一种导电炭黑复合水泥砂浆及其制备方法与流程

本发明涉及水泥砂浆建筑
技术领域：
，尤其涉及一种导电炭黑复合水泥砂浆及其制备方法。
背景技术：
：导电砂浆根据材料种类可分为离子导电砂浆和复合导电砂浆。以砂浆孔隙中电解质溶液为导电相材料，通过溶液中的自由电子在外部电压下移动，使砂浆具备导电性，此为离子导电砂浆。将固体导电相材料掺入水泥基体中，形成隧道效应，从而使砂浆具备一定的导电性，便形成复合导电砂浆。导电水泥基复合材料是由导电组料、胶凝材料、骨料混合搅拌而成。导电材料填充于水泥基复合材料中使其电阻率明显降低达到导电层次，且材料在通电和变形过程中电阻率有规律性的变化，显示出导电水泥基复合材料的智能性和导电性，例如用于监测结构裂缝情况、融雪化冰、电磁屏蔽、电力接地工程和阴极钢筋保护等。国内外许多学者试验了不同类型的导电外加剂，主要倾向于碳质材料作为导电相材料，如碳纳米管、碳纤维等。然而，碳纳米管、碳纤维等材料的生产成本较高、生产工艺复杂，不利于在导电水泥基复合材料中的发展。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种导电炭黑复合水泥砂浆及其制备方法，本发明将导电炭黑super-p用于水泥砂浆，简单经济、成本较低且适合大规模生产，具有很强的经济实用性，能够克服现有制备导电水泥砂浆成本较高的缺陷。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：本发明提供了一种导电炭黑复合水泥砂浆，以质量份计，包括以下制备原料：普通硅酸盐水泥380～420份、中砂1300～1500份、水270～310份、导电炭黑super-p1～12份。优选的，所述述普通硅酸盐水泥的强度为42.5。优选的，所述中砂的细度模数为2.6～2.9，含泥量小于5％。优选的，所述导电炭黑super-p的纯度≥99.5％，粒径为30～50nm，比表面积为62m2/g。本发明提供了上述技术方案所述导电炭黑复合水泥砂浆的制备方法，包括以下步骤：将普通硅酸盐水泥、中砂和导电炭黑super-p进行预拌，得到预拌料；将所述预拌料与水进行混合搅拌，将所得混合料依次进行振实排泡、成型和养护，得到导电炭黑复合水泥砂浆。优选的，所述预拌的搅拌转速为42r/min，时间为120～150s。优选的，所述混合搅拌的转速为42r/min，时间为60～80s。优选的，所述振实排泡的时间为30～50s。优选的，所述成型的温度为20±2℃，湿度为20％，时间为24h。优选的，所述养护的温度为20±2℃，湿度≥95％，时间为28天。本发明提供了一种导电炭黑复合水泥砂浆，以质量份计，包括以下制备原料：普通硅酸盐水泥380～420份、中砂1300～1500份、水270～310份、导电炭黑super-p1～12份。本发明通过添加适当比例的导电炭黑super-p，导电性好，不仅使得水泥砂浆的导电性能得到大幅度提升，而且采用的导电炭黑super-p制备简单，生产成本很低，具有很强的经济实用性，整体制备工艺简单经济，适合大规模使用。实施例的结果表明，本发明的导电炭黑复合水泥沙浆与普通水泥砂浆相比，导电性能提升了三个数量级，显著的提升了水泥砂浆的导电性。本发明提供了所述导电炭黑复合水泥砂浆的制备方法，仅需通过混合、浇筑、成型及养护即可制备得到导电炭黑复合水泥砂浆，方法简单易操作。附图说明图1为导电炭黑super-p在不同倍率下的sem图；图2为实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆的稠度随导电炭黑super-p掺量百分比变化曲线图；图3为实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆的28天抗压性能随导电炭黑super-p掺量百分比变化曲线图；图4为实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆28天抗折性能随导电炭黑super-p掺量百分比变化曲线图；图5为实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆的电阻率随导电炭黑super-p掺量百分比变化曲线图；图6为实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆的电阻率随养护龄期变化曲线图。具体实施方式本发明提供了一种导电炭黑复合水泥砂浆，以质量份计，包括以下制备原料：普通硅酸盐水泥380～420份、中砂1300～1500份、水270～310份、导电炭黑super-p1～12份。在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。以质量份计，本发明提供的导电炭黑复合水泥砂浆的制备原料包括普通硅酸盐水泥380～420份，优选为390～410份，更优选为400份。在本发明中，所述述普通硅酸盐水泥的强度优选为42.5。本发明利用普通硅酸盐水泥作为复合水泥砂浆的基础原料。以所述普通硅酸盐水泥的质量份为基准，本发明提供的导电炭黑复合水泥砂浆的制备原料包括中砂1300～1500份，优选为1350～1450份，更优选为1400份。在本发明中，所述中砂的细度模数优选为2.6～2.9，含泥量优选小于5％。本发明利用中砂满足级配需求，提高水泥砂浆的施工和易性。以所述普通硅酸盐水泥的质量份为基准，本发明提供的导电炭黑复合水泥砂浆的制备原料包括水270～310份，优选为280～300份，更优选为290份。以所述普通硅酸盐水泥的质量份为基准，本发明提供的导电炭黑复合水泥砂浆的制备原料包括导电炭黑super-p1～12份，优选为3～10份，更优选为5～8份。在本发明中，所述导电炭黑super-p的纯度优选≥99.5％，粒径优选为30～50nm，更优选为40nm，比表面积优选为62m2/g。本发明所述导电炭黑super-p不分散于水中，具有优良的导电性，本发明利用导电炭黑super-p作为导电相材料，用于水泥砂浆中，导电炭黑super-p作为纳米材料，粒径极小，掺入水泥砂浆时会产生导电效应和极化效应，有助于提高复合水泥砂浆的导电性能。本发明提供了上述技术方案所述导电炭黑复合水泥砂浆的制备方法，包括以下步骤：将普通硅酸盐水泥、中砂和导电炭黑super-p进行预拌，得到预拌料；将所述预拌料与水进行混合搅拌，将所得混合料依次进行振实排泡、成型和养护，得到导电炭黑复合水泥砂浆。本发明将普通硅酸盐水泥、中砂和导电炭黑super-p进行预拌，得到预拌料。在本发明中，所述预拌优选在砂浆搅拌机中进行，所述预拌的搅拌转速优选为42r/min，时间优选为120～150s，更优选为130～140s。本发明通过预拌使得导电炭黑super-p更充分地与普通硅酸盐水泥、中砂混合。得到预拌料后，本发明将所述预拌料与水进行混合搅拌，将所得混合料依次进行振实排泡、成型和养护，得到导电炭黑复合水泥砂浆。本发明优选将水加入至砂浆搅拌机中，进行混合搅拌。在本发明中，所述混合搅拌的转速优选为42r/min，时间优选为60～80s，更优选为65～75s。完成所述混合搅拌后，本发明将所得混合料进行振实排泡，本发明优选将所述混合料浇筑于涂油试模中，在胶砂振实台上进行振实排泡，然后将涂油试模上表面的浆体抹去，使试件上表面平整。本发明对所述涂油试模没有特殊的限定，选用本领域熟知的涂油试模即可。在本发明中，所述振实排泡的时间优选为30～50s，更优选为35～45s；本发明对所述振实排泡的其他过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。本发明通过振实排泡排出混合料的内部气体使水泥砂浆更密实。完成所述振实排泡后，本发明将装于试模中的试件进行成型；所述成型优选在恒温室中进行，所述成型的温度优选为20±2℃，湿度优选为20％，时间优选为24h。完成所述成型后，本发明优选进行拆模。完成所述成型后，本发明将所得试件进行养护，所述养护优选在标准养护室内进行；所述养护的温度优选为20±2℃，湿度优选≥95％，时间优选为28天。本发明通过养护保证试件的强度。下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。以下实施例中，水泥均为强度42.5的普通硅酸盐水泥，中砂的细度模数为2.7，含泥量小于5％；导电炭黑super-p的纯度≥99.5％，导电炭黑super-p的粒径为40nm，比表面积为62m2/g。实施例1将1份导电炭黑super-p、400份水泥、1400份中砂放入转速为42r/min的砂浆搅拌机中，进行预拌130s，得到预拌料，然后将290份水加入砂浆搅拌机中，保持转速不变，继续进行混合搅拌80s，得到混合料；将所述混合料浇筑于涂油试模中，放在胶砂振实台上振实排泡40s，将试模上表面浆体抹去，使试件上表面平整，然后放置在温度20℃、湿度20％的恒温室内养护24小时，然后拆模；拆模后，将所得试件放置在温度为20±2℃、湿度≥95％的标准养护室内，养护28天，得到导电炭黑复合水泥砂浆。实施例2与实施例1的区别仅在于：添加2份导电炭黑super-p。实施例3与实施例1的区别仅在于：添加3份导电炭黑super-p。实施例4与实施例1的区别仅在于：添加4份导电炭黑super-p。实施例5与实施例1的区别仅在于：添加8份导电炭黑super-p。实施例6与实施例1的区别仅在于：添加12份导电炭黑super-p。对比例1与实施例1的区别仅在于：不添加导电炭黑super-p。性能测试1)对实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆进行性能测试，其中，按照jgj/t70-2009规范进行稠度测试，按照gb17671-1999进行力学性能测试，采用“二极法”进行导电性能测试；其中，稠度和28d基本力学性能如表1所示，28d内的导电性能变化用电阻率表示，如表2所示。表1实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆的稠度和力学性能数据稠度(mm)抗压强度(mpa)抗折强度(mpa)对比例17736.34.72实施例16937.25.55实施例25930.65.1实施例34231.95.0实施例43231.15.05实施例52630.14.95实施例61329.84.92从表1可以看出，super-p的加入降低了水泥砂浆浆的和易性，符合大多数纳米材料加入水泥基材料的规律；此外，本发明制备的导电炭黑复合水泥砂浆的力学性能与普通水泥砂浆相比影响不大，本发明保证了水泥砂浆的基本力学性能。表2实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆28d内电阻率变化情况从表2可以看出，随着导电炭黑super-p掺量的变化，所制备的导电炭黑复合水泥砂浆的电阻率发生变化，且实施例5～6制备的导电炭黑复合水泥砂浆与对比例1相比下降了三个数量级，导电性得到了很大的提升。在实际生产过程中，本发明可通过适当调整硅酸盐水泥、中砂、水和导电炭黑super-p的重量份数，提高导电水泥砂浆的导电性能。2)对本发明所用导电炭黑super-p进行sem测试，结果见图1，图1为导电炭黑super-p在不同倍率下的sem图，由图1可以看出，导电炭黑super-p内部具有纳米微观结构，这种结构可以填补水泥砂浆内部的空隙，加强导电通路的连续性，有助于水泥砂浆导电性能的提升。3)以导电炭黑掺量百分比(相对于水泥的百分比)为横坐标，将实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆的稠度绘制成曲线，结果见图2。图2为实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆的稠度随导电炭黑super-p掺量百分比变化曲线图，从图2中可以看出，水泥砂浆的稠度随导电炭黑super-p掺量的增加，稠度逐渐变小。4)以导电炭黑掺量百分比(相对于水泥的百分比)为横坐标，将实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆的28天力学性能数据绘制成曲线，结果见图3和图4。图3为实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆的28天抗压性能随导电炭黑super-p掺量百分比变化曲线图；图4为实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆的28天抗折性能随导电炭黑super-p掺量百分比变化曲线图，由图3和图4可以看出，本发明制备的导电炭黑复合水泥砂浆的抗压性能和抗折性能与普通水泥砂浆相比影响不大，本发明保证了水泥砂浆的基本力学性能。5)以导电炭黑掺量百分比(相对于水泥的百分比)为横坐标，将实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆的电阻率数据绘制成曲线，结果见图5。图5为实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆的电阻率随导电炭黑super-p掺量百分比变化曲线图。由图5可以看出，导电炭黑super-p的掺量变化，会直接影响水泥砂浆的导电性能，通过控制导电炭黑super-p的掺量，可以改变水泥砂浆的导电性能。6)图6为实施例1～6和对比例1制备的水泥砂浆的电阻率随养护龄期变化曲线图。由图6可以看出，随着龄期的增长，水泥砂浆的电阻率提高，导电性能降低，14至28天龄期时电阻率比较稳定。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3 

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除