[发明专利]一种钢纤维石墨混凝土及其制备方法和应用

说明书

本发明适用于混凝土技术领域，提供了一种钢纤维石墨混凝土及其制备方法和应用，该钢纤维石墨混凝土包括混凝土基料，所述混凝土基料中掺有石墨和钢纤维；其中，石墨的掺量为混凝土基料中细骨料质量的2%~5%，钢纤维的掺量为混凝土基料质量的0.2%~0.8%。本发明实施例提供的钢纤维石墨混凝土，通过在混凝土基料中掺入石墨和钢纤维，可以显著提高钢纤维石墨混凝土的导热系数、抗折强度和抗压强度，故将该钢纤维石墨混凝土应用于能量桩中，能保证能量桩运行的稳定性和换热效率。

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，尤其涉及一种钢纤维石墨混凝土及其制备方法和应用。

背景技术

随着节能环保问题热度的持续高涨，地源热泵系统作为节能环保技术得到充分的关注和发展。

20世纪80年代，奥地利的工程师提出将建筑桩基作为地源热泵换热器；2003年，瑞士Laloui教授提出地热能转换桩的概念，并给出桩的施工方法和具体步骤，2006年Laloui通过有限单元法给出地热能转换桩的数值模型。由此逐步形成桩基-换热器一体，称为能量桩。2010年，肖建庄等通过稳态平板导热仪对混凝土试件的导热系数试验，探究粗骨料、钢筋体积分数对混凝土导热性的影响，得出导热系数随着混凝土中粗骨料、钢筋体积分数的增加呈线性增长趋势；2017年，张伟平等利用防护热板法探究粗骨料对混凝土导热性的影响，发现粗骨料的增加使混凝土的导热性提高；2018年，何桥敏等通过抗压、抗折试验，探究钢纤维掺量对混凝土强度的影响。得出随钢纤维掺量的增加抗折强度呈线性上升的趋势，但抗压强度呈先增大后减小的趋势；2019年，屈春来等通过石墨混凝土的模型试验，研究石墨对混凝土导热性和抗压强度的影响，得出石墨能提高混凝土的导热性，但抗压强度会降低；钢纤维的掺入能提高混凝土的抗压和抗折强度。

虽然，国内外学者对提高混凝土导热性或强度的研究较多，但对于同时提高混凝土的导热性和强度的研究较少。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种钢纤维石墨混凝土，旨在解决背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种钢纤维石墨混凝土，包括混凝土基料，所述混凝土基料中掺有石墨和钢纤维；其中，石墨的掺量为混凝土基料中的细骨料质量的2％～5％，钢纤维的掺量为混凝土基料质量的0.2％～0.8％。

作为本发明实施例的一种优选方案，所述石墨的掺量为混凝土基料中的细骨料质量的3.5％～4.5％。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述石墨的掺量为混凝土基料中的细骨料质量的4％。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述钢纤维的掺量为混凝土基料质量的0.5％～0.7％。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述钢纤维的掺量为混凝土基料质量的0.6％。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述混凝土基料包括以下按照重量份计的组分：水200～220份、水泥360～380份、粗骨料1100～1200份、细骨料630～680份。

本发明实施例的另一目的在于提供一种上述的钢纤维石墨混凝土的制备方法，其包括以下步骤：

按照混凝土基料中各组分的重量份，称取水、水泥、粗骨料、细骨料；

将粗骨料、细骨料进行混合后，再依次添加水泥和水进行混合，得到混凝土基料；

按照石墨和钢纤维的掺量，往混凝土基料中添加石墨和钢纤维进行混合后，再进行成型和养护工序，得到所述钢纤维石墨混凝土。

本发明实施例的另一目的在于提供一种上述制备方法制得的钢纤维石墨混凝土。