-导电混凝土解析

混凝土导电性能及其影响因素分析晏凤元1,张智雅1,张林1,鲍煦文1,何培玲1.2(1.南京工程学院建筑工程学院,江苏南京211167;2.南京林业大学土木工程学院,江苏南京210037)摘要:混凝土是一种当前应用最为广泛的建筑材料。

在社会生产力和科技不断进步的过程中,又产生了具有各种适应性功能的特种混凝土。

以导电混凝土为研究对象,分析了导电混凝土的导电性能及其影响因素。

关键词:混凝土;导电混凝土;导电性能Abstract:Concrete is one of the most widely-used materials in the current construction industry.Special concrete with various adaptive functions has emerged in the process of continuous improvement of social productivity.Taking the conductive concrete as the research object,it analyzes the conductive properties of conductive concrete and its influencing factors.Key words:concrete;conductive concrete;electrical conductivity0引言导电混凝土是以普通混凝土为基体,将石墨、金属纤维、金属粉等导电材料单掺或复相掺入制备而成的一种新型建筑材料,目前主要应用于建筑结构损伤监测、路面的融雪除冰工程、电磁屏蔽等。

导电混凝土作为一种新型复合材料,在推动智能建筑行业的发展中占有重要地位,因此研究导电混凝土各种性能并进行优化具有重要意义。

1材料组成1.1粗骨料粗骨料为粒径>4.75mm的岩层颗粒,常用的包括碎石和卵石,导电粗骨料必须经过机械加工处理使其具有一定的结构、粒径和级配。

导电混凝土的研究综述摘要：本文通过结合国内外学者对导电混凝土的研究，介绍了导电混凝土的概念、特点、常用于制备导电混凝土的导电材料、导电混凝土的研究现状以及导电混凝土的应用，总结了导电混凝土的发展趋势。

关键词：导电混凝土；导电材料；导电机理；电阻率引言导电混凝土（Electrically conductive concrete，简称ECC）是加拿大国家委员会开发的一项技术专利。

是由胶凝材料和导电材料（如碳纤维、纳米炭黑、钢纤维等）以及水组成的一种多功能的智能混凝土材料。

将导电材料加入到混凝土中能有效地使混凝土的电阻率降低3-4个数量级，使其具有良好的导电性能。

此外，导电混凝土好具有耐久性好、抗弯和抗冲击性能优异和自监测等特点。

因此被应用于融雪除冰、电磁屏蔽、阴极保护和结构健康监测等领域。

1 导电混凝土的导电机理导电混凝土具有较好的导电性能主要依赖于导电材料，当导电材料在混凝土基体中均匀分散，相互搭接时，电子通过导电材料之间进行电流传输。

此外，混凝土基体中存在的离子可以通过自由水进行电流传输。

2 导电材料具有导电性能的导电材料种类众多，如碳系导电材料、金属系导电材料和复合型导电材料等，但并非所有的导电材料都适用于制备导电混凝土。

目前，常用于制备导电混凝土的导电材料有碳纤维、石墨粉、纳米炭黑、钢纤维等。

2.1 碳纤维碳纤维属于碳系导电材料，是一种具有高强度、高模量、密度小，化学性质稳定且良好导电性的新型纤维材料。

在水泥基材料中加入碳纤维制备导电混凝土不仅能有效提高其抗折强度及抗冲击韧性，且使混凝土具有良好的导电性能，因此，碳纤维受到国内外导电混凝土研究者的青睐。

碳纤维导电混凝土的研究始于1992年，之后大量关于碳纤维导电混凝土的研究不断出现。

Hou等人[1]通过对碳纤维导电混凝土的导电性能进行研究，得出掺加体积为0.58%的碳纤维能使导电混凝土具有良好的导电性能和优越的力学性能。

沈刚等人[2]对碳纤维混凝土的研究表明，随着碳纤维掺量的增加，导电混凝土的导电性能越来越好，当碳纤维掺量为1.0%时，达到渗滤阈值，之后碳纤维掺量的增加并不能明显改善导电混凝土的导电性能；同样，碳纤维掺量达到1.0%后，碳纤维导电混凝土的抗压强度下降。

·11·１　引言智慧型混凝土种类繁多，导电混凝土是其中的重要分支。

导电混凝土相关研究源于二十世纪中，其制备方法为：将导电相材料添加到混凝土中，使得混凝土导电性能大为改善提高，从而制成导电混凝土［1］。

２　导电混凝土导电混凝土的概念由纽约州立大学的钟端玲教授［2］于1993年提出。

大量专家、学者的不懈努力使得该领域的科研成果颇丰。

导电相材料是导电混凝土的重要组成部分，其主要被分为两大类：（1）碳质材料：石墨、炭黑、碳纤维等；（2）金属材料：钢渣、钢纤维等。

石墨作为导电混凝土的导电相材料应用十分广泛，其具有较好的导电性、导热性，并且化学性质稳定。

已有研究表明［3］，以石墨作为导电相的导电混凝土电阻率随着石墨掺量的改变而变化，电阻率的变化区间很大，当石墨的掺量非常大时，石墨导电混凝土才具有良好的导电性。

这大大限制了石墨导电混凝土的应用，因为导电混凝土中掺杂石墨的需水量很大，导致石墨导电混凝土的力学强度下降很多，已经难以满足强度方面的实用性要求。

当石墨质量占比大于15%时，随着石墨掺量的增加，其导电率增加幅度变化不大；当石墨质量占比大于20%时，抗压强度迅速降低，已经不足2MPa，基本不具有实用功能。

钢纤维是一种金属材料，导电性能优异。

将钢纤维作为导电混凝土的导电相材料可以制成钢纤维导电混凝土，钢纤维的存在还可以增加混凝土的力学强度（抗弯、抗拉、抗剪）。

掺杂钢质碎屑、钢纤维等材料的钢纤维导电混凝土被用于桥面板的融雪除冰试验［4］，取得了一定的效果。

在该试验中，普通混凝土层上部浇筑了一层导电混凝土层（掺杂钢纤维和钢渣）。

长期跟踪该导电混凝土电阻率的变化，长期电阻率不稳定［5］。

钢纤维掺量大易结团，且造价高；掺量小，不能形成有效的导电网络。

３　导电混凝土的特性３．１　电磁屏蔽导电混凝土中掺杂低电阻导电相材料具有电磁屏蔽特性。

电磁波在电磁屏蔽混凝土表面会产生反射；在电磁屏蔽混凝土内部会被吸收；另外电磁波在传输过程中也产生损耗。

导电混凝土调研报告导电混凝土是一种具有导电功能的新型建筑材料，通过在普通混凝土中添加导电材料，使其具有了良好的导电性能。

导电混凝土的出现，为建筑工程领域带来了许多新的应用和发展机遇。

本文将对导电混凝土进行调研，并分析其特点、应用及未来发展趋势。

首先，导电混凝土的特点主要体现在以下几个方面。

首先，导电混凝土具有良好的导电性能，可以有效地传导电流。

其次，导电混凝土具有良好的耐久性和抗腐蚀性能，可以适应各种恶劣环境。

第三，导电混凝土可根据实际需要进行设计和调整，并且可以与普通混凝土进行无缝连接。

最后，导电混凝土还可以应用于地暖系统和防雷系统等领域，发挥重要的作用。

导电混凝土的应用也非常广泛。

首先，导电混凝土可以应用于建筑物的地板和墙体等部位，用于地暖系统的散热和传导。

其次，导电混凝土还可以用于建筑物外墙和屋顶的防雷系统，起到保护作用。

此外，导电混凝土还可以用于公路桥梁和隧道等工程，通过传导电流来消除积雪和冰。

未来，导电混凝土还有许多发展趋势。

首先，随着科技的不断进步，导电混凝土的导电性能将越来越高，可以承载更大的电流。

其次，导电混凝土的应用领域会进一步扩展，例如在智能建筑和智能交通等方面的应用。

另外，导电混凝土的环保性能也将得到提升，使其更加符合可持续发展的要求。

在导电混凝土的研究和应用过程中，还存在一些挑战和问题。

首先，导电混凝土的生产成本较高，需要研发更经济高效的生产工艺和材料。

其次，导电混凝土在施工过程中的操作性较差，需要改进施工技术和方法。

此外，导电混凝土的导电性能受到温度和湿度等环境因素的影响，需要进行更全面的性能研究和优化。

综上所述，导电混凝土作为一种新型建筑材料，具有许多优点和潜在应用。

未来，导电混凝土的发展前景十分广阔，但同时也需要解决一些技术和经济上的问题。

相信在不久的将来，导电混凝土将在建筑工程领域发挥重要的作用，并为实现可持续发展做出贡献。

导电混凝土的研究与应用摘要:导电混凝土是一种特种混凝土,其基本原理是导电材料部分或全部取代混凝土中的普通骨料,它是具有符合规定的电性能和一定的力学性能的特种混凝土。

导电混凝土具备热和电的感知和转换能力,这就使得它不仅能作为一种建筑承载材料使用,而且还将在电工、电子、电磁干扰屏蔽、防静电、电加热器、钢筋阴极保护、建筑地面采暖、路面除冰融雪等方面发挥重要作用。

因此关于导电混凝土的研究受到越来越广泛的关注。

关键词:导电混凝土电阻率石墨碳纤维混凝土钢纤维混凝土导电介质导电性能混凝土因其优良的物理力学性能在土木工程领域得到了广泛的应用，是目前用量最大的一种建筑材料。

普通混凝土的电阻率高，电阻率一般在106～109Ω·cm范围内。

属电的不良导体。

对于交流电来讲，干燥的混凝土是良好的绝缘体，其电阻率约为1013Ω·cm[1]。

但随着混凝土中水分的增加，混凝土的电阻率降低。

由于混凝土中水泥水化后有很多离子性的物质(电解质)溶解于水中，这些溶解盐也可以充当电介质，并通过毛细管互相连接，因此混凝土随着水分的增加，其导电性能也增加。

当完全饱和时，混凝土的电阻率可降至102～103Ω·cm[2]。

所以普通混凝土是一种介于绝缘体和导体之间的材料。

如果在普通混凝土中添加一定量的导电组分材料，可使其导电性能大大改善，从而形成具有较好导电性能的导电体。

导电混凝土既有结构材料的特点，又具有导电性。

这不仅使混凝土作为一种结构材料使用，以及在电工、电磁干扰屏蔽、工业防静电、电力设备接地工程、电加热器、钢筋阴极保护、建筑地面采暖、路面除冰融雪等方面发挥重要作用。

1 导电混凝土的导电机理导电混凝土是指由胶凝材料、骨料、导电组分材料和水等按一定配合比组成的多复合材料，是在普通混凝土中掺入适量导电组分材料而形成的一种水泥基功能复合材料。

其中导电组分作为分散相，导电性能好;混凝土或水泥作为基体相，导电性能差。

导电混凝土的导电一个方面是由分散在基体中的导电组分材料形成网络，并通过隧道效应连同网络间的绝缘而传导，另一方面是通过水泥石传导。

混凝土中导电材料的应用研究一、引言混凝土是一种常用的建筑材料，但其本身存在一些缺陷，如导电性能较差、易开裂等。

为了弥补这些缺陷，近年来研究者开始将导电材料加入混凝土中，以提高其导电性能和机械性能。

本文将探讨混凝土中导电材料的应用研究。

二、导电材料的选择导电材料是指能够导电的材料，如碳纤维、碳黑、铜纤维等。

在选择导电材料时，需要考虑以下因素：1.导电性能：导电材料的导电性能直接影响混凝土的导电性能。

2.机械性能：导电材料应具备一定的强度和韧性，以保证混凝土的机械性能。

3.耐久性：导电材料应具备较好的耐久性，以保证其在混凝土中的长期稳定性。

4.成本：导电材料的成本应当尽可能地低，以降低混凝土的制造成本。

综合考虑上述因素，目前较常用的导电材料为碳纤维和碳黑。

三、导电混凝土的制备导电混凝土的制备过程包括混凝土配合比的确定、导电材料掺入量的确定、混凝土的搅拌、浇注和养护等。

1.混凝土配合比的确定混凝土的配合比应根据具体要求进行确定。

在配合比中加入导电材料时，需要保证其掺入量不超过混凝土总量的5%。

2.导电材料掺入量的确定导电材料的掺入量应根据混凝土的用途进行确定。

一般情况下，掺入量在2~4%之间。

3.混凝土的搅拌、浇注和养护混凝土的搅拌应保证导电材料均匀分布，以保证混凝土的导电性能。

浇注时应注意混凝土的均匀性和密实性。

养护时应保证混凝土的充分硬化。

四、导电混凝土的性能研究导电混凝土的性能主要包括导电性能和机械性能。

1.导电性能导电混凝土的导电性能主要受导电材料的掺入量和分布情况的影响。

研究表明，掺入适量的导电材料可以显著提高混凝土的导电性能。

导电性能的测试方法有直流电阻法、交流电阻法和电学杂质法等。

2.机械性能导电混凝土的机械性能主要受导电材料的强度和韧性的影响。

研究表明，掺入适量的导电材料可以显著提高混凝土的抗裂性能和抗压强度。

机械性能的测试方法有抗压强度试验、抗裂性试验等。

五、导电混凝土的应用导电混凝土具有很广泛的应用前景。

导电混凝土调研报告导电混凝土调研报告一、前言导电混凝土是一种新型的建筑材料，它能够在电流通过时传导电能，具有导电性能和混凝土的力学性能。

导电混凝土的研发和应用具有重要意义，本报告将对导电混凝土的性能、应用领域以及发展前景进行调研分析。

二、导电混凝土的性能特点1.导电性能导电混凝土具有良好的导电性能，能够传导电流，形成闭合回路。

导电混凝土中添加导电材料（如碳纤维、碳胶等）能够提高其导电性能。

导电混凝土的导电能力与导电材料的导电性能直接相关。

2.力学性能导电混凝土在满足导电要求的同时也要保持一定的力学性能。

经过合理调配的导电混凝土能够满足工程需要的抗压、抗弯、抗渗等力学性能指标。

3.防雷抗电磁干扰性能导电混凝土具有良好的防雷抗电磁干扰性能。

它能够有效接地，降低雷击和电磁干扰造成的损失。

三、导电混凝土的应用领域1.电磁屏蔽材料导电混凝土能够起到良好的电磁屏蔽作用，可以应用于电磁波屏蔽材料的制备。

这种材料在电子通信、军事领域等具有广泛应用前景。

2.触摸屏导电混凝土可以制作导电触摸屏面板，具有良好的触摸感应性能，同时具有很高的刚性和耐久性。

3.防雷设备导电混凝土能够应用于建筑物的防雷设备中，提供可靠的避雷保护功能，保护建筑物和其内部设备免受雷击侵害。

4.电磁辐射防护导电混凝土具有抗电磁辐射的特性，可以用于电磁辐射污染较严重的建筑物的防护，减少辐射对人体的伤害。

四、导电混凝土的发展前景导电混凝土具有良好的综合性能，在许多领域都具有广阔的应用前景。

随着科学技术的不断进步，导电混凝土的性能也会不断改善和优化，应用领域也将不断扩大。

特别是在电子通信、建筑防护、电磁波屏蔽和能源利用等领域，导电混凝土的应用前景非常广阔。

总结：导电混凝土作为一种新型的建筑材料，具有导电性能和混凝土的力学性能，具有广泛的应用前景。

随着科技的不断进步，导电混凝土的研究不断深入，其性能和应用领域也将不断拓展。

导电混凝土将成为建筑行业的重要发展方向之一，为人们的生活带来更多的便利和安全。

导电混凝土技术混凝土因为其优越的机械性能和良好的耐久性多年来一直被广泛应用在建筑行业。

不过，混凝土的导电性能很差，尤其在干燥的环境下。

在电力、电子、军事等建筑工业中，机械性能和导电性能都优越的混凝土有很重要的作用。

例如消除路面结冰，传统的方法虽然能通过加热路面从而达到除冰的目的，但是其安装成本高，工艺也过于复杂，而使用导电混凝土就会大不一样。

加拿大国家研究协会建筑研究院建材实验室的一支研究小组在詹姆斯-比乌东博士的带领下，在2003年5月开发出一种新型的既有良好的机械性能，又有很强的导电性能的混凝土。

这种导电混凝土的制作是在水泥中掺入一些导电材料，如碳纤维，石墨和焦碳渣（钢材生产过程中的一种价格低廉的副产品）等构成一个连续的导电网路。

其制作公式是根据电流过滤原理，当合成电路中的电流量增大到某一临界点时，其导电性将一下子增加好几倍。

而超过此临界点，电流量即使继续增加，合成材料的导电性也增加不多。

因此要求电流量必须刚好超过临界点，这样才能保证混凝土同时具备优越的导电性和机械性能以及其良好的混合性能。

可以通过两种方法将导电混凝土微粒和纤维等材料加入传统的水泥集料中来制作导电混凝土，一种是传统的混合方法，这样制作出来的混凝土的具有较高抗压性，同时电阻系数也比较高。

另一种方法是采用泥浆渗透法，这种制作方法可增强混凝土的抗压性和弹性，而且电阻率阻较低。

导电混凝土既可以作为结构混凝土使用，也可和常规混凝土混合使用。

导电混凝土比常规混凝土轻，其重量是常规混凝土的70%，而且导电混凝土的热稳定性一点也不比常规混凝土逊色；导电混凝土的制造过程只需用传统的混合和浇注设备即可，且其用法和常规混凝土基本类似。

导电混凝土可和经过特殊布局的电极以及电动装置一起使用来给马路、人行道、桥面以及飞机跑道除冰。

作为覆盖层使用时，因为其低电阻，它可被用作保护系统的阳极辅助材料，在宽大的路面上产生均匀的电流，且减小阳极电流密度。

同时，作为覆盖层，由于其承载能力和结合强度，还提供了极佳的机械稳定性。

导电混凝土研究现状导电混凝土是一种新型的混凝土, 其基本原理是导电材料部分或全部取代混凝土中的普通骨料,它是具有符合规定的电性能和一定的力学性能的特种混凝土。

导电混凝土具备热和电的感知和转换能力, 这就使得它不仅能作为一种建筑承载材料使用, 而且还将在电工、电子、电磁干扰屏蔽、防静电、电加热器、钢筋阴极保护、建筑地面采暖、路面除冰融雪等方面发挥重要作用。

因此关于导电混凝土的研究受到越来越广泛的关注。

1. 导电相骨料导电混凝土的导电相骨料应具有必需的导电性、足够的机械强度和温度稳定性。

同时应能在组分局部过热时具有抗氧化作用, 它不应与胶凝材料发生化学反应, 导电相与胶凝材料的线膨胀系数值应相近, 导电相的导电性对温度的依赖性应最小。

所以, 并非所有电阻率低的导电材料均适宜作导电相材料。

试验表明, 在众多的导电材料中, 碳质骨料最适宜作为导电混凝土的骨料, 现在研究最多的也就是碳纤维导电混凝土和石墨导电混凝土。

导电材料可取代部分骨料掺入或作为单独组分直接掺入。

根据导电相骨料在混凝土中取代的成分不同,导电相骨料常分为导电相细骨料和导电相粗骨料。

2. 电极设计在导电混凝土的应用中, 主要的测量和测控参数是材料的电阻值, 电极是联系被测试样和测试仪表的桥梁。

因此电极电阻率的大小、与被测试样及外导线接触良好与否及在使用中的耐久性等, 都直接关系到测试结果的精确度和真实性, 所以电极设计就显得尤为重要。

一般地, 测试电阻值主要是由试件电阻、电极电阻、电极与试件间的接触电阻以及电极与外引导线间的接触电阻四部分组成。

可以使用的电阻按其形状分有: 布状电阻(如石墨布) , 片状电阻(如铜片) , 线状电阻(如铜丝) ; 按其与混凝土的连接方式可分为: 外粘式和预埋式。

研究证明, 表面涂导电胶, 上压贴铜导线和石墨布, 然后固化所得到的电极测试电阻值是最小的, 且结果变动系数也不大, 同时也不破坏试件的完整性。

3. 导电混凝土的主要性能指标(1) 强度。

导电混凝土的研究综述文章综合国内外文献概述了导电混凝土的发展过程和特点，介绍了导电混凝土的导电原理，导电相材料的常见类型以及性能要求，总结了导电混凝土的发展趋势。

标签：导电混凝土；导电原理；电阻率；导电相材料引言混凝土是一种家喻户晓的建筑材料。

它的发展虽然只有100多年，如今已成为世界范围内应用最广、用量最大的建筑材料。

尽管混凝土的发展非常迅速，但其性能与使用要求之间仍存在较大差距。

例如传统的混凝土在干燥情况下的电导率一般在106-109Ω·m，潮湿状态下达到101-104Ω·m，都不具有良好的导电性能[1]。

若要改善其导电性能，则需加入某种导电介质，制成导电混凝土。

1 概述1.1 导电混凝土的定义导电混凝土是指由胶凝材料、导电相、介电骨料和水等组分，按照一定配比混合凝结而成的多相复合材料，是由导电相部分或全部取代混凝土中的普通骨料配置而成，具有规定的导电性能和一定力学性能的混凝土[2]。

1.2 导电混凝土的特点导电混凝土既能发挥混凝土的优点，又能安全、简答、快捷的解除除雪化冰问题。

而且采用导电混凝土将使除冰工作效率大大提高，对保证车辆行驶、飞机起降的安全性起到重要作用。

此外，导电混凝土具有很好的机敏性，可以通过测定电阻率的变化反映路面内部情况。

2 导电混凝土的发展过程导电混凝土最早被人们开始研制是在二十世纪30年代左右，包括前苏联，美国，英国，德国，加拿大在内的多个国家都开始探索了混凝土导电性能的可能性。

二十世纪50年代，前苏联不仅研究了混凝土导电性能的可行性，而且制定了相应的电工混凝土标准。

他们把电工混凝土分为三类，即绝缘混凝土，导电混凝土，特种导电混凝土。

二十世纪70年代，人们冬季在路面上撒布除冰盐来消除路面和桥面上的冰雪，但确造成了混凝土的严重腐蚀。

因此，美国和一些北欧国家开始关注混凝土通电加热性能。

二十世纪80年代，我国也加入了导电混凝土的研制队伍里[3]。

二十世纪90年代，人们在导电混凝土的研制和开发阶段获得了长足的进步。