[发明专利]一种混凝土改性剂及混凝土

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种混凝土改性剂及混凝土。

背景技术

混凝土的发展历史已有100多年，其已成为世界范围内土木工程领域应用最广、用量最大的建筑材料。一般情况下普通混凝土的电阻率高，属于电的不良导体。导电混凝土时在普通混凝土中添加一定含量的导电组分材料，由胶凝材料、导电材料、介电骨料和水等组分，按照一定配合比混合凝结而成的新型水泥基复合材料，具有规定的电性能和一定的力学性能的新型混凝土。导电混凝土既有结构材料的特点，又具有导电性和机敏特性，使得混凝土不仅作为一种结构材料使用，而且在电工、工业防静电、建筑采暖、电加热器、电力设备接地工程以及重大土木基础设施等方面具有重要作用。

导电组分材料在混凝土中掺入，使整个混凝土基质中出现相连的导电粒子链，在混凝土内使电解质的电路短路，借助电子的运动使之导电。M·Sun等通过对导电组分实验研究认为，在导电混凝土中存在三种导电方式：（1）离子导电，存在于孔溶液中Ca²⁺、Na、K、OH^-和SO₄^2-等离子运动形成；（2）电子导电，通过自由电子的迁移形成；（3）空穴导电，通过空穴的迁移形成。此三个方面的共通过作用影响混凝土的导电性。要获得稳定的导电性主要在于使电子能够借助于电解质中离子的运动或金属与半导体中电子的运动而流动。

目前，导电混凝土中常用的导电组分主要分为三类：聚合物类、碳类和金属类。其中，用于配制导电混凝土的导电介质一般有如下几类：石墨、钢渣、钢纤维、碳质骨料及炭黑等。但长期以来，导电混凝土的导电性能的获得常常以牺牲其强度为代价。

石墨具有良好的导电性（含碳量大于80%，其电阻率通常不大于0.5Ω·cm），与铜粉、铁粉、铝粉等金属粉末相比，具有化学性质稳定、耐酸碱、抗氧化性好等优点，但石墨粉末需要掺加较高掺量才能在混凝土基体内形成相互连通的导电网络，并且石墨粉末的需水量很大，需要大幅度增加混凝土拌合物的用水量，进而导致混凝土的强度随着石墨粉末的掺量增加而快速下降。

钢纤维具有提高混凝土的抗拉、抗弯、抗剪等力学性能的优点，同时作为金属也可以发挥其导电功能，然而，随着时间的延长，钢纤维混凝土由于其的高碱性环境，金属易产生钝化膜，导致混凝土的电阻率明显增大。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种混凝土改性剂及混凝土，该改性剂可同时提高混凝土的导电性能与机械性能。

本发明提供了一种混凝土改性剂，包括：

碳纳米管             10~80重量份；

水泥和/或水泥的主料  2~7重量份；

丙烯酸乳液           5~10重量份。

优选的，还包括：炭黑1~15重量份。

优选的，所述炭黑为微米级炭黑。

优选的，所述碳纳米管的直径为50~80nm。

优选的，所述碳纳米管的长度为3~6mm。

优选的，所述水泥的主料为硅酸盐、石灰石、粉煤灰与铝矾土中的一种或多种。

优选的，所述碳纳米管为15~75重量份。

优选的，所述水泥和/或水泥的主料为2~6重量份。

本发明还提供了一种混凝土，包含权利要求1~8任意一项所述的混凝土改性剂。

优选的，所述混凝土改性剂的质量为混凝土质量的5~10wt%。

本发明提供了一种混凝土改性剂，包括10~80重量份的碳纳米管，2~7重量份的水泥和/或水泥的主料，5~10重量份丙烯酸乳液。与现有技术中的石墨粉及钢纤维改性剂相比，首先，本发明以碳纳米管为主要电性能改性剂，添加少量即可获得较好的电性能改善效果，且对于混凝土的机械性能、冲击电流耐受性能等影响较小；其次，丙烯酸乳液经反应后可逐渐生成丙烯酸树脂，可填充混凝土内部的间隙，提高其抗渗性，同时丙烯酸树脂本身具备的高韧性赋予导电混凝土较强的耐机械力性能；再次，改性剂中添加水泥和/或水泥的主料可提高碳纳米管的分散性及其与混凝土主料的相容性。

实验结果表明，本发明混凝土干燥条件下电阻率可小于1.64Ω·m，抗折强度可达到8.9MPa，抗压强度可达到44.1MPa。

具体实施方式

本发明提供了一种混凝土改性剂，包括：

碳纳米管             10~80重量份；

水泥和/或水泥的主料  2~7重量份；