专利名称：耐腐蚀高强度导电混凝土及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种导电混凝土及其制备方法。
背景技术：
导电混凝土是指由凝胶材料(通常为水泥)、导电材料、介电骨料(也称为集料)、 水以及其他外加剂等组分，按照一定的配合比混合而成的复合材料。目前制备导电混凝土常用的导电填料主要有石墨、碳纤维、钢纤维、钢渣(屑)、炭黑、金属及合金粉末等，除了碳纤维、钢纤维外，其余碳质导电介质均对混凝土的强度均有较大影响，而普通钢纤维、金属粉末等材料容易锈蚀，导致其导电性能和强度随着时间的延长而大幅下降。石墨是良好的较易获取的无机材料，它不仅具有良好的导电性(含碳量大于80%， 其电阻率通常不大于0.5Ω · cm)、导热性，还具有化学性质稳定、耐酸碱、抗氧化性好等优点。石墨粉末需要较高掺量才能使混凝土具有较强的导电性能，但混凝土的强度随着石墨粉的掺量增加而快速下降。当石墨掺量超过10%时，其抗压强度降低到IOMPa以内。利用普通钢纤维、钢渣(屑)、金属粉末等导电填料制备的导电混凝土，虽然可以得到导电性较强的导电混凝土，但其缺点是耐腐蚀性差，一般在一年以后，由于金属材料的锈蚀以及氧化，其电阻率可以增大到初始值的60倍以上，基本失去了导电性能，并且随着时间的不断延长，其导电性会进一步降低。因此普通钢纤维及金属粉末都不宜用作导电混凝土的导电介质。要将导电混凝土应用到电力系统接地建设中，必须进一步降低其电阻率、提高其抗压强度以及抗腐蚀性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种耐腐蚀高强度导电混凝土及其制备方法，该导电混凝土电阻率低、导电性好，耐腐蚀，强度高。本发明的耐腐蚀高强度导电混凝土，该混凝土按重量份计包括以下组分 水泥 5(Γ150份；
集料50 150份；
石墨5 90份；
导电纤维广30份； 水40 180份。进一步，所述混凝土按重量份计包括以下组分 水泥 8(Γ120份；
集料80 120份；
石墨15 60份；
导电纤维 5 20份； 水70 150份。
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进一步，所述混凝土的组分及重量份数为 水泥 8(Γ120份；
集料80 120份；
石墨15 60份；
导电纤维 5 20份； 水70 150份；
硅微粉5 15份；
分散剂0. 1 2份。进一步，所述导电纤维为不锈钢纤维和碳纤维中的一种或两种； 进一步，所述导电纤维的直径为4、微米，长度为3飞毫米；
进一步，所述集料为砂或/和石；
进一步，所述分散剂为有机磷酸盐类、聚羧酸类或纤维素类分散剂。本发明的耐腐蚀高强度导电混凝土的制备方法，包括以下步骤
1)将导电纤维置于水中充分搅拌；
2)在步骤1)得到的混合液中加入水泥和石墨，搅拌均勻；
3)在步骤2)得到的混合物中加入集料，搅拌均勻；
4)将步骤3)得到的水泥胶砂浇注成模；
5)脱模，养护至规定龄期，即制成导电混凝土。进一步，所述步骤1)中，先在水中溶解分散剂，再将导电纤维置于水中充分搅拌； 进一步，所述步骤2)中，在步骤1)得到的混合液中还加入有硅微粉。本发明的导电混凝土中，作为集料的砂、石优选河沙、石子，石墨和导电纤维作为导电填料，硅微粉起辅助增强与分散作用，分散剂对导电填料有分散、扩散作用；为了使导电填料，特别是导电纤维分散均勻、不团聚，优选方案为在导电混凝土中加入硅微粉和分散剂，且制备时，先在水中溶解分散剂，再将导电纤维置于水中充分搅拌，有利于导电纤维的均勻分散，能提高混凝土的导电性能和力学强度。本发明的有益效果在于本发明的导电混凝土以石墨和导电纤维为导电填料，利用石墨导电性能强、稳定性好的特点，再加入导电纤维增强混凝土的强度，特别是不锈钢纤维和碳纤维，其增强混凝土强度的同时，导电性和耐腐蚀性都很好，所制备的导电混凝土具有电阻率低、导电性好，耐腐蚀、高强度等优点；该混凝土可用于电力系统接地以及电磁屏蔽等，制成接地极可以取代传统的金属接地极。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中
图1为本发明制备导电混凝土的模具结构示意图。图中1为支架，2为紧固螺栓，3为侧模，4为底模，5为网状电极，6为导电混凝土。
具体实施例方式以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
按照以下重量份称取原材料水泥50份，河沙50份，石墨5份，不锈钢纤维1份(直径为4、微米，长度为3飞毫米)，水40份，硅微粉5份，分散剂0.1份。然后按照以下步骤制备导电混凝土
1)先在水中溶解分散剂，再将不锈钢纤维置于水中充分搅拌；
2)在步骤1)得到的混合液中加入水泥、石墨和硅微粉，搅拌机快速(285士10转/分钟)搅拌5-6分钟，搅拌均勻；
3)在步骤2)得到的混合物中加入河沙，搅拌机快速(285士10转/分钟)搅拌10-15分钟，搅拌均勻；
4)将步骤3)得到的水泥胶砂浇注到如图1所示的模具中成模；
5)标准养护室内养护M小时后脱模，养护至规定龄期，即制成导电混凝土。经测试，该导电混凝土的电阻率为0. 121 Ω · m,抗折强度为7. 5MPa,抗压强度为 40.5MPa。实施例2
按照以下重量份称取原材料水泥80份，河沙80份，石墨15份，碳纤维5份(直径为 4、微米，长度为3飞毫米)，水70份，硅微粉8份，分散剂0.5份。然后按照以下步骤制备导电混凝土
1)先在水中溶解分散剂，再将不锈钢纤维置于水中充分搅拌；
2)在步骤1)得到的混合液中加入水泥、石墨和硅微粉，搅拌机快速(285士10转/分钟)搅拌5-6分钟，搅拌均勻；
3)在步骤2)得到的混合物中加入河沙，搅拌机快速(285士10转/分钟)搅拌10-15分钟，搅拌均勻；
4)将步骤3)得到的水泥胶砂浇注到如图1所示的模具中成模；
5)标准养护室内养护M小时后脱模，养护至规定龄期，即制成导电混凝土。经测试，该导电混凝土的电阻率为0. 0932 Ω · m，抗折强度为6. IMPa，抗压强度为 31. 3MPa。实施例3
按照以下重量份称取原材料水泥100份，河沙100份，石墨40份，不锈钢纤维15份 (直径为4、微米，长度为3飞毫米)，水110份，硅微粉8份，分散剂0.8份。然后按照以下步骤制备导电混凝土
1)先在水中溶解分散剂，再将不锈钢纤维置于水中充分搅拌；
2)在步骤1)得到的混合液中加入水泥、石墨和硅微粉，搅拌机快速(285士10转/分钟)搅拌5-6分钟，搅拌均勻；
3)在步骤2)得到的混合物中加入河沙，搅拌机快速(285士10转/分钟)搅拌10-15分钟，搅拌均勻；
4)将步骤3)得到的水泥胶砂浇注到如图1所示的模具中成模；
5)标准养护室内养护M小时后脱模，养护至规定龄期，即制成导电混凝土。经测试，该导电混凝土的电阻率为0. 0602 Ω · m,抗折强度为7. 3MPa,抗压强度为 40.IMPa0
实施例4
按照以下重量份称取原材料水泥120份，河沙和石子重量比为1:1的混合物120份， 石墨60份，不锈钢纤维20份(直径为4、微米，长度为3飞毫米)，水150份，硅微粉10份， 分散剂1份。然后按照以下步骤制备导电混凝土
1)先在水中溶解分散剂，再将不锈钢纤维置于水中充分搅拌；
2)在步骤1)得到的混合液中加入水泥、石墨和硅微粉，搅拌机快速(285士10转/分钟)搅拌5-6分钟，搅拌均勻；
3)在步骤2)得到的混合物中加入河沙，搅拌机快速(285士10转/分钟)搅拌10-15分钟，搅拌均勻；
4)将步骤3)得到的水泥胶砂浇注到如图1所示的模具中成模；
5)标准养护室内养护M小时后脱模，养护至规定龄期，即制成导电混凝土。经测试，该导电混凝土的电阻率为0. 025 Ω · m,抗折强度为6. 3MPa,抗压强度为 35. 3MPa0实施例5
按照以下重量份称取原材料水泥150份，河沙和石子重量比为1:1的混合物150份， 石墨90份，不锈钢纤维和碳纤维体积比为1 1的混合物30份(直径为4、微米，长度为3飞毫米)，水180份，硅微粉15份，分散剂2份。然后按照以下步骤制备导电混凝土
1)先在水中溶解分散剂，再将不锈钢纤维置于水中充分搅拌；
2)在步骤1)得到的混合液中加入水泥、石墨和硅微粉，搅拌机快速(285士10转/分钟)搅拌5-6分钟，搅拌均勻；
3)在步骤2)得到的混合物中加入河沙，搅拌机快速(285士10转/分钟)搅拌10-15分钟，搅拌均勻；
4)将步骤3)得到的水泥胶砂浇注到如图1所示的模具中成模；
5)标准养护室内养护M小时后脱模，养护至规定龄期，即制成导电混凝土。经测试，该导电混凝土的电阻率为0. 015 Ω · m,抗折强度为6. 4MPa,抗压强度为 36.IMPa0最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种耐腐蚀高强度导电混凝土，其特征在于该混凝土按重量份计包括以下组分 水泥5(Γ150份；集料50 150份；石墨5 90份；导电纤维广30份； 水40 180份。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀高强度导电混凝土，其特征在于所述混凝土按重量份计包括以下组分水泥8(Γ120份；集料80 120份；石墨15 60份；导电纤维 5 20份； 水70 150份。
3.根据权利要求2所述的耐腐蚀高强度导电混凝土，其特征在于所述混凝土的组分及重量份数为水泥80^120 份集料80^120 份石墨15^60 份；导电纤维5 20份；水70^150 份硅微粉5 15份；分散剂0. Γ2 份。
4.根据权利要求1、2或3所述的耐腐蚀高强度导电混凝土，其特征在于所述导电纤维为不锈钢纤维和碳纤维中的一种或两种。
5.根据权利要求4所述的耐腐蚀高强度导电混凝土，其特征在于所述导电纤维的直径为4、微米，长度为3飞毫米。
6.根据权利要求1、2或3所述的耐腐蚀高强度导电混凝土，其特征在于所述集料为砂或/和石。
7.根据权利要求1、2或3所述的耐腐蚀高强度导电混凝土，其特征在于所述分散剂为有机磷酸盐类、聚羧酸类或纤维素类分散剂。
8.权利要求1或2所述的耐腐蚀高强度导电混凝土的制备方法，其特征在于包括以下步骤1)将导电纤维置于水中充分搅拌；2)在步骤1)得到的混合液中加入水泥和石墨，搅拌均勻；3)在步骤2)得到的混合物中加入集料，搅拌均勻；4)将步骤3)得到的水泥胶砂浇注成模；5)脱模，养护至规定龄期，即制成导电混凝土。
9.根据权利要求8所述的耐腐蚀高强度导电混凝土的制备方法，其特征在于所述步骤1)中，先在水中溶解分散剂，再将导电纤维置于水中充分搅拌。
10.根据权利要求8所述的耐腐蚀高强度导电混凝土的制备方法，其特征在于所述步骤2)中，在步骤1)得到的混合液中还加入有硅微粉。
全文摘要
本发明公开了一种耐腐蚀高强度导电混凝土及其制备方法，该混凝土按重量份计包括以下组分水泥50~150份，集料50~150份，石墨5~90份，导电纤维1~30份，水40~180份；所述导电纤维为不锈钢纤维和碳纤维中的一种或两种；本发明的导电混凝土以石墨和导电纤维为导电填料，利用石墨导电性能强、稳定性好的特点，再加入导电纤维增强混凝土的强度，特别是不锈钢纤维和碳纤维，其增强混凝土强度的同时，导电性和耐腐蚀性都很好，所制备的导电混凝土具有电阻率低、导电性好，耐腐蚀、高强度等优点；该混凝土可用于电力系统接地以及电磁屏蔽等，制成接地极可以取代传统的金属接地极。
文档编号C04B28/00GK102432239SQ20111027785
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者司马文霞, 周湶, 孙才新, 李剑, 杜林 , 杨庆, 胡建林, 袁涛, 龚奕宇 申请人:重庆大学