[发明专利]一种具有导电性和机敏性的超高性能混凝土材料、其制备方法和机敏性检测方法

权利要求书

1.一种具有导电性和机敏性的超高性能混凝土材料，其特征在于：包括如下重量份的组分：水泥100份、硅灰21.4～37.5份、钢渣粉21.4份～112.5份、细集料142.8～250份、减水剂2～3.75份、水25.7～45份，还包括体积掺量1.5～2.0％的钢纤维，优选减水剂2～3.5份。

2.如权利要求1所述的超高性能混凝土材料，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥；所述硅灰的比表面积≥15000m²/kg，SiO₂质量含量≥90％。

3.如权利要求1所述的超高性能混凝土材料，其特征在于：所述细集料为河砂或石英砂或河砂和石英砂的混合物，河砂的最大颗粒粒径为1mm，石英砂细度为18～100目。

4.如权利要求1所述的超高性能混凝土材料，其特征在于：所述钢纤维长度为15～25mm，直径为0.1～0.3mm，钢纤维类型为长直型。

5.如权利要求1所述的超高性能混凝土材料，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸系减水剂，减水率不小于25％；所述钢渣粉含铁量不低于20％。

6.一种具有导电性和机敏性的超高性能混凝土材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)干料拌合：将水泥、硅灰、细集料、钢渣粉及固体减水剂按重量比称取后混匀；

(2)加水拌合：待干料混匀后，在搅拌条件下将水倒入干料中，拌匀；

若减水剂采用液态减水剂，则步骤(1)中不含减水剂，将液态减水剂与水一同加入混匀后的干料中，拌匀；

(3)加入纤维：待步骤(2)中混合物呈均匀的、稳定的流态状后，在搅拌条件下加入钢纤维，搅拌均匀至混合物稳定，即得。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，将钢纤维置于筛孔尺寸2.5mm或4.75mm的筛上，均匀、持续地摇动筛网，使得钢纤维通过筛孔加入到步骤(2)中的混合物并充分搅拌，经成型养护后，即得具有导电性和机敏性的超高性能混凝土材料。

8.一种混凝土材料的机敏性检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，按照“四电极法”测量电阻率要求安装待测样品：在样品上排布四个电极，在外侧的两个电极上施加电压，在内侧的两个电极上使用万用表测量电流；安装完毕的混凝土样品置于抗折强度试验机上；

第二步，开启抗折强度试验机、电极电源和万用表，以此时为测量“0”时，在万用表上读取的电流读数为初始电流值；

第三步，操作抗折强度试验机向混凝土样品持续、均匀加载，并间隔时间读取万用表显示的电流值，直至抗折强度试验机因样品被破坏而停止，记录此时的测量时间作为测量时间终值，记录万用表上的电流值作为电流测量终值，并记录抗折强度试验机上显示的抗折强度值，记为抗折强度2；

第四步，用各个测量时间的电流值计算出与各个测量时间相对应的电阻率值；

第五步，将第四步中计算得出的电阻率值作为因变量、对应的测量时间为自变量作图，用测量时间终值作为自变量最大值，用电流测量终值计算出的电阻率作为因变量最大值，得到电阻率-时间的关系曲线；

第六步，计算第五步中所得的曲线上每一个测量点所在位置的斜率，以确定斜率最大值及次大值的测量点横坐标，即测量时间；

第七步，将第六步中确定的测量点横坐标乘以第三步中设定的加载速率即得该测量点处样品所受荷载，即为通过计算得到的抗折强度1；

第八步，将第七步中计算得出的两个荷载值抗折强度1与第三步中抗折强度试验机上显示的抗折强度值抗折强度2进行比较，即可判断混凝土材料的机敏性。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述第四步中，电阻率值采用公式I计算：

其中，ρ为样品的电阻率，V为施加在外侧两个电极上的电压值，A为样品横截面积，I为使用万用表在内侧两个电极处测得的电流值，L为内侧两个电极间的距离；

所述混凝土材料为超高性能混凝土材料。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

第三步中，所述间隔时间为5s；

第七步中，抗折强度1的计算公式为

F＝t*v

式中，F--所受荷载、单位为MPa，t--测量点横坐标、单位为s，v--加载速率、单位为MPa/s；

第八步中，当抗折强度1与抗折强度2的差值小于等于10％时，则判断混凝土材料具有机敏性。