一种自发热导电混凝土的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自发热导电混凝土的制备方法，属于建筑材料技术领域。按重量份数计，依次称取：50～60份水泥，40～55份砂，30～35份水，2～3份减水剂，6～10份炭黑，4～6份分散剂和15～30份添加剂，将水泥与水混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入砂，减水剂，炭黑，分散剂和添加剂，于温度为40～60℃，转速为300～350r/min的条件下，搅拌混合1～2h后，得坯料，将坯料于室温条件下固化1～2h后，并于温度为20～38℃的条件下养护20～30天后，得自发热导电混凝土。本发明专利技术技术方案制备的自发热导电混凝土具有优异的电热性能和产品的能耗的特点，在建筑材料技术行业的发展中具有广阔的前景。

A Method of Preparing Spontaneous Thermal Conductive Concrete

The invention discloses a preparation method of spontaneous heat conductive concrete, which belongs to the technical field of building materials. According to the weight of cement, 50-60 portions, 40-55 portions of sand, 30-35 portions of water, 2-3 portions of water reducing agent, 6-10 portions of carbon black, 4-6 portions of dispersant and 15-30 portions of additives are selected in turn. Cement and water are mixed in the mixer and sand, water reducing agent, carbon black, dispersant and additive are added to the mixer at 40-6 temperatures. The billet is obtained by mixing and mixing for 1-2 hours at 0 ~350 r/min. The billet is cured for 1-2 hours at room temperature and cured for 20-30 days at 20-38 ~C. The spontaneous thermal conductive concrete is obtained. The spontaneous thermal conductive concrete prepared by the technical scheme of the invention has excellent electrothermal performance and the characteristics of energy consumption of the product, and has broad prospects in the development of the construction material technology industry.

【技术实现步骤摘要】
一种自发热导电混凝土的制备方法
本专利技术公开了一种自发热导电混凝土的制备方法，属于建筑材料

技术介绍
冬季常出现降雪、冰冻天气，平均气温较低，降雪天数和积雪天数更长。而降雪和冰冻天气都会阻碍交通畅通，影响出行安全，甚至造成公路和机场的关闭，给客货运输带来极大不便，甚至是大范围、长时间的电力中断、交通阻断等重大灾情。高速公路多条路段因路面积雪、结冰而导致封闭，大量车辆、人员受阻被困，长江流域多城市机场也因冰雪天气而被迫关闭，许多航班延误或取消。可见，及时地除雪化冰对于避免和减少交通事故，保障道路畅通和人们出行安全具有重大的意义。目前常用的除雪化冰方法主要有四种，即：人工清除法、机械清除法、化学融化法和热融化法。其中人工清除法效率低、影响交通且费用较高，不适用于大面积的清除冰雪。机械清除法效率高，适用于大面积的清除作业，但往往清除不彻底，影响交通，且设备昂贵，闲置时间长，经济效益差。化学融化法是通过在路面桥面撒氯化物，来降低冰的融化点，使其在摄氏零度以下便可融化，从而达到使冰雪融化的目的。该方法融雪快速且材料来源广、价格低廉，应用方便。然而，氯化物除冰盐会加速路面的侵蚀剥落，渗入的氯离子还会腐蚀内部钢筋，对混凝土的耐久性非常不利，并且氯离子会污染土壤及地下水，对周边环境造成损害。而热融化法往往是利用热电缆、热流体、红外线及导电混凝土等清除道路冰雪。其中，热电缆加热法是将电缆埋入路面铺层中从而通电对路面加热，防止路面积雪结冰。但电缆铺设完成后，便不再容易修复，当系统出现故障时，电缆及上部结构均必须完全拆除，维修非常昂贵，而且会对混凝土路面的耐久性产生不利影响。热流体加热法是将换热管道埋入路面铺层中，采用热水在管中循环从而加热路面。为了节约费用，热源往往采用可再生能源，其中地热较为常用。但其系统本身与安装价格昂贵，且换热管道易泄漏，影响其升温效果。而红外线加热法升温过于迟缓且受外部风向影响较大，已经在实验中被证明是不可行的。导电混凝土是通过往混凝土中掺入一量的导电相，使混凝土具有良好的导电性能，在通电的情况下通过焦耳效应产生源源不断的热量，使路面温度升高，从而融化冰雪。自发热导电混凝土融化法具有融雪及时、绿色环保、无需中断交通等优点，且消除了除冰盐给道路、桥梁及环境带来的负面效应，为道路、桥梁和机场跑道的除雪化冰提供了环保可靠的新选择。目前传统的自发热导电混凝土电热性能和产品的能耗无法进一步提高的问题，以求探索研制出具有良好综合性能的自发热导电混凝土是待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对传统的自发热导电混凝土电热性能和产品的能耗无法进一步提升的问题，提供了一种自发热导电混凝土的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种自发热导电混凝土的制备方法，具体制备步骤为：（1）将正硅酸乙酯与醇类溶剂按质量比1：10～1：20混合，并加入正硅酸乙酯质量1～3倍的盐酸，搅拌混合后，得二氧化硅溶胶，将有机酸与二氧化硅溶胶按质量比1：5～1：6混合，搅拌反应后，陈化，粉碎，得预处理二氧化硅；（2）将预处理二氧化硅与甲苯按质量比1：10～1：12混合，并加入预处理二氧化硅质量1～2倍的3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应后，过滤，得预改性二氧化硅；（3）将预改性二氧化硅与二甲基亚砜按质量比1：10～1：12混合，并加入预改性二氧化硅质量0.8～1.0倍的丁二酸酐和预改性二氧化硅质量0.8～1.0倍的三乙胺，搅拌反应后，过滤，干燥，得改性二氧化硅；（4）将预处理粉末与乙醇混合液按质量比1：10～1：15混合，超声振荡后，得预改性粉末混合物；（5）将改性二氧化硅与预改性粉末混合物按质量比1：8～1：10混合，并加入改性二氧化硅质量0.1～0.2倍的碳二亚胺，搅拌反应后，过滤，干燥，得添加剂；（6）按重量份数计，依次称取：50～60份水泥，40～55份砂，30～35份水，2～3份减水剂，6～10份炭黑，4～6份分散剂和15～30份添加剂，将水泥与水混合，并加入砂，减水剂，炭黑，分散剂和添加剂，搅拌混合后，固化，养护，得自发热导电混凝土。步骤（1）所述醇类溶剂为乙醇，丙二醇或正丁醇中任意一种。步骤（1）所述有机酸为硬脂酸，酒石酸，脂肪酸中任意一种，优选为硬脂酸。步骤（4）所述预处理粉末为将二氧化钛与碳酸钾按摩尔比4.0：1.3混合，研磨，煅烧，洗涤，干燥，得预处理粉末。步骤（4）所述乙醇混合液为将乙醇与对苯二甲胺按质量比3：1～4：1混合，得乙醇混合液。步骤（6）所述砂为目数为100目的砂。步骤（6）所述减水剂为密胺系减水剂或木质素磺酸钠中任意一种。步骤（6）所述分散剂为分散剂NNO，分散剂MF或分散剂5040中任意一种。步骤（5）所述添加剂中可加入添加剂质量0.1～0.2倍的改性聚苯乙烯微球，所述改性聚苯乙烯微球为将苯乙烯单体与引发剂按质量比50：1混合，并加入苯乙烯单体质量10～12倍的乙醇溶液，于氮气氛围下搅拌反应后，得预聚体混合物，将预聚体混合物与甲基丙烯酰氧乙烯氯化铵按质量比100：1～180：1混合，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得改性聚苯乙烯微球。步骤（6）所述炭黑中可加入炭黑质量0.1～0.3倍的氧化石墨烯。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术在制备自发热导电混凝土时加入添加剂，首先，添加剂中含有四钛酸钾粉末，由于四钛酸钾为半导体，在加入产品中后，可与产品中加入的炭黑在产品内部形成导电通路，从而使产品的电热性能提高，进而使产品的热性能提高，其次，添加剂在制备过程中对四钛酸钾进行改性，使四钛酸钾的片层结构内接枝对苯二甲胺，从而使四钛酸钾的层间距提高，并且在后续制备过程中加入改性的二氧化硅，二氧化硅在经过改性后，二氧化硅内部含有有机酸，可形成相变储热结构，并且二氧化硅在改性后，二氧化硅表面接枝上羧基，进而在改性二氧化硅与改性四钛酸钾混合后，片状的四钛酸钾可吸附于改性二氧化硅表面，从而在加入产品中后，可使产品的发热持续时间提高，并且由于具有相变储热功能的二氧化硅的存在，可使产品在白天或温度较高的情况下吸收热量，在温度较低或夜晚的时候释放热量，进而可使产品的能耗降低；（2）本专利技术在制备自发热导电混凝土时可加入改性聚苯乙烯微球和氧化石墨烯，加入的聚苯乙烯微球在经过改性过后，聚苯乙烯微球表面带有正电荷，在加入产品中后，可在静电力的作用下均匀分布于产品之中，并且，在加入氧化石墨烯后，可与氧化石墨烯在产品中自组装形成导电微球，并且在自组装过程中可与添加剂在产品中形成均匀的导电网络，进而使产品的自发热性能提高，同时，由于自组装形成的导电微球可对产品进行填充，并使产品的致密度提高，进而减少水分进入产品内部，使产品具有长久的自发热性能。具体实施方式将二氧化钛与碳酸钾按摩尔比4.0：1.3混合于研磨机中混合研磨20～30h后，得混合粉末，将混合粉末于温度为700～850℃的条件下恒温煅烧12～20h后，得预处理粉末坯料，将预处理粉末坯料用质量分数为10～15%的盐酸洗涤8～10次后，并于温度为80～90℃的条件下干燥1～3h后，得预处理粉末，将正硅酸乙酯与醇类溶剂按质量比1：10～1：20混合于烧杯中，并向烧杯中加入正硅酸乙酯质量1～3倍的质量分数为10～18%的盐酸，于温度为30～60℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自发热导电混凝土的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）将正硅酸乙酯与醇类溶剂按质量比1：10～1：20混合，并加入正硅酸乙酯质量1～3倍的盐酸，搅拌混合后，得二氧化硅溶胶，将有机酸与二氧化硅溶胶按质量比1：5～1：6混合，搅拌反应后，陈化，粉碎，得预处理二氧化硅；（2）将预处理二氧化硅与甲苯按质量比1：10～1：12混合，并加入预处理二氧化硅质量1～2倍的3‑氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应后，过滤，得预改性二氧化硅；（3）将预改性二氧化硅与二甲基亚砜按质量比1：10～1：12混合，并加入预改性二氧化硅质量0.8～1.0倍的丁二酸酐和预改性二氧化硅质量0.8～1.0倍的三乙胺，搅拌反应后，过滤，干燥，得改性二氧化硅；（4）将预处理粉末与乙醇混合液按质量比1：10～1：15混合，超声振荡后，得预改性粉末混合物；（5）将改性二氧化硅与预改性粉末混合物按质量比1：8～1：10混合，并加入改性二氧化硅质量0.1～0.2倍的碳二亚胺，搅拌反应后，过滤，干燥，得添加剂；（6）按重量份数计，依次称取：50～60份水泥，40～55份砂，30～35份水，2～3份减水剂，6～10份炭黑，4～6份分散剂和15～30份添加剂，将水泥与水混合，并加入砂，减水剂，炭黑，分散剂和添加剂，搅拌混合后，固化，养护，得自发热导电混凝土。...

【技术特征摘要】
1.一种自发热导电混凝土的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）将正硅酸乙酯与醇类溶剂按质量比1：10～1：20混合，并加入正硅酸乙酯质量1～3倍的盐酸，搅拌混合后，得二氧化硅溶胶，将有机酸与二氧化硅溶胶按质量比1：5～1：6混合，搅拌反应后，陈化，粉碎，得预处理二氧化硅；（2）将预处理二氧化硅与甲苯按质量比1：10～1：12混合，并加入预处理二氧化硅质量1～2倍的3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应后，过滤，得预改性二氧化硅；（3）将预改性二氧化硅与二甲基亚砜按质量比1：10～1：12混合，并加入预改性二氧化硅质量0.8～1.0倍的丁二酸酐和预改性二氧化硅质量0.8～1.0倍的三乙胺，搅拌反应后，过滤，干燥，得改性二氧化硅；（4）将预处理粉末与乙醇混合液按质量比1：10～1：15混合，超声振荡后，得预改性粉末混合物；（5）将改性二氧化硅与预改性粉末混合物按质量比1：8～1：10混合，并加入改性二氧化硅质量0.1～0.2倍的碳二亚胺，搅拌反应后，过滤，干燥，得添加剂；（6）按重量份数计，依次称取：50～60份水泥，40～55份砂，30～35份水，2～3份减水剂，6～10份炭黑，4～6份分散剂和15～30份添加剂，将水泥与水混合，并加入砂，减水剂，炭黑，分散剂和添加剂，搅拌混合后，固化，养护，得自发热导电混凝土。2.根据权利要求1所述的一种自发热导电混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述醇类溶剂为乙醇，丙二醇或正丁醇中任意一种。3.根据权利要求1所述的一种自发热导电混凝土的制备方法，其特征在于：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘优，
申请(专利权)人：刘优，
类型：发明
国别省市：湖南,43