[发明专利]一种具备压敏特性的碱激发粉煤灰矿渣导电混凝土及其制备方法

摘要

本发明公开一种具备压敏特性的碱激发粉煤灰矿渣导电混凝土及其制备方法，涉及混凝土技术领域。本发明通过掺加一定量的碳纤维和石墨调节混凝土导电以及材料自身性能，掺加乳化后的四硅氧烷季铵氯盐溶液作为分散剂，并采用石墨表面改性剂对石墨粉进行预处理。在碱激发混凝土中掺入碳纤维和石墨不仅使混凝土整体力学性能得到提高。最终制成的混凝土电阻率较小，导电性能稳定，成为良好的导电材料，并且在压敏性上随着龄期的发展有较好的稳定性。四硅氧烷季铵氯盐乳化溶液可以促进碳纤维等导电材料在碱激发粉煤灰矿渣胶凝材料中的分散。同时对石墨粉进行预处理，可以增强石墨亲水性，防止碱激发粉煤灰矿渣材料在石墨或炭黑表面形成阻隔膜。

主权项

1.一种具备压敏特性的碱激发粉煤灰矿渣导电混凝土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤A：准备试验材料：主要材料有：单丝长度为3cm的碳纤维、天然石墨粉、四硅氧烷季铵氯盐、二甲基硅油、水玻璃、氢氧化钠、粉煤灰、矿渣、四乙基硅烷，乙醇，去离子水；步骤B：制备碱激发剂：将水、水玻璃与氢氧化钠按照质量比例100：2：4混合，搅拌10～15min，静置24～28h；步骤C：对天然石墨进行表面处理：将四乙基硅烷、乙醇和去离子水以1：1：2的质量比例混合，搅拌30～35min，缓慢滴加5g/L盐酸溶液，直至混合物pH值＝2.4～2.6，持续搅拌1～1.2h，获得石墨表面改性剂；将石墨和石墨表面改性剂以1:0.2的比例混合，放于行星式球磨机中球磨30～35min后取出，放置在空气中12～14h，在100～120℃中干燥6～8h，得到改性石墨；步骤D：配置导电材料分散剂：配合质量比为：四硅氧烷季铵氯盐：二甲基硅油：去离子水＝5:1:15；将四硅氧烷季铵氯盐和二甲基硅油放入玻璃烧杯中，搅拌2～3min，使四硅氧烷季铵氯盐和二甲基硅油成均一相；然后缓慢加入水，继续搅拌15～18min；将混合物放置在乳化机上以3000～3500r/min的转速乳化15～30min，得到导电材料分散剂；步骤E：分散导电材料：将碳纤维和导电材料分散剂以1:1质量比混合，搅拌3～4min，使碳纤维充分分散，制备成碳纤维混悬液；改性石墨和导电材料分散剂以1:1.5质量比混合，搅拌15～18min，制备成改性石墨混悬液；步骤F：制备导电混凝土构件：粉煤灰和矿渣质量比为7：3～3.5，灰体与碱激发剂质量比为1：0.35～0.4；将粉煤灰和矿渣混合在净浆搅拌机内干拌2～3min，使灰体充分混合，再加入碱激发剂搅拌4～5min，然后加入碳纤维混悬液和改性石墨混悬液，再搅拌3～4min，让材料充分混和均匀；分三次倒入准备好的模具中，每次倒入均在振动台上振捣20～25sec，并随时调整电极位置；振捣完毕后，用刮刀轻轻抹平构件表面；步骤H：拆模养护：振捣完毕后的混凝土在温度为20℃，湿度95％条件下养护24h后脱模，在此环境条件养护28d；获得最终混凝土构件。