[發明專利]一種高強度導電混凝土配比、結構及制備方法

在審

• 申請號: 202110149682.2
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112759311A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 路建國;高佳佳;萬旭升;樊曉一;晏忠瑞;邱恩喜;劉駿霓
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B111/94
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請提供了一種高強度導電混凝土配比、結構及制備方法，屬于混凝土技術領域。所述高強度導電混凝土主要由水泥、砂子、碎石、水、石墨粉、導電炭黑、鋼纖維、短切碳纖維、長切碳纖維以及碳纖維復合材料板按一定配比制得。所述混凝土結構整體縱截面為矩形，從下往上依次為第一混凝土層、第一碳纖維復合材料板、第二混凝土層、第二碳纖維復合材料板、第三混凝土層。本申請將碳纖維復合材料、導電纖維以及導電顆粒的導電性能有機結合，形成導電混凝土網絡。此外，碳纖維復合材料具有輕質高強、耐腐蝕、可設計性等優良性能，可顯著提高混凝土構件的抗壓、抗折以及耐腐蝕性能。

技術領域

本申請涉及混凝土技術領域，具體而言，涉及一種高強度導電混凝土配比、結構及制備方法。

背景技術

混凝土是目前應用最為廣泛的建筑材料之一，尤以高強度混凝土和高性能混凝土技術為發展方向。目前，高強度混凝土以水泥為主要膠凝材料，通過膠凝材料與水、砂、石子，再摻入化學外加劑和礦物摻合料，按適當比例配合，經過均勻攪拌、密實成型及養護硬化而成的強度高、變形小、耐久性好的人造石材。高強度混凝土抗壓強度高、致密性好、耐腐蝕、抗凍性好，因此可顯著提高結構件的承載能力，減少混凝土用料，具有很好的經濟性。導電混凝土是在普通混凝土中添加導電組分制成的具有導電性能的混凝土，通常其導電機理是由分散在基體中的導電組分材料形成網絡，通過隧道效應連接網絡間的絕緣體而傳導。導電混凝土在寒區工程(如：道路工程、水庫大壩、機場跑道等)的融雪除冰、工程壓-電傳感器制作與熱力參數監測等方面具有非常廣泛的應用。

目前，導電混凝土制備中很難將混凝土的高導電性與高強度性有機結合，有的側重于提高混凝土的導電性，有的側重于提高混凝土的強度，這也是限制導電混凝土發展的關鍵技術瓶頸。

發明內容

為了解決上述問題，本申請實施例提供了一種高強度導電混凝土配比、結構及制備方法，以使導電混凝土同時具備高強性能和高導電性能。

第一方面，本申請實施例提供了一種高強度導電混凝土配比，其特征是，所述高強度導電混凝土配比按照重量份的原料包括：水泥550～800份、砂子800～1000份、碎石800～1000份、水220～320份、石墨粉40～100份、導電炭黑40～100份、鋼纖維150～200份、短切碳纖維10～15份、長切碳纖維10～15份。

第二方面，本申請實施例提供了一種高強度導電混凝土結構，所述高強度導電混凝土結構整體縱截面為矩形，從下往上依次為第一混凝土層、第一碳纖維復合材料板、第二混凝土層、第二碳纖維復合材料板、第三混凝土層，其特征是：

所述第一混凝土層、第二混凝土層和第三混凝土層是由所述水泥、砂子、碎石、水、石墨粉、導電炭黑、鋼纖維、短切碳纖維以及長切碳纖維按照一定的配比制作而成；

優選的，所述石墨粉是粒徑為10μm～30μm的導電石墨粉；

優選的，所述導電炭黑，是粒徑為10μm～20μm的導電炭黑粉；

優選的，所述鋼纖維是長度為4mm～50mm、長徑比為40～80的冷軋鋼纖維；

優選的，所述短切碳纖維和所述長纖碳纖維是一種高性能纖維材料，其密度為1.76g/cm³～1.80g/cm³，具有很高的抗拉強度和彈性模量，抗拉強度可達到3400Mpa，彈性模量為2300Mpa～3400Mpa，導電性能優良；

優選的，所述短切碳纖維為4mm～10mm碳纖維絲束，所述長纖碳纖維為20mm～100mm碳纖維絲束。

所述第一碳纖維復合材料板和第二碳纖維復合材料板采用對預浸料熱壓成型方式制得，厚度為0.8mm～9mm，根據混凝土結構件的承載要求及強度來設計合適的鋪層方案，以使碳纖維材料的用量更加合理，提升高強度導電混凝土的經濟性；