具体实施方式

下面将结合具体的实施例对本发明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。

本发明第一个方面公开了一种用于采暖的电热混凝土板材，包括以下重量份的原料：

其中，所述早强剂为乙酸钙或甲酸钙中的至少一种。乙酸钙、甲酸钙作为一种早强剂 不仅可以提高浇筑的电热混凝土板材的早期强度，并且可以一定程度降低板材的电阻率， 从而降低诸如石墨烯和石墨等导电材料的用量，降低生产成本。

所述减水剂为市面上广普的类型，可选用聚羧酸型减水剂或萘系减水剂，其作用是改 善浆料流动性，调节混凝土的水灰比，所述消泡剂的作用则是消除导电浆料在搅拌过程中 产生的气泡，不仅可以提高混凝土制品的强度，还可以改善其电阻率。

所述导热骨料包括刚玉、金刚砂、氧化硅和氧化铁中的至少一种。

所述导热骨料优选质量比为1:0.5-1.5的刚玉和金刚砂混合构成。所述刚玉砂的主要 成分为氧化铝，金刚砂的主要成分为碳化硅，氧化铝的导热系数是28W/(m.K),碳化硅的导 热系数是83.6W/(m.K)。氧化铝和碳化硅的来源广泛，价格相对较低，是较优的导热骨料 组合。所述刚玉选用氧化铝含量大于85％的白刚玉、棕刚玉或黑刚玉颗粒，粒径优选0.15-3mm；所述金刚砂的碳化硅含量大于85％，粒径优选0.15-3mm。

进一步的，所述的导电材料包括石墨烯、炭黑、碳纤维和石墨中的至少一种。所述导 电材料优选石墨烯和导电炭黑的组合料，其中石墨烯与导电炭黑的质量比为1:1-10，更优 比例为1:8。

所述水泥包括硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水 泥、磷酸盐水泥以及硫酸盐水泥中的一种，水泥硬度可以采用32.5、42.5、52.5或62.5，所述水泥优选42.5硅酸盐水泥。

进一步的，所述普通骨料包括砂和碎石，所述砂的粒径为0.15-1.5mm；所述碎石粒径 为1-10mm。

进一步的，所述水泥的灰砂比为1:1.5-1：3.5。该灰砂比下的水泥可以发挥较好的物 理机械性能、加强板材的抗压强度。

本发明的第二个方面公开了本发明第一方面所述的一种用于采暖的电热混凝土板材 的制备方法，包括以下步骤：

S1:将导电材料和水加入搅拌罐中，开动搅拌，将导电材料均匀分散在水中；

S2:将水泥、导热骨料、普通骨料、早强剂、减水剂、消泡剂按比例混合均匀，得到混合粉料；

S3:将S2得到的混合粉料加入S1中的搅拌罐中搅拌均匀，得到导电混凝土砂浆；

S4:将S3得到的导电混凝土砂浆浇筑到高度为10mm的两端带有电极的模具中，在室 温潮湿环境下养护28天，得到厚度不大于10mm、长800mm、宽400mm的电热混凝土板材。

根据热量计算公式Q＝CM▽T

其中C是材料的比热容，单位[J/(kg.K)]

M是材料的质量，单位kg

▽T是材料的温差，单位K

在单位时间内，相同功率的两块电热混凝土板材，在通电加热过程中，由电能转化为 热能的能量也是相同的，但根据热量计算公式可知，质量越大的电热混凝土板材，自身蓄 积的热量则越多，向外部环境中传导的热量相对减少，对于采暖来说是不利的。因此本发 明所制得的电热混凝土板材厚度不大于10mm，在保证板材强度不影响实际装配和使用的情 况下，使其导热、散热性达到最佳状态。

对电热混凝土板材的导热系数、电阻率、板面温差进行测试；其中，

导热系数的检测方法为：将养护好的电热混凝土板材裁剪成直径不大于30mm，厚度不 大于10mm的圆柱体样块，放入费尔伯恩导热系数测量仪中进行测量，每组板材裁5组样 块，取平均值。

电阻率的检测方法为：使用伏安法对电热混凝土板材的电阻率进行测量，电热混凝土 板材两端预埋有两根电极，将两根电极与电源接通，测量其电流和电压分别为I和V。用 直尺量取电热混凝土板材两根电极间的距离L，以及计算与电极平行一侧的横截面积W，根据如下公式计算电热板的电阻率：

ρ＝VW/IL

其中ρ——电热混凝土板材的电阻率，单位Ω.cm；

V——电热混凝土板材两端所加电压，单位V；

W——电热混凝土板材中与电极平行一侧的横截面积，单位cm²

L——电热混凝土板材中两根电极间的距离，单位cm。

板面温差的检测方法为：在室温20℃的环境中，将电热混凝土板材接通220v交流电， 通过变频器调节功率维持在95w，待稳定后测量电热混凝土板材的上表面四角和中心处5 个点位的温度，计算5个点位中最高温度和最低温度的差值，用于评价电热混凝土板材加 热过程的均匀性。测得的结果如表1所示。

实施例1

一种用于采暖的电热混凝土，包括以下重量份的原料：

42.5硅酸盐水泥：100份

石墨烯：1.5份

导电炭黑：9.5份

1-3mm白刚玉：67份

0.15-1mm金刚砂：33份

0.15-1.5河沙：40份

1-4mm碎石：60份

乙酸钙：0.5份

甲酸钙：0.25份

减水剂：0.5份

消泡剂：0.3份

水：45份。

一种用于采暖的电热混凝土的制备方法包括以下步骤制备而成：

S1：将石墨烯、导电炭黑和水按照以上重量份加入搅拌罐中，开动搅拌，使石墨烯、导电炭黑均匀分散在水中；

S2：将42.5硅酸盐水泥、白刚玉、金刚砂、河沙、碎石、乙酸钙、甲酸钙、减水剂、 消泡剂按以上重量份混合均匀，得到混合粉料；

S3：将S2得到的混合粉料加入S1中的搅拌罐中搅拌均匀，得到导电混凝土砂浆；

S4：将S3得到的导电混凝土砂浆浇筑到10mm高的两端带有电极的模具中，在室温潮 湿环境下养护28天，得到厚度5mm、长800mm、宽400mm的电热混凝土板材1。

对电热混凝土板材1的导热系数、电阻率、板面温度进行测试；测得的结果如表1所示。

实施例2

一种用于采暖的电热混凝土，包括以下重量份的原料：

42.5硅酸盐水泥：100份

石墨烯：2份

导电炭黑：8份

1-3mm白刚玉：80份

0.15-1mm金刚砂：120份

0.15-1.5河沙：60份

1-4mm碎石：90份

乙酸钙：0.5份

甲酸钙：0.5份

减水剂：0.5份

消泡剂：0.3份

水：40份。

一种用于采暖的电热混凝土的制备方法包括以下步骤制备而成：

S1：将石墨烯、导电炭黑和水按照以上重量份加入搅拌罐中，开动搅拌，使石墨烯、导电炭黑均匀分散在水中；

S2：将42.5硅酸盐水泥、白刚玉、金刚砂、河沙、碎石、乙酸钙、甲酸钙、减水剂、 消泡剂按以上重量份混合均匀，得到混合粉料；

S3：将S2得到的混合粉料加入S1中的搅拌罐中搅拌均匀，得到导电混凝土砂浆；

S4：将S3得到的导电混凝土砂浆浇筑到10mm高的两端带有电极的模具中，在室温潮 湿环境下养护28天，得到厚度10mm、长800mm、宽400mm的电热混凝土板材2。

对电热混凝土板材2的导热系数、电阻率、板面温度进行测试；测得的结果如表1所示。

实施例3

一种用于采暖的电热混凝土，包括以下重量份的原料：

42.5硅酸盐水泥：100份

碳纳米管：1份

导电炭黑：4份

1-3mm白刚玉：45份

0.15-1mm金刚砂：55份

0.15-1.5河沙：40份

1-4mm碎石：60份

乙酸钙：0.5份

减水剂：0.5份

消泡剂：0.3份

水：45份。

一种用于采暖的电热混凝土的制备方法包括以下步骤制备而成：

S1：将碳纳米管、导电炭黑和水按照以上重量份加入搅拌罐中，开动搅拌，使石墨烯、 导电炭黑均匀分散在水中；

S2：将42.5硅酸盐水泥、白刚玉、金刚砂、河沙、碎石、乙酸钙、减水剂、消泡剂 按以上重量份混合均匀，得到混合粉料；

S3：将S2得到的混合粉料加入S1中的搅拌罐中搅拌均匀，得到导电混凝土砂浆；

S4：将S3得到的导电混凝土砂浆浇筑到10mm高的两端带有电极的模具中，在室温潮 湿环境下养护28天，得到厚度10mm、长800mm、宽400mm的电热混凝土板材3。

对电热混凝土板材3的导热系数、电阻率、板面温度进行测试；测得的结果如表1所示。

实施例4

一种用于采暖的电热混凝土，包括以下重量份的原料：

42.5硅酸盐水泥：100份

石墨烯：3份

石墨：12份

1-3mm白刚玉：180份

氧化硅：120份

0.15-1.5河沙：10份

1-4mm碎石：40份

甲酸钙：0.5份

减水剂：0.5份

消泡剂：0.3份

水：40份。

一种用于采暖的电热混凝土的制备方法包括以下步骤制备而成：

S1：将石墨烯、石墨和水按照以上重量份加入搅拌罐中，开动搅拌，使石墨烯、导电炭黑均匀分散在水中；

S2：将42.5硅酸盐水泥、白刚玉、氧化硅、河沙、碎石、甲酸钙、减水剂、消泡剂 按以上重量份混合均匀，得到混合粉料；

S3：将S2得到的混合粉料加入S1中的搅拌罐中搅拌均匀，得到导电混凝土砂浆；

S4：将S3得到的导电混凝土砂浆浇筑到10mm高的两端带有电极的模具中，在室温潮 湿环境下养护28天，得到厚度5mm、长800mm、宽400mm的电热混凝土板材4。

对电热混凝土板材4的导热系数、电阻率、板面温度进行测试；测得的结果如表1所示。

实施例5

一种用于采暖的电热混凝土，包括以下重量份的原料：

42.5硅酸盐水泥：100份

石墨烯：1.5份

导电炭黑：9.5份

氧化硅：45份

氧化铁：55份

0.15-1.5河沙：25份

1-4mm碎石：25份

乙酸钙：0.5份

减水剂：0.5份

消泡剂：0.3份

水：40份。

一种用于采暖的电热混凝土的制备方法包括以下步骤制备而成：

S1：将石墨烯、导电炭黑和水按照以上重量份加入搅拌罐中，开动搅拌，使石墨烯、导电炭黑均匀分散在水中；

S2：将42.5硅酸盐水泥、氧化硅、氧化铁、河沙、碎石、乙酸钙、减水剂、消泡剂 按以上重量份混合均匀，得到混合粉料；

S3：将S2得到的混合粉料加入S1中的搅拌罐中搅拌均匀，得到导电混凝土砂浆；

S4：将S3得到的导电混凝土砂浆浇筑到10mm高的两端带有电极的模具中，在室温潮 湿环境下养护28天，得到厚度10mm、长800mm、宽400mm的电热混凝土板材5。

对电热混凝土板材5的导热系数、电阻率、板面温度进行测试；测得的结果如表1所示。

实施例6

一种用于采暖的电热混凝土，包括以下重量份的原料：

42.5硅酸盐水泥：100份

石墨烯：1.5份

导电炭黑：9.5份

1-3mm白刚玉：150份

0.15-1mm金刚砂：150份

甲酸钙：0.5份

减水剂：0.5份

消泡剂：0.3份

水：45份。

一种用于采暖的电热混凝土的制备方法包括以下步骤制备而成：

S1：将石墨烯、导电炭黑和水按照以上重量份加入搅拌罐中，开动搅拌，使石墨烯、导电炭黑均匀分散在水中；

S2：将42.5硅酸盐水泥、白刚玉、金刚砂、甲酸钙、减水剂、消泡剂按以上重量份 混合均匀，得到混合粉料；

S3：将S2得到的混合粉料加入S1中的搅拌罐中搅拌均匀，得到导电混凝土砂浆；

S4：将S3得到的导电混凝土砂浆浇筑到10mm高的两端带有电极的模具中，在室温潮 湿环境下养护28天，得到厚度10mm、长800mm、宽400mm的电热混凝土板材6。

对电热混凝土板材6的导热系数、电阻率、板面温度进行测试；测得的结果如表1所示。

对比例1

除了早强剂为亚硝酸钙0.5份之外，其余原料组分和制备方法同实施例4相同。

制得电热混凝土板材7，对电热混凝土板7的导热系数、电阻率、板面温差(四角与中心处5个点)进行测试；测得的结果如表1所示。

对比例2

除了不添加早强剂之外，其余原料组分和制备方法同实施例1相同。

制得电热混凝土板材8，对电热混凝土板8的导热系数、电阻率、板面温差(四角与中心处5个点)进行测试；测得的结果如表1所示。

对比例3

除了不添加导热骨料之外，其余原料组分和制备方法同实施例3相同。制得电热混凝 土板材9，对电热混凝土板9的导热系数、电阻率、板面温差(四角与中心处5个点)进 行测试；测得的结果如表1所示。

对比例4

除了不添加早强剂之外，其余原料组分和制备方法同实施例4相同。

制得电热混凝土板材10，对电热混凝土板10的导热系数、电阻率、板面温差、最高温度进行测试；测得的结果如表1所示。

表1

从表1来看，通过对比实施例1和对比例2可以看出，实施例1添加了乙酸钙、甲酸钙作为早强剂也具有降低电热混凝土板材电阻率的作用。从实施例3和对比例3来看，添 加了导热骨料使电热混凝土板材导热系数显著提高，板材导热性增加；此外，实施例3的 板面温差小于对比例3的板面温差，说明导热骨料的添加提高了电热混凝土板材受热的均 匀性。从实施例4和对比例4相比较可以看出，添加了甲酸钙作为早强剂，同时也起到了 降低电热混凝土板材电阻率的效果。对比例1中使用亚硝酸钙作为早强剂虽然也具有降低 电阻率的效果，但亚硝酸盐性质不稳定，在通电加热过程中可能会挥发出有毒的氮氧化物， 这对室内采暖来说是不利的。而乙酸钙和甲酸钙性质稳定，在电热混凝土板材升温过程中(温度不大于60℃)不会挥发有害物质，安全可靠。

从实施例1和实施例2可以看出，在功率同为95w的条件下，电热混凝土板1表面的最高温度比电热混凝土板2的高9℃，说明电热混凝土板厚度越薄，越有利于热量的散失，提高采暖的效率。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方 案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整 体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施 方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申 请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。