[发明专利]一种高强度导电混凝土配比、结构及制备方法

说明书

本申请提供了一种高强度导电混凝土配比、结构及制备方法，属于混凝土技术领域。所述高强度导电混凝土主要由水泥、砂子、碎石、水、石墨粉、导电炭黑、钢纤维、短切碳纤维、长切碳纤维以及碳纤维复合材料板按一定配比制得。所述混凝土结构整体纵截面为矩形，从下往上依次为第一混凝土层、第一碳纤维复合材料板、第二混凝土层、第二碳纤维复合材料板、第三混凝土层。本申请将碳纤维复合材料、导电纤维以及导电颗粒的导电性能有机结合，形成导电混凝土网络。此外，碳纤维复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、可设计性等优良性能，可显著提高混凝土构件的抗压、抗折以及耐腐蚀性能。

技术领域

本申请涉及混凝土技术领域，具体而言，涉及一种高强度导电混凝土配比、结构及制备方法。

背景技术

混凝土是目前应用最为广泛的建筑材料之一，尤以高强度混凝土和高性能混凝土技术为发展方向。目前，高强度混凝土以水泥为主要胶凝材料，通过胶凝材料与水、砂、石子，再掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的强度高、变形小、耐久性好的人造石材。高强度混凝土抗压强度高、致密性好、耐腐蚀、抗冻性好，因此可显著提高结构件的承载能力，减少混凝土用料，具有很好的经济性。导电混凝土是在普通混凝土中添加导电组分制成的具有导电性能的混凝土，通常其导电机理是由分散在基体中的导电组分材料形成网络，通过隧道效应连接网络间的绝缘体而传导。导电混凝土在寒区工程(如：道路工程、水库大坝、机场跑道等)的融雪除冰、工程压-电传感器制作与热力参数监测等方面具有非常广泛的应用。

目前，导电混凝土制备中很难将混凝土的高导电性与高强度性有机结合，有的侧重于提高混凝土的导电性，有的侧重于提高混凝土的强度，这也是限制导电混凝土发展的关键技术瓶颈。

发明内容

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种高强度导电混凝土配比、结构及制备方法，以使导电混凝土同时具备高强性能和高导电性能。

第一方面，本申请实施例提供了一种高强度导电混凝土配比，其特征是，所述高强度导电混凝土配比按照重量份的原料包括：水泥550～800份、砂子800～1000份、碎石800～1000份、水220～320份、石墨粉40～100份、导电炭黑40～100份、钢纤维150～200份、短切碳纤维10～15份、长切碳纤维10～15份。

第二方面，本申请实施例提供了一种高强度导电混凝土结构，所述高强度导电混凝土结构整体纵截面为矩形，从下往上依次为第一混凝土层、第一碳纤维复合材料板、第二混凝土层、第二碳纤维复合材料板、第三混凝土层，其特征是：

所述第一混凝土层、第二混凝土层和第三混凝土层是由所述水泥、砂子、碎石、水、石墨粉、导电炭黑、钢纤维、短切碳纤维以及长切碳纤维按照一定的配比制作而成；

优选的，所述石墨粉是粒径为10μm～30μm的导电石墨粉；

优选的，所述导电炭黑，是粒径为10μm～20μm的导电炭黑粉；

优选的，所述钢纤维是长度为4mm～50mm、长径比为40～80的冷轧钢纤维；

优选的，所述短切碳纤维和所述长纤碳纤维是一种高性能纤维材料，其密度为1.76g/cm³～1.80g/cm³，具有很高的抗拉强度和弹性模量，抗拉强度可达到3400Mpa，弹性模量为2300Mpa～3400Mpa，导电性能优良；

优选的，所述短切碳纤维为4mm～10mm碳纤维丝束，所述长纤碳纤维为20mm～100mm碳纤维丝束。

所述第一碳纤维复合材料板和第二碳纤维复合材料板采用对预浸料热压成型方式制得，厚度为0.8mm～9mm，根据混凝土结构件的承载要求及强度来设计合适的铺层方案，以使碳纤维材料的用量更加合理，提升高强度导电混凝土的经济性；