電率，以9-12mm為宜，優(yōu)選12mm。

進(jìn)一步，所述碎石的粒徑為5-20mm。

進(jìn)一步，所述碎石的粒徑為5-16mm。此時鋼渣碳纖維導(dǎo)電混凝土的導(dǎo)電性能和抗壓強(qiáng)度兩方面的綜合性能最優(yōu)。

進(jìn)一步，所述分散劑采用甲基纖維素0.4-0.42份。在碳纖維摻量一定的情況下，其試件電阻率的大小取決于碳纖維相互搭接形成導(dǎo)電通路的多少，碳纖維分散越均勻，其相互搭接形成導(dǎo)電通路越多，導(dǎo)電性越好，電阻率越小。采用甲基纖維素0.4-0.42份作為分散劑，經(jīng)測量電阻率低，導(dǎo)電性能好。