一種導(dǎo)電活性粉末混凝土及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種導(dǎo)電活性粉末混凝±及其制備方法和應(yīng)用，屬于多功能、智能混 凝±材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有普遍使用的活性粉末混凝±中鋼纖維直徑范圍為0. 15-0. 25mm，石英砂粒徑 范圍為25~100目，且多使用石英粉，水灰比為0. 16~0. 25,此類活性粉末混凝±的缺點(diǎn) 是：1)在低滲量鋼纖維下，纖維根數(shù)有限，無(wú)法形成完整的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)電性能差；2)鋼纖 維滲量較高時(shí)，施工性能差，限制了其使用范圍，且由其制備的路面、橋面等薄板構(gòu)件易于 產(chǎn)生鋼纖維外露和誘蝕問(wèn)題；3)采用石英粉做超細(xì)填料，且采用較低的水灰比及高溫或蒸 壓養(yǎng)護(hù)工藝，增大了制備成本及能源消耗。為提高活性粉末混凝±的導(dǎo)電性，現(xiàn)有研究中多 采用碳纖維，或?qū)⑻祭w維與上述直徑為0. 15-0. 25mm的鋼纖維復(fù)合使用，運(yùn)類活性粉末混 凝±的缺陷除上述外，還在于：1)碳纖維與水泥基材料的相容性能差，需采用特定的分散 技術(shù)或者加入分散劑，增加了制作成本；2)碳纖維脆性大，在剪切應(yīng)力作用下容易斷裂，進(jìn) 而使得其內(nèi)部導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)被破壞，降低了其對(duì)變形與破壞的感知能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種短切特細(xì)不誘鋼微絲復(fù)合的導(dǎo)電活 性粉末混凝±，其在低滲量不誘鋼微絲下即可導(dǎo)電及感知荷載與變形，可用于電熱轉(zhuǎn)換及 融雪化冰，同時(shí)具有電磁屏蔽或吸收功能，還可用于解決薄板構(gòu)件鋼纖維的外露和誘蝕問(wèn) 題，拓展已有活性粉末混凝±的應(yīng)用領(lǐng)域。 陽(yáng)004] 技術(shù)解決方案： 陽(yáng)0化]一種短切特細(xì)不誘鋼微絲復(fù)合的導(dǎo)電活性粉末混凝±，按重量比包括水泥：粉 煤灰：娃灰：石英砂：短切特細(xì)不誘鋼微絲：水：減水劑=1 :〇. 25~0. 35 :0. 25~0. 35 : 1. 0~1. 5 :0. 09~0. 14 :0. 30~0. 40 :0. 005~0. 035 ;所述短切特細(xì)不誘鋼微絲的直徑 為18~30ym，長(zhǎng)度為6~12mm，延伸率> 1 %，抗拉強(qiáng)度為1200~ISOOMPa。
[0006] 進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述石英砂的粒徑為20~120目；石英砂的Si化含 量> 99-99. 5%，F(xiàn)e2〇3含量《0. 005%。
[0007] 進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述石英砂的粒徑采用不同目數(shù)范圍的石英砂混 合制備而成，20~40目：40~70目：70~120目=0. 8~1. 2 :0. 8~1. 2 :0. 8~1. 2。
[0008] 進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述水泥標(biāo)號(hào)為P? 042. 5R，粉煤灰為II級(jí)灰，所述 娃灰的比表面積為16000~20000m7kg。
[0009] 本發(fā)明提供一種上述的短切特細(xì)不誘鋼微絲復(fù)合的導(dǎo)電活性粉末混凝±的制備 方法，攬拌流程為先將水泥、粉煤灰、娃灰、短切特細(xì)不誘鋼微絲、水及部分減水劑混合，在 水泥膠砂攬拌機(jī)中低速攬拌1~3分鐘后，高速攬拌3~5分鐘，暫停1分鐘的同時(shí)加入石 英砂，低速攬拌1~2分鐘，加入剩余的減水劑后，再高速攬拌4~6分鐘。
[0010] 進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，養(yǎng)護(hù)制度為在20±rc水中養(yǎng)護(hù)至7~14天后置于 空氣中養(yǎng)護(hù)至28~56天。
[0011] 本發(fā)明提供上述混凝±在構(gòu)件自感知中的應(yīng)用。
[0012] 本發(fā)明提供上述混凝±在道路橋梁板中的應(yīng)用。
[0013] 本發(fā)明提供上述混凝±在電磁屏蔽或吸收板中的應(yīng)用。
[0014] 本發(fā)明采用短切特細(xì)不誘鋼微絲提高活性粉末混凝±的導(dǎo)電性，其電阻率較未使 用短切特細(xì)不誘鋼微絲時(shí)可降低四個(gè)數(shù)量級(jí)，且其在棱柱體抗壓荷載下的應(yīng)變靈敏度系數(shù) 較未使用短切特細(xì)不誘鋼微絲時(shí)提高了 5. 9倍。低滲量不誘鋼微絲的使用即可在活性粉 末混凝±內(nèi)部形成完整的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)可提高其強(qiáng)度和初性；通過(guò)選擇合理顆粒級(jí)配的 石英砂、采用粉煤灰替代部分水泥及相對(duì)較高的水灰比，在保證活性粉末混凝±性能的同 時(shí)，降低其制作成本。短切特細(xì)不誘鋼微絲復(fù)合導(dǎo)電活性粉末混凝±的主要作用機(jī)理有= 方面：①短切特細(xì)不誘鋼微絲與活性粉末混凝±基體的適應(yīng)性好，易于分散；②短切特細(xì) 不誘鋼微絲的長(zhǎng)徑比大，低滲量下的有效微絲根數(shù)多；③活性粉末混凝±中剔除了粗骨料， 且短切特細(xì)不誘鋼微絲的直徑、石英砂的粒徑及短切特細(xì)不誘鋼微絲的直徑呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng) 的數(shù)量級(jí)關(guān)系，級(jí)配良好，運(yùn)使得不誘鋼微絲之間易于搭接，即在低滲量形成連通的導(dǎo)電網(wǎng) 絡(luò)，出現(xiàn)電導(dǎo)滲流現(xiàn)象。
[0015] 發(fā)明有益效果
[0016] 目前，還未有文獻(xiàn)對(duì)短切特細(xì)不誘鋼微絲復(fù)合導(dǎo)電活性粉末混凝±的導(dǎo)電性及感 知性能進(jìn)行研究。短切特細(xì)不誘鋼微絲與活性粉末混凝±適應(yīng)性好，長(zhǎng)徑比高，且其直徑、 長(zhǎng)度與活性粉末混凝±的細(xì)骨料直徑搭配良好，在低滲量下即可搭接成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，具有良 好的導(dǎo)電性，可用于融雪化冰、電磁屏蔽/吸收等特殊結(jié)構(gòu)中；同時(shí)不誘鋼微絲的使用可提 高活性粉末混凝±的強(qiáng)度和初性，可解決薄板狀構(gòu)件鋼纖維易于外露和誘蝕的缺陷；單方 水泥用量的降低及對(duì)養(yǎng)護(hù)環(huán)境的較低要求，使得該復(fù)合材料的制備對(duì)粉煤灰的再利用及高 性能多功能混凝±材料制作成本的降低有重要意義。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 本發(fā)明附圖4幅，
[0018] 圖1是兩電極法測(cè)量混凝±電阻率及抗折破壞荷載下的應(yīng)變靈敏度系數(shù)示意圖；
[0019] 圖2是四電極法測(cè)量混凝±電阻率及循環(huán)與破壞抗壓荷載下的應(yīng)變靈敏度系數(shù) 示意圖；
[0020] 圖3 (a)是對(duì)比例1制備的混凝±的交流阻抗特性圖；化）是實(shí)施例1制備的混凝 ±的交流阻抗特性圖；
[0021] 圖4(a)是對(duì)比例1制備的混凝±的等效電路圖；化）是實(shí)施例1制備的混凝±等 效電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下述非限定性實(shí)施例可W使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不W 任何方式限制本發(fā)明。
[0023] 短切特細(xì)不誘鋼微絲復(fù)合導(dǎo)電活性粉末混凝±的直流電阻和交流電阻分別采用 頻率為IOOKHZ的手持式智能LCR測(cè)量?jī)x和吉時(shí)利2100數(shù)字多用表進(jìn)行測(cè)量，所得結(jié)果根 據(jù)公式P=RS/L進(jìn)行計(jì)算可得電阻率P，其中R-電阻；S-試件面積山-兩電極之間的距 離。所采用的試塊尺寸及電極布設(shè)方式如圖1和圖2所示。為獲得不同荷載情況下的應(yīng)變 靈敏度系數(shù)，在圖中所示位置粘貼應(yīng)變片。
[0024] 本實(shí)施例中短切特細(xì)不誘鋼微絲購(gòu)自山東萊憲龍志工貿(mào)有限公司，該產(chǎn)品是采用 日本新日31化型不誘鋼拉拔而成，直徑為18~30ym，長(zhǎng)度為6~12mm，延伸率> 1 %，抗 拉強(qiáng)度為1200~ISOOMPa。
[0025] 本實(shí)施例中所述的減水劑是己斯夫化學(xué)建材