钢渣导电混凝土 【技术领域】
本发明属于混凝土技术领域，特别涉及导电混凝土材料技术。
背景技术
混凝土是土木工程领域使用最广泛的建筑材料。普通混凝土是电的不良导体，通过在普通混凝土中掺入一定含量的导电组分，可使其导电性得到改善，从而成为具有一定导电性能的导电体。
导电混凝土主要是依靠混凝土内导电相材料的相互接触来导电的，因此具有各种不同电性能及不同粒径、长度、形状、级配和掺量的导电材料的应用是改变混凝土导电性能的主要技术措施。目前国内外用于制作导电混凝土的导电组分主要有石墨粉、碳粉、焦碳、碳纤维、钢纤维及钢屑等，对现有导电混凝土，主要存在以下两方面的问题：
(1).不能兼顾力学与导电两方面的性能要求。对现有导电混凝土，当采用颗粒状或粉末状的石墨粉、碳粉、焦碳及钢屑等作为导电骨料时，由于其长径比小，当掺量较小时，导电材料难以相互接触，不能形成良好的导电网络，故其导电性能差；为了提高导电率，当加大导电骨料掺量时，一方面由于碳黑、焦碳等自身强度较低，另一方面由于导电骨料的吸水性强，将加大混凝土拌和时的需水量(水灰比)，使混凝土的强度大幅降低，难以满足土木工程对力学强度的需要。若用碳纤维作导电骨料，虽然掺量较低就可形成导电网络，但由于碳纤维搭接的接触面较小，因此其电导率低，需要加大碳纤维的掺量才能改善其导电性能。而过高的碳纤维含量将使纤维在搅拌时结团成束，难以分散；在成型时易引入大量的气泡，使混凝土的强度降低。当用钢纤维作导电骨料时，由于其直径较粗，难以形成相互搭接的导电网络，当钢纤维掺量较低时，导电性能差；但钢纤维掺量高时，其工作性又差，采用常规方法很难施工。因此，目前各种导电混凝土不能较好地兼顾力学与导电这两方面性能的要求。
(2).造价普遍较高。特别是石墨、碳纤维等导电组分材料价格昂贵，使导电混凝土的造价远远高于普通混凝土。经济因素是制约导电混凝土大量推广应用的一个重要因素。
【发明内容】
本发明的目的是针对现有导电混凝土的不足，提供一种钢渣导电混凝土，它不但导电性好，还具有力学强度高，价格低廉等优点，以利大量推广应用。
本发明钢渣导电混凝土由硅酸盐水泥、钢渣和水组成，组成简单，原材料来源广泛，且价格低廉。其配合比例地重量百分比是：硅酸盐水泥10～60，钢渣20～80，水8～25。钢渣是炼钢过程中产生的废渣，是一种由多种矿物组成的固溶体。由于钢渣中含有较高的金属铁及其氧化物，用钢渣作为导电相材料来制备导电混凝土是废物利用，这既充分利用炼钢厂的废渣，又经济实用。并且钢渣导电混凝土的导电性较好，在一定条件下电阻率较稳定。另外，钢渣的化学组成与普通碎石相似，陈化后的钢渣性能稳定，具有抗压强度高、硬度大、耐磨耗、吸水率低等特点，其物理力学性能接近甚至优于普通碎石，因此钢渣又是一种力学性能优良的骨料，使本发明研制的钢渣导电混凝土具有优良的物理力学性能。同时，钢渣作为一种冶金工业废渣，价格十分低廉，且在钢渣混凝土中所占的比例大，为20％～80％，并随钢渣掺量的增大，其导电性能越好，从而使钢渣导电混凝土的造价大大降低。其钢渣可采用炼钢厂排出的经水淬法或热泼法或盘泼淬冷法或风淬法等处理后的各种类型钢渣，既可采用经处理后未磨细的原状钢渣，也可采用经磨细的钢渣，或同时采用原状钢渣和磨细钢渣。把原状钢渣磨细后得到的磨细钢渣，将使金属铁及其氧化物的颗粒变小，颗粒增多，有助于导电颗粒在水泥基体内相互接触和形成导电网络。因此，采用磨细钢渣制备导电混凝土将获得更好的导电性能，粉磨时间越长，颗粒越细，其导电性能越好。
本钢渣导电混凝土在成型和施工时，采用与普通混凝土相同的制作方法和养护工艺，其制作工艺简单，便于推广应用。
本发明采用上述技术方案后，主要有以下特点：
1、具有良好的导电性和较高的力学强度，且造价低廉。
本发明中的钢渣是炼钢企业排放的废渣，价格低廉；钢渣在本发明的钢渣导电混凝土中，既是导电相材料，又是混凝土中的骨料及掺合料，且用量较大，因而使钢渣导电混凝土不但具有良好的导电性能和较高的力学强度，且造价低廉，经济实用。
2、提高整个混凝土结构的导电性。
由于钢渣导电混凝土的造价低廉且力学强度较高，可在混凝土结构中大面积采用钢渣导电混凝土，从而降低整个混凝土结构的电阻，提高整个混凝土结构的导电性。
3、制作工艺简单，便于推广应用。
由于本发明钢渣导电混凝土在成型和施工时，采用与普通混凝土相同的制作方法和养护工艺，其制作工艺简单，便于推广应用。
本发明钢渣导电混凝土可广泛应用于工业防静电、电力设备接地工程、电磁干扰屏蔽和钢筋阴极保护等领域，是经济而实用的导电混凝土材料。
【具体实施方式】
下面结合具体实施方式，进一步说明本发明。
实施例1：
采用42.5普通硅酸盐水泥，粒径≤5mm经风淬法处理后的钢渣，钢渣掺量不同对钢渣导电混凝土的电阻率和力学强度的影响。随钢渣掺量的增大，其导电性能越好，如下表： 配合比例 (重量百分比) 硅酸盐水泥 80.0 56.8 48.1 43.5 30.0 22.9 18.5 15.6 钢渣 0.0 28.4 38.5 43.5 60.1 68.8 74.1 77.9 水 20.0 14.8 13.4 13.0 9.9 8.3 7.4 6.5 电阻率(kΩ·cm) 140.0 110.0 60.0 20.0 12.0 9.5 6.0 3.0 28d抗压强度(MPa) 66.5 74.1 75.9 76.9 74.2 71.5 67.9 59.2 28d抗折强度(MPa) 10.3 13.5 13.8 13.2 12.6 11.6 10.3 8.3
实施例2：
采用42.5普通硅酸盐水泥，粒径≤5mm经风淬法处理后的钢渣，钢渣粉磨时间不同对钢渣导电混凝土电阻率和强度的影响。钢渣粉磨时间越长，颗粒越细，其导电性能越好，如下表： 配合比例(重量百分比) 硅酸盐水泥 43.5 45.2 45.0 44.8 44.6 钢渣 43.5 45.2 45.0 44.8 44.6 水 13.0 9.6 10.0 10.4 10.8 粉磨时间(h) 0 1 2 3 4 电阻率(kΩ·cm) 20.0 13.2 9.0 5.5 3.5 28d抗压强度(MPa) 76.9 70.1 64.0 58.3 50.5