[发明专利]导电骨料、智能水泥复合材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种导电骨料的制备方法，其特征在于，包括：

使石墨烯、聚苯乙烯磺酸、水的混合体系与PVDF乳液混合，形成导电聚合物分散液；

使河砂浸置于所述导电聚合物分散液中，经搅拌、干燥处理，得到表面沉积致密导电聚合物薄膜的骨料，即导电骨料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括：将石墨烯和水拌合1-3min，使用表面活性剂对石墨烯表面进行改性，并在冰浴条件下超声分散，得到石墨烯分散液；

使所述氧化石墨烯分散液中的石墨烯、聚苯乙烯磺酸、水的混合体系与PVDF乳液混合，形成导电聚合物分散液；

优选的，所述石墨烯包括高导电型石墨烯；

优选的，所述表面活性剂包括三聚氰胺；

优选的，所述表面活性剂与石墨烯的质量比为0.50-0.55∶1。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述PVDF乳液包括阿科玛KynarFlex2751共聚物乳液；

和/或，所述河砂的粒径为0.075-4.75m；

和/或，所述搅拌的速度为20-30r/min，搅拌的时间为5-7min；

和/或，所述干燥处理的温度为70-80℃，干燥处理的时间为48-72h。

4.由权利要求1-3中任一项所述的制备方法制得的导电骨料。

5.一种智能水泥复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

将水泥、粉煤灰、权利要求4中的导电骨料和碳纤维进行干混，再加入水混合，得到含有导电骨料的智能水泥复合材料。

6.根据权利要求5所述的智能水泥复合材料的制备方法，其特征在于具体包括：将包括水泥、粉煤灰、所述导电骨料和碳纤维的混合体系进行干混，再加入水混合，低速搅拌后再高速搅拌，得到含有导电骨料的智能水泥复合材料；

优选的，所述低速搅拌的转速为57-67r/min，搅拌的时间为3-5min；

优选的，所述高速搅拌的转速为115-135r/min，搅拌的时间为1-3min；

优选的，所述混合体系的水胶比为0.4-0.6。

7.根据权利要求6所述的智能水泥复合材料的制备方法，其特征在于：所述水泥包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的任意一种或两种的组合；

和/或，所述粉煤灰包括超细粉煤灰，粒径为5-10μm，强度活性指标大于80％；

和/或，所述粉煤灰与水泥的质量比为10-15∶100；

和/或，所述碳纤维包括直径为7-9μm、长度为3mm、6mm、10mm短切碳纤维中的任意一种或两种以上的组合；

和/或，所述导电骨料中石墨烯的质量为水泥和粉煤灰总质量的0.1-1.0％；

和/或，所述导电骨料中表面活性剂的质量为水泥和粉煤灰总质量的0.05-0.50％；

和/或，所述碳纤维的质量为水泥和粉煤灰总质量的0.1-0.2％。

8.由权利要求5-7中任一项所述的制备方法制得的智能水泥复合材料，所述智能水泥复合材料中所述导电骨料涂层薄膜的厚度为6-8nm。

9.一种水泥基压阻传感器，其特征在于，它是由权利要求8所述的智能水泥复合材料制成的。

10.权利要求9所述的水泥基压阻传感器在楼房、桥梁和隧道等结构健康监测领域中的应用。