[發明專利]一種導電砂漿、高導電性的導電水泥基材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202111523987.1
• 申請日: 2021-12-14
• 公開（公告）號: CN114195452B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 張蕊;張立力;田寅;蔣濤
• 申請（專利權）人: 蘇州混凝土水泥制品研究院有限公司;中國建材集團有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B14/02;C04B14/38;C04B18/14;C04B111/94
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 賴婉婷

本發明涉及一種導電砂漿、高導電性的導電水泥基材料及其制備方法，導電砂漿，按質量百分含量計，所述導電砂漿的原料配方包括以下組分：水泥36~41%；水19~20%；減水劑0.5~1%；石墨0.5~3%；碳纖維0.1~0.5%；硅灰7~8%；機制砂30~32%；碳纖維分散劑0.1~0.2%和消泡劑0.01~0.08%；其中，石墨的粒徑為800~1200目。本發明采用低摻量的粒度較細的石墨粉復摻低摻量的碳纖維，協同硅灰的使用，石墨粉能夠均勻分散在砂漿體系中，配合均勻分散在體系中碳纖維，能夠顯著提升導電砂漿的導電性能，同時利用粒度較細的石墨粉的填充效應，獲得高強度的水泥基材料。

技術領域

本發明屬于混凝土技術領域，具體涉及一種導電砂漿、高導電性的導電水泥基材料及其制備方法。

背景技術

水泥混凝土因其低廉的價格、優良的可塑性和可靠的機械性能已廣泛應用于建筑、交通以及城市建設的各個方面。從傳統意義上講，水泥混凝土屬于絕緣材料，飽水及干燥混凝土的電阻率分別為10⁶Ω·cm和10⁹Ω·cm。早在上世紀三十年代，科學家們就開始研究如何改善水泥混凝土材料的導電性能并發展了導電混凝土。發展至今，導電混凝土已經廣泛應用于工業防靜電、電磁干擾屏蔽、電力設備接地工程、斷路器地合閘電阻、建筑物的避雷設備、電阻器、建筑采暖地面、環境加熱、高速公路的自動監控等眾多領域。

混凝土的導電性可以隨著導電相材料的摻入而提高。到目前為止，較為普遍研究的導電相材料包括粉體材料(比如石墨、炭黑)和一維材料(如鋼纖維及碳纖維)。導電混凝土中，導電相材料種類繁多，性能各異。但是現有導電相材料在使用過程中，都存在各自的缺陷：鋼纖維在水泥基材料中的銹蝕，是阻礙其發展的重要因素；碳納米管和碳納米纖維昂貴的價格，使產業化發展望而卻步；單純炭黑、石墨等粉體材料的加入，引起水泥基材料的高需水性，大量摻加對水泥基材料的強度有負面影響，如史延田、張俊才等在文獻《石墨導電混凝土的制備與性能》中提到摻加10％石墨的混凝土抗壓強度降低77％；Junbo Sun等人發表在Construction and Building Materials的文章《The effect of graphite andslag on electrical and mechanical properties of electrically conductivecementitious composites》中提到，6％的石墨摻量，使導電砂漿的抗折強度降低了34％；但是如果石墨摻量較少會影響水泥基材料的導電性。

對碳纖維導電混凝土電性能的研究始于90年代。實踐證明，將數量合適的短切碳纖維摻到水泥混凝土中，一方面可以提高混凝土的導電性能，使其電阻率從10⁹Ω·cm降至10²Ω·cm以下；另一方面可以增強脆性水泥基體的抗沖擊性能和抗拉強度，從而達到提升韌性、降低干縮的目的。但是碳纖維的價格較為昂貴，隨著摻量的提高成本大大增加，無法滿足產業化需求。因此如何在降低碳纖維摻量的同時保持導電混凝土的良好的導電性和機械性能成為了碳纖維導電混凝土中亟待解決的問題。

單摻導電相材料，在摻量較低時，很難得到較低電阻率的導電水泥基材料。比如申請號為201811088083的專利“一種碳纖維/堿激發復合壓敏材料及其制備方法”中提到，當碳纖維摻量為0.7％時，得到的最低電阻率為123Ω·cm；申請號為201910108836.6“一種高導電石墨混凝土”的專利中提到，當石墨摻量為6-9％時，最低電阻率為900Ω·cm。