[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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及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。

背景技术

混凝土是一种被广泛应用的建筑材料，它具有取材方便，价格便宜，抗压强度高，可模性好等优点。碱激发粉煤灰矿渣胶凝材料是指由具有潜在水硬性原料矿渣或粉煤灰与碱性激发剂反应而成的一种胶凝材料。此种胶凝材料抗压、抗折强度、抗酸碱侵蚀性、抗冻融性、抗碳化等性能均优于普通硅酸盐水泥。另外，碱激发矿渣粉煤灰胶凝材料制备工艺简单、能处理大量的工业废渣、无需烧制、能耗低、成本低、市场广，可以说碱激发胶凝材料是一种环保型“绿色材料”，是当前极具发展潜力的一种胶凝材料。由于其具有良好的压敏性，可以利用此性能衡量结构的健康状况。

在研究了碱矿渣粉煤灰矿渣胶凝材料的水化过程中认为其水化热曲线与普通硅酸盐水泥类似，由此可以把碱矿渣粉煤灰水泥的水化过程分为五个阶段：初始水化阶段、诱导阶段、加速阶段、衰减阶段最后进入缓慢期。碱矿渣粉煤灰矿渣胶凝材料与普通水泥混凝土材料相比存在以下特点：早强，初凝时间仅为20～30分钟；结构十分致密，强度高但弹性模量低。导电混凝土一个十分重要的应用为作为传感器对结构构件进行应力监测。但是由于混凝土本身而言，由于存在砂子和石子等骨料，其内部不可避免的存在各种孔洞、微裂缝等缺陷，这些缺陷会造成最终产生的应力-电阻率曲线产生较大误差。选择碱激发材料代替混凝土制作导电混凝土可以避免基体材料的缺陷导致的误差。

从试验中，我们发现制备碱激发粉煤灰矿渣导电混凝土存在以下难点：1、凝结时间过短，导电混凝土的施工工艺较普通混凝土而言相对复杂，涉及到分次浇筑，分层振捣，放置电极等步骤，因此碱激发粉煤灰矿渣材料凝结时间过短，对施工提出了很大难题。2、导电材料难以分散，由于碱激发粉煤灰矿渣材料的结构十分致密，粘性较大，流动性差，这将导致外加的导电材料如碳纤维、石墨和炭黑等很难均匀分散在碱激发粉煤灰矿渣基体材料中。3、试验中发现，对于粉末状导电材料石墨，碱激发材料会在其周围形成膜，阻碍了其相互间的搭接导电，极大的影响了其导电性能。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供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。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法制备得到的具备压敏特性的碱激发粉煤灰矿渣导电混凝土。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

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，包括以下步骤：

步骤A：准备试验材料：主要材料有：碳纤维(单丝长度为3cm)、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；