CN114956677A - 一种废毛毡碳纤维基导电混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种废毛毡碳纤维基导电混凝土，包括以下重量组份原料：废毛毡碳纤维丝20‑116份，废毛毡碳纤维粉0‑76份，铁粉0‑26份，水泥189‑523份，粉煤灰13‑246份，砂420‑656份，石子420‑656份，外加剂0‑26份，水50‑360份。本发明公开的含有废毛毡的混凝土材料性能测试后，表现出相较于传统常规混凝土较大的抗压能力，能够替代传统混凝土，实现废弃物回收利用。同时，制备得到的混凝土具有导电性能，能够作为特殊混凝土材料使用。
Description
技术领域
本发明属于废毛毡资源化利用技术领域，尤其涉及发明名称一种废毛毡碳纤维基导电混凝土及其制备方法。
背景技术
碳纤维是由碳元素组成的一种微纳尺度纤维，具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等一系列突出的材料性能，可加工成纤维、毛毡和其他织物。通常，碳纤维的密度为1.5-2.0g/cm3，具有轻质高强的特点，可作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。
其中，碳纤维毛毡是由碳纤维通过针刺、编织等制备的保温隔热材料，广泛用于高温窑体、炉体的外保温，用量较大。然而，因遭受强热作用，碳纤维毛毡经过多次使用后性能逐渐降低，不再能满足应用场景的使用要求，而不得已废弃处理，形成大量的废毛毡。现阶段，废毛毡的处理方法主要是燃烧发电，造成宝贵资源的极大浪费。
为了实现将废毛毡进行回收利用，中国专利申请号为：CN95110581.7公开一种“造纸工业废毛毡更新利用的洗涤方法”，包括自然氧化处理、预洗，在草酸水溶液中擦洗去锈，在烧碱水溶液中浸泡搓洗，在洗涤剂水溶液中浸泡翻搅清洗，在玉米淀粉水溶液中浸泡、烘干工艺，具有简便实用、宜于普及的优点，用该方法洗涤后的废毛毡具有质地柔软、色泽鲜艳、实用性强，可广泛作为民用毛毡，也可作为工业用毛毡。
然而，上述专利公开的技术方案只能采用清洗方式将废毛毡回收，其前提条件是毛毡的结构并未受损，清洗后仍旧能够使用。
然而，实际应用中，随着人们生活水平提高，废毛毡或者是无法继续使用的破损毛毡，均直接丢弃，不采用清洗方式再次利用。丢弃的废毛毡按照上述处理方式不仅造成资源浪费，且处理过程中产生大量的污染废弃物，如处理过程中产生大量废渣、废气等。
发明内容
基于上述背景，本发明的目的是提供一种废毛毡碳纤维基导电混凝土。
为实现以上目的，本发明采用以下的技术方案：
一种废毛毡碳纤维基导电混凝土，包括以下重量组份原料：
废毛毡碳纤维丝20-116份，废毛毡碳纤维粉0-76份，铁粉0-26份，水泥189-523份，粉煤灰13-246份，砂420-656份，石子420-656份，外加剂0-26份，水50-360份。
优先地，包括以下重量组份原料：
废毛毡碳纤维丝20份，废毛毡碳纤维粉20份，铁粉20份，水泥345份，粉煤灰34.5份，砂556份，石子726份，外加剂0-26份，水196份。
优先地，所述废毛毡碳纤维丝长度为3-12mm。
优先地，所述碳纤维丝为聚丙烯腈基纤维。
优先地，所述废毛毡碳纤维粉的粒径小于75μm。
优先地，所述铁粉的粒径小于13μm。
优先地，所述铁粉包括Fe3O4。
优先地，所述粉煤灰的粒径小于75μm。
优先地，所述外加剂为减水剂、速凝剂、缓凝剂中的一种或两种及两种以上的混合物。
本发明具有以下有益效果：
本发明实现将废毛毡作为混凝土材料回收利用，废毛毡含碳量高，易燃烧，且与树脂胶结，利用难度大。本发明提出利用废毛毡分散碳纤维丝和碳纤维粉作为混凝土导电材料制备导电混凝土，不仅可大幅提升混凝土这一传统导电性不良材料的导电性，而且可大幅提高废毛毡的资源化利用价值，还可实现变废为宝，综合利用碳纤维丝与炭纤维粉，彻底利用废毛毡分散料，经济与环境效益显著，应用前景广阔。
本发明公开的含有废毛毡的混凝土材料性能测试后，表现出相较于传统常规混凝土较大的抗压能力，能够替代传统混凝土，实现废弃物回收利用。同时，制备得到的混凝土具有导电性能，能够作为特殊混凝土材料使用，而传统混凝土为了获得导电特性，往往需要添加多种昂贵的添加剂才能获得导电特性，本发明采用废弃毛毡即可获得符合强度要求的混凝土获得导电特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其它的附图。
图1为本发明实施例中废毛毡的分散碳纤维丝扫描电镜图；
图2为本发明实施例中混凝土微结构中碳纤维丝的扫描电镜图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，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作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例1
一种废毛毡碳纤维基导电混凝土，包括以下重量组份原料：
废毛毡碳纤维丝0份，废毛毡碳纤维粉0份，铁粉20Kg，水泥345Kg，粉煤灰34.5Kg，砂556Kg，石子726Kg，速凝剂10Kg，水196Kg。
其中：废毛毡碳纤维丝为聚丙烯腈基纤维，长度约为6mm；废毛毡碳纤维丝为聚丙烯腈基纤维粉，粒径小于75μm；铁粉为Fe3O4，粒径小于13μm；砂为普通河砂，细度模数2.4；粉煤灰为一级粉煤灰；石子为石灰石石子，粒度为10-20mm；水为普通自来水。
实施例2
一种废毛毡碳纤维基导电混凝土，包括以下重量组Kg原料：
废毛毡碳纤维丝0Kg，废毛毡碳纤维粉20Kg，铁粉20Kg，水泥345Kg，粉煤灰34.5Kg，砂556Kg，石子726Kg，速凝剂10Kg，水196Kg。
其中：废毛毡碳纤维丝为聚丙烯腈基纤维，长度约为6mm；废毛毡碳纤维丝为聚丙烯腈基纤维粉，粒径小于75μm；铁粉为Fe3O4，粒径小于13μm；砂为普通河砂，细度模数2.4；粉煤灰为一级粉煤灰；石子为石灰石石子，粒度为10-20mm；水为普通自来水。
实施例3
一种废毛毡碳纤维基导电混凝土，包括以下重量组Kg原料：
废毛毡碳纤维丝20Kg，废毛毡碳纤维粉20Kg，铁粉20Kg，水泥345Kg，粉煤灰34.5Kg，砂556Kg，石子726Kg，速凝剂10Kg，水196Kg。
其中：废毛毡碳纤维丝为聚丙烯腈基纤维，长度约为6mm；废毛毡碳纤维丝为聚丙烯腈基纤维粉，粒径小于75μm；铁粉为Fe3O4，粒径小于13μm；砂为普通河砂，细度模数2.4；粉煤灰为一级粉煤灰；石子为石灰石石子，粒度为10-20mm；水为普通自来水。
实施例4
一种废毛毡碳纤维基导电混凝土，包括以下重量组Kg原料：
废毛毡碳纤维丝40Kg，废毛毡碳纤维粉40Kg，Fe3O420Kg，水泥345Kg，粉煤灰34.5Kg，砂556Kg，石子726Kg，速凝剂10Kg，水196Kg。
其中：废毛毡碳纤维丝为聚丙烯腈基纤维，长度约为6mm，其微观形貌见图1；废毛毡碳纤维丝为聚丙烯腈基纤维粉，其微观形貌见图2，粒径小于75μm；铁粉为Fe3O4，粒径小于13μm；砂为普通河砂，细度模数2.4；粉煤灰为一级粉煤灰；石子为石灰石石子，粒度为10-20mm；水为普通自来水。
实施例5
一种废毛毡碳纤维基导电混凝土，包括以下重量组Kg原料：
废毛毡碳纤维丝80Kg，废毛毡碳纤维粉76Kg，Fe3O426Kg，水泥523Kg，粉煤灰246Kg，砂656Kg，石子656Kg，(减水剂、速凝剂质量比为1:1)26Kg，水360Kg。
上述物料的粒径大小与实施例4相同。
实施例6
一种废毛毡碳纤维基导电混凝土，包括以下重量组Kg原料：
废毛毡碳纤维丝116Kg，废毛毡碳纤维粉76Kg，Fe3O426Kg，水泥189Kg，粉煤灰13Kg，砂420Kg，石子420Kg，(减水剂、速凝剂、缓凝剂质量比为1:1:1)26Kg，水50Kg。
上述物料的粒径大小与实施例4相同。
对比实施例
性能测试：
按照实施例1-4所示配比，分别将物料混合搅拌均匀后，制成100mm×100mm×100mm的立方体试块，标准养护(20±2℃、相对湿度大于95％)至3d、7d和28d，测得其抗压强度。另外，采用2电位法测试各龄期混凝土的电阻率。检测结果如下表所示：
由上表可知：
当在混凝土中掺入废毛毡碳纤维丝和废毛毡碳纤维粉后，实施例2的3d、7d抗压强度与组实施例1相比略有降低，但28d抗压强度与实施例1相近，并略有提高。进一步加入铁粉后，实施例3的3d抗压强度高于实施例1，这可能是因为铁粉较细，对水泥水化起到了一定的促进作用。从28d抗压强度看，实施例3的强度与实施例1相近，略有降低。进一步提高废毛毡碳纤维丝和废毛毡碳纤维粉的掺量，实施例4的各龄期抗压强度与实施例1相比均出现了一定程度降低，这可能是废毛毡碳纤维丝和废毛毡碳纤维粉吸水率高，导致工作度变差所致。然而，从电阻率数据上看，与实施例1相比，无论是加入废毛毡碳纤维丝和废毛毡碳纤维粉，还是铁粉，混凝土的电阻率均有明显降低，且随着废毛毡碳纤维丝和废毛毡碳纤维粉掺量增大或加入铁粉明显降低。这充分说明了本发明所提出的技术可降低混凝土电阻率，提高其导电性。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种废毛毡碳纤维基导电混凝土，其特征在于，包括以下重量组份原料：
废毛毡碳纤维丝20-116份，废毛毡碳纤维粉0-76份，铁粉0-26份，水泥189-523份，粉煤灰13-246份，砂420-656份，石子420-656份，外加剂0-26份，水50-360份。
2.根据权利要求1所述的废毛毡碳纤维基导电混凝土，其特征在于，包括以下重量组份原料：
废毛毡碳纤维丝20份，废毛毡碳纤维粉20份，铁粉20份，水泥345份，粉煤灰34.5份，砂556份，石子726份，外加剂0-26份，水196份。
3.根据权利要求1所述的废毛毡碳纤维基导电混凝土，其特征在于，所述废毛毡碳纤维丝长度为3-12mm。
4.根据权利要求1所述的废毛毡碳纤维基导电混凝土，其特征在于，所述碳纤维丝为聚丙烯腈基纤维。
5.根据权利要求1所述的废毛毡碳纤维基导电混凝土，其特征在于，所述废毛毡碳纤维粉的粒径小于75μm。
6.根据权利要求1所述的废毛毡碳纤维基导电混凝土，其特征在于，所述铁粉的粒径小于13μm。
7.根据权利要求1所述的废毛毡碳纤维基导电混凝土，其特征在于，所述铁粉包括Fe3O4。
8.根据权利要求1所述的废毛毡碳纤维基导电混凝土，其特征在于，所述粉煤灰的粒径小于75μm。
9.根据权利要求1所述的废毛毡碳纤维基导电混凝土，其特征在于，所述外加剂为减水剂、速凝剂、缓凝剂中的一种或两种及两种以上的混合物。
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|---|---|---|---|
| CN202210357002.0A Pending CN114956677A (zh) | 2022-04-06 | 2022-04-06 | 一种废毛毡碳纤维基导电混凝土 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114956677A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116813279A (zh) * | 2023-07-03 | 2023-09-29 | 安徽弘昌新材料股份有限公司 | 一种包含改性废毛毡碳纤维的导电混凝土及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102381860A (zh) * | 2011-07-28 | 2012-03-21 | 沈阳大学 | 一种制备碳纤维废丝混凝土的方法 |
| CN105271996A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-01-27 | 广西巨邦科技有限公司 | 一种混凝土 |
-
2022
- 2022-04-06 CN CN202210357002.0A patent/CN114956677A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102381860A (zh) * | 2011-07-28 | 2012-03-21 | 沈阳大学 | 一种制备碳纤维废丝混凝土的方法 |
| CN105271996A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-01-27 | 广西巨邦科技有限公司 | 一种混凝土 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116813279A (zh) * | 2023-07-03 | 2023-09-29 | 安徽弘昌新材料股份有限公司 | 一种包含改性废毛毡碳纤维的导电混凝土及其制备方法 |
| CN116813279B (zh) * | 2023-07-03 | 2024-01-23 | 安徽弘昌新材料股份有限公司 | 一种包含改性废毛毡碳纤维的导电混凝土及其制备方法 |
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