一种导电活性粉末混凝土及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种导电活性粉末混凝±及其制备方法和应用，属于多功能、智能混 凝±材料制备领域。
【背景技术】
[0002] 现有普遍使用的活性粉末混凝±中钢纤维直径范围为0. 15-0. 25mm，石英砂粒径 范围为25~100目，且多使用石英粉，水灰比为0. 16~0. 25,此类活性粉末混凝±的缺点 是：1)在低渗量钢纤维下，纤维根数有限，无法形成完整的导电网络，导电性能差；2)钢纤 维渗量较高时，施工性能差，限制了其使用范围，且由其制备的路面、桥面等薄板构件易于 产生钢纤维外露和诱蚀问题；3)采用石英粉做超细填料，且采用较低的水灰比及高溫或蒸 压养护工艺，增大了制备成本及能源消耗。为提高活性粉末混凝±的导电性，现有研究中多 采用碳纤维，或将碳纤维与上述直径为0. 15-0. 25mm的钢纤维复合使用，运类活性粉末混 凝±的缺陷除上述外，还在于：1)碳纤维与水泥基材料的相容性能差，需采用特定的分散 技术或者加入分散剂，增加了制作成本；2)碳纤维脆性大，在剪切应力作用下容易断裂，进 而使得其内部导电网络被破坏，降低了其对变形与破坏的感知能力。
【发明内容】
[0003] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种短切特细不诱钢微丝复合的导电活 性粉末混凝±，其在低渗量不诱钢微丝下即可导电及感知荷载与变形，可用于电热转换及 融雪化冰，同时具有电磁屏蔽或吸收功能，还可用于解决薄板构件钢纤维的外露和诱蚀问 题，拓展已有活性粉末混凝±的应用领域。 阳004] 技术解决方案： 阳0化]一种短切特细不诱钢微丝复合的导电活性粉末混凝±，按重量比包括水泥：粉 煤灰：娃灰：石英砂：短切特细不诱钢微丝：水：减水剂=1 :〇. 25~0. 35 :0. 25~0. 35 : 1. 0~1. 5 :0. 09~0. 14 :0. 30~0. 40 :0. 005~0. 035 ;所述短切特细不诱钢微丝的直径 为18~30ym，长度为6~12mm，延伸率> 1 %，抗拉强度为1200~ISOOMPa。
[0006] 进一步地，在上述技术方案中，所述石英砂的粒径为20~120目；石英砂的Si化含 量> 99-99. 5%，Fe2〇3含量《0. 005%。
[0007] 进一步地，在上述技术方案中，所述石英砂的粒径采用不同目数范围的石英砂混 合制备而成，20~40目：40~70目：70~120目=0. 8~1. 2 :0. 8~1. 2 :0. 8~1. 2。
[0008] 进一步地，在上述技术方案中，所述水泥标号为P? 042. 5R，粉煤灰为II级灰，所述 娃灰的比表面积为16000~20000m7kg。
[0009] 本发明提供一种上述的短切特细不诱钢微丝复合的导电活性粉末混凝±的制备 方法，揽拌流程为先将水泥、粉煤灰、娃灰、短切特细不诱钢微丝、水及部分减水剂混合，在 水泥胶砂揽拌机中低速揽拌1~3分钟后，高速揽拌3~5分钟，暂停1分钟的同时加入石 英砂，低速揽拌1~2分钟，加入剩余的减水剂后，再高速揽拌4~6分钟。
[0010] 进一步地，在上述技术方案中，养护制度为在20±rc水中养护至7~14天后置于 空气中养护至28~56天。
[0011] 本发明提供上述混凝±在构件自感知中的应用。
[0012] 本发明提供上述混凝±在道路桥梁板中的应用。
[0013] 本发明提供上述混凝±在电磁屏蔽或吸收板中的应用。
[0014] 本发明采用短切特细不诱钢微丝提高活性粉末混凝±的导电性，其电阻率较未使 用短切特细不诱钢微丝时可降低四个数量级，且其在棱柱体抗压荷载下的应变灵敏度系数 较未使用短切特细不诱钢微丝时提高了 5. 9倍。低渗量不诱钢微丝的使用即可在活性粉 末混凝±内部形成完整的导电网络，同时可提高其强度和初性；通过选择合理颗粒级配的 石英砂、采用粉煤灰替代部分水泥及相对较高的水灰比，在保证活性粉末混凝±性能的同 时，降低其制作成本。短切特细不诱钢微丝复合导电活性粉末混凝±的主要作用机理有= 方面：①短切特细不诱钢微丝与活性粉末混凝±基体的适应性好，易于分散；②短切特细 不诱钢微丝的长径比大，低渗量下的有效微丝根数多；③活性粉末混凝±中剔除了粗骨料， 且短切特细不诱钢微丝的直径、石英砂的粒径及短切特细不诱钢微丝的直径呈现不断增长 的数量级关系，级配良好，运使得不诱钢微丝之间易于搭接，即在低渗量形成连通的导电网 络，出现电导渗流现象。
[0015] 发明有益效果
[0016] 目前，还未有文献对短切特细不诱钢微丝复合导电活性粉末混凝±的导电性及感 知性能进行研究。短切特细不诱钢微丝与活性粉末混凝±适应性好，长径比高，且其直径、 长度与活性粉末混凝±的细骨料直径搭配良好，在低渗量下即可搭接成导电网络，具有良 好的导电性，可用于融雪化冰、电磁屏蔽/吸收等特殊结构中；同时不诱钢微丝的使用可提 高活性粉末混凝±的强度和初性，可解决薄板状构件钢纤维易于外露和诱蚀的缺陷；单方 水泥用量的降低及对养护环境的较低要求，使得该复合材料的制备对粉煤灰的再利用及高 性能多功能混凝±材料制作成本的降低有重要意义。
【附图说明】
[0017] 本发明附图4幅，
[0018] 图1是两电极法测量混凝±电阻率及抗折破坏荷载下的应变灵敏度系数示意图；
[0019] 图2是四电极法测量混凝±电阻率及循环与破坏抗压荷载下的应变灵敏度系数 示意图；
[0020] 图3 (a)是对比例1制备的混凝±的交流阻抗特性图；化）是实施例1制备的混凝 ±的交流阻抗特性图；
[0021] 图4(a)是对比例1制备的混凝±的等效电路图；化）是实施例1制备的混凝±等 效电路图。
【具体实施方式】
[0022] 下述非限定性实施例可W使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不W 任何方式限制本发明。
[0023] 短切特细不诱钢微丝复合导电活性粉末混凝±的直流电阻和交流电阻分别采用 频率为IOOKHZ的手持式智能LCR测量仪和吉时利2100数字多用表进行测量，所得结果根 据公式P=RS/L进行计算可得电阻率P，其中R-电阻；S-试件面积山-两电极之间的距 离。所采用的试块尺寸及电极布设方式如图1和图2所示。为获得不同荷载情况下的应变 灵敏度系数，在图中所示位置粘贴应变片。
[0024] 本实施例中短切特细不诱钢微丝购自山东莱宪龙志工贸有限公司，该产品是采用 日本新日31化型不诱钢拉拔而成，直径为18~30ym，长度为6~12mm，延伸率> 1 %，抗 拉强度为1200~ISOOMPa。
[0025] 本实施例中所述的减水剂是己斯夫化学建材