导电沥青混凝土

建筑功能材料导电混凝土专业：无机非金属材料工程日期： 2012年5月6日目录1导电混过凝土的定义 (1)1.1普通混凝土的导电性 (1)1.2导电混凝土的定义 (1)2导电混过凝土的发展历程 (1)3导电混过凝土的分类 (1)3.1分类 (1)3.2主要导电介质及其特点 (2)4导电混过凝土的导电机理 (4)4.1隧道效应导电机制 (4)4.2水泥石导电机制 (4)5导电混过凝土的性能 (5)5.1强度 (5)5.2导电性 (5)5.3电阻率的稳定性 (5)6导电混过凝土的应用 (5)7展望 (6)导电混凝土1导电混过凝土的定义1.1普通混凝土的导电性普通混凝土无论是处于潮湿或干燥状态都不具有良好的导电性能（普通混凝土在干燥状态下的电阻率104-109Ω·m；在潮湿状态下达到101-104Ω·m；而金属导体电阻率一般在10 -7量级）。

在混凝土中掺加一定量的导电介质，可以使混凝土的导电性大大改善，从而使其成为具有较好导电性的导电体。

1.2导电混凝土的定义导电混凝土（Electrically Conductive Concrete，ECC）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制而成，具有规定的导电性能和一定力学性能的混凝土。

2导电混过凝土的发展历程二十世纪30-40年代，人们开始研制导电混凝土，前苏联、德国、加拿大、美国、英国等国探索混凝土导电的可能性。

五十年代末，前苏联掌握了以水玻璃和水泥作为基材的导电混凝土工艺。

二十世纪七十年代，美国、加拿大以及北欧国家为了解决公路和桥面在除冰过程中，因使用除冰盐而造成的混凝土严重腐蚀的问题在采用阴极保护措施的过程中，引出了导电混凝土的研究和应用。

二十世纪90年代以来导电混凝土的研究和应用获得了长足的进步。

我国在八十年代也开始了对导电混凝土的研究，目前也取得了较大进展。

沥青电阻率
沥青电阻率是指单位长度、单位截面积的电阻值，是电流通过含沥青材料时所受到的电阻阻力。

在路面工程中，沥青电阻率是一个重要的指标，可以反映沥青混合料的电性能，影响路面的导电性和耐久性。

沥青电阻率的具体数值会受到多种因素的影响，如沥青的种类、温度、湿度、掺加导电相的种类和掺量等。

普通沥青混凝土的电阻率一般在106\~109Ω·cm范围内，属于电的不
良导体。

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

煤沥青的体积电阻率应不小于1x10^12欧姆·厘米，表面电阻率应不小于1x10^11欧姆。

在沥青中掺加导电相（如石墨）可以改变其电阻率。

随着导电相粒子掺量的增加，粒子间接触增多，形成网状几率加大，导电性增加，且呈线性变化。

当掺加的导电相达到一定程度（临界值Pc）时，电阻突然下降，变化
幅度显著，这是因为导电粒子间的距离减小，接触几率增加，导电网络逐渐形成。

当掺加大量的导电相时，体系的电阻值变化趋缓，但仍有一定的变化，此时导电通路已经形成，整个混合物电阻率的变化完全取决于石墨与石墨间的接触。

总的来说，沥青电阻率的具体数值会受到多种因素的影响，需要根据具体情况进行测定和分析。

沥青路面材料导电性能的实验研究摘要本文实验研究了不同掺量的导电石墨和不同细度的天然鳞片石墨对导电沥青混凝土的导电性能的影响，结果表明：随着石墨掺量的增加，电阻率不断减小，石墨掺量为40%时导电性能最好，电阻率趋于稳定；随着天然鳞片石墨细度的增加导电沥青混凝土的导电性能是降低的。

同时还研究了在不同温度，不同湿度下导电沥青混凝土的电导率的变化：在不同温度下，当掺量较小时主要表现为PTC效应；当掺量较大时还要受粒子的热扰动性影响，温度与导电性呈非线性关系。

选取合适的掺量对导电沥青混合料的电阻稳定性有较大的帮助；在不同湿度下，湿度对电阻率的影响不是很明显，对电阻率的升高影响不大。

关键词：导电沥青混凝土，石墨，电学性能，电阻率Asphalt pavement materials conductiveperformance studyABSTRACTIn this paper,we mainly analysis the conductivity of conductive asphalt oncrete,the different dosage of conductive graphite and different fineness of natural flake graphite effect on conductivity of conductive asphalt concrete are expounded.through the experiment ,Graphite production 40% conductive performance is best;conductivity decreases continuously,after reach a certain content,conductivity tends to be stable.At the same time with the increase of fineness of natural flake graphite conductive performance of conductive asphalt concrete is lower. Finally, this article also studied at different temperature, the change of the conductivity of conductive asphalt concrete under different humidity. Experimental results show that under different temperature, when the dosage is small mainly for PTC effect; When the dosage is bigger was mainly affected by particle thermal disturbance of sex, temperature and electrical conductivity is nonlinear relationship. Select the appropriate dosage of conductive resistance stability of the asphalt mixture has a great help. Under different humidity, humidity influence on resistivity is not very obvious, the resistivity increases.Keywords: Electrically conductive asphalt concrete; Graphite; Electrical properties; Resistivity目录1 绪论 (1)1.1 研究的背景和意义 (1)1.2 导电沥青混凝土的研究与应用现状 (4)1.3本文的主要研究内容 (5)2 文献综述 (6)2.1 导电沥青混凝土的导电介质分类 (6)2.2 导电机理 (7)2.2.1复合导电材料的导电机理 (7)2.2.2石墨导电沥青混凝土的导电机理 (10)2.2.3 导电沥青混凝土的导电模型 (12)2.2.4 沥青用量对导电性能的影响 (13)2.2.5 石墨用量对导电性能的影响 (14)2.2.6压实度对导电性能的影响 (14)2.3 温敏特性概述 (14)3 实验部分 (16)3.1主要仪器与设备 (16)3.2制备工艺 (17)3.3导电沥青混凝土的材料组成 (18)3.4 导电相材料掺量 (20)3.5实验方法 (21)3.5.1确定每个试块的沥青混合料的质量 (21)3.5.2 电阻率测量 (21)4 实验结果及讨论 (24)4.1 不同掺量的导电石墨对导电性能的影响 (24)4.2细度变化对石墨导电沥青混凝土的影响 (25)4.3 环境温度对导电沥青混凝土的影响 (26)4.4 湿度对导电沥青混凝土的导电性能的影响 (28)5 结论及建议 (30)参考文献 (31)致谢 ............................................................................................... 错误!未定义书签。

沥青路面材料导电性能的实验研究摘要本文实验研究了不同掺量的导电石墨和不同细度的天然鳞片石墨对导电沥青混凝土的导电性能的影响，结果表明：随着石墨掺量的增加，电阻率不断减小，石墨掺量为40%时导电性能最好，电阻率趋于稳定；随着天然鳞片石墨细度的增加导电沥青混凝土的导电性能是降低的。

同时还研究了在不同温度，不同湿度下导电沥青混凝土的电导率的变化：在不同温度下，当掺量较小时主要表现为PTC效应；当掺量较大时还要受粒子的热扰动性影响，温度与导电性呈非线性关系。

选取合适的掺量对导电沥青混合料的电阻稳定性有较大的帮助；在不同湿度下，湿度对电阻率的影响不是很明显，对电阻率的升高影响不大。

关键词：导电沥青混凝土，石墨，电学性能，电阻率Asphalt pavement materials conductiveperformance studyABSTRACTIn this paper,we mainly analysis the conductivity of conductive asphalt oncrete,the different dosage of conductive graphite and different fineness of natural flake graphite effect on conductivity of conductive asphalt concrete are expounded.through the experiment ,Graphite production 40% conductive performance is best;conductivity decreases continuously,after reach a certain content,conductivity tends to be stable.At the same time with the increase of fineness of natural flake graphite conductive performance of conductive asphalt concrete is lower. Finally, this article also studied at different temperature, the change of the conductivity of conductive asphalt concrete under different humidity. Experimental results show that under different temperature, when the dosage is small mainly for PTC effect; When the dosage is bigger was mainly affected by particle thermal disturbance of sex, temperature and electrical conductivity is nonlinear relationship. Select the appropriate dosage of conductive resistance stability of the asphalt mixture has a great help. Under different humidity, humidity influence on resistivity is not very obvious, the resistivity increases.Keywords: Electrically conductive asphalt concrete; Graphite; Electrical properties; Resistivity目录1 绪论 (1)1.1 研究的背景和意义 (1)1.2 导电沥青混凝土的研究与应用现状 (4)1.3本文的主要研究内容 (5)2 文献综述 (6)2.1 导电沥青混凝土的导电介质分类 (6)2.2 导电机理 (7)2.2.1复合导电材料的导电机理 (7)2.2.2石墨导电沥青混凝土的导电机理 (10)2.2.3 导电沥青混凝土的导电模型 (12)2.2.4 沥青用量对导电性能的影响 (13)2.2.5 石墨用量对导电性能的影响 (14)2.2.6压实度对导电性能的影响 (14)2.3 温敏特性概述 (14)3 实验部分 (16)3.1主要仪器与设备 (16)3.2制备工艺 (17)3.3导电沥青混凝土的材料组成 (18)3.4 导电相材料掺量 (20)3.5实验方法 (21)3.5.1确定每个试块的沥青混合料的质量 (21)3.5.2 电阻率测量 (21)4 实验结果及讨论 (24)4.1 不同掺量的导电石墨对导电性能的影响 (24)4.2细度变化对石墨导电沥青混凝土的影响 (25)4.3 环境温度对导电沥青混凝土的影响 (26)4.4 湿度对导电沥青混凝土的导电性能的影响 (28)5 结论及建议 (30)参考文献 (31)致谢 ............................................................................................... 错误!未定义书签。

他山之石　精品2~3mm。

这样的裂缝宽度不允许应力从裂缝边缘通过，这时，裂缝上的摩擦力对抗剪能力几乎没有贡献。

在大剪力筋比构件的试验期间，箍筋在混凝土破坏之前是不会屈服的。

网格中刚产生裂缝时，观察到的刚度损失很小。

以后，裂缝宽度一直保持很小，直到混凝土突然被压碎破坏（图14）。

图15是试验研究的结果。

为了评价SCC的抗剪能力，使用了250多个试验数据。

未发现S CC的抗剪能力与普通混凝土的有多大的区别。

当使用较大的剪力筋比时，S CC混凝土梁的抗剪能力是足够的。

但是对于抗前能力较低的情况还需进一步研究。

结论●S C C中预应力钢索的粘结特性与HS C的类似。

在锚固区，钢索的粘结性受钢索侧向膨胀的影响，影响大小取决于张力释放时的应力水平（泊松比的影响）。

●S C C的粘结强度取决于混合物的成分。

在PT-LS SCC中钢索的粘结性能比PT-FA SC C中的好。

●出于安全性的考虑，由NSC和HS C得到的传递长度的计算方法可用于S CC的计算中。

●与普通混凝土相比，S CC梁的抗剪能力略有减小，特别是提高剪力筋比时。

李中锡编译自：J o s e f He g ge r,Seb a s t i a n B ul t e,B o r i s K om m er,St r u ct ur al B ehavi or o f Pr es t r es s ed B e am s M a de W i t h Sel f-c ons ol i-dat i ng C on cr et e,PC I J ou r nal,7-8,2007美国材料学家研制成功一种导电混凝土，在天冷的时候可让墙壁和地板都通电发热，让你在寒冷的天气里也有一个温暖的家。

目前，这种导电混凝土已经用在一些道路和部分军事设施上。

混凝土的主要成分是粒料，比如砂子、炉渣、碎石等。

当水与水泥混合时，会出现粒料硬化与结成固体块状的化学反应。

材料学家早就知道，可利用基本的混凝土制造方法，随心所欲地创造任何效果。

新型沥青混凝土——导电沥青混凝土导读普通沥青混凝土的电阻率高，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，干燥的沥青混凝土是良好的绝缘体，其电阻率约为1013Ω∙cm o然而，还存在一种会导电的混凝土一一导电沥青混凝土!那什么是导电沥青混凝土呢？在道路建设和养护运用中有什么特殊的功能呢？1、什么是导电混凝土?导电沥青混凝土是一种具有符合规定的电性能和一定的力学性能的特种新型混凝土,其基本原理是，在普通沥青混凝土中参加一定量的导电材料，即导电材料部分或全部取代混凝土中的普通骨料，在不影响沥青混凝土路用性能的同时，使其具有一定的电学性能。

导电沥青混凝土主要是依靠导电材料的相互接触开展导电的。

目前可以作为导电混凝土导电相的材料有导电粉末、导电纤维、导电集料三类，主要有石墨、炭黑、碳纤维、钢纤维、钢渣等。

导电材料可取代部分骨料掺入或作为单独组分直接掺入。

现在研究最多的是碳纤维导电混凝土和石墨导电混凝土。

2、导电混凝土的功能导电沥青混凝土具备热和电的感知和转换能力，这就使得它具有特殊的功能。

对于道路领域导电沥青混凝土具有两方面的功能：一方面可以利用路用性能变化与其电阻变化之间的关系，对沥青混凝土内部的疲劳损伤开展判断，进而确定沥青混凝土路面的养护时机；一方面可以利用其电阻性能,在路面两端施加一个安全电压，使导电沥青混凝土加热升温融化道路表面的冰雪。

导电沥青混凝土可以利用沥青路面受到车载的作用后输出的电阻值的变化来判断路面的服役状态。

导电沥青混凝土在受到荷载后的电阻变化可分为四个阶段（图3）：①初压实阶段A-B,在该阶段中，导电沥青混凝土刚刚受压发生形变，导电填料开始相互接触，电阻开始下降；②无损伤阶段B-C,在该阶段中，导电沥青混凝土不断受压，导电填料接触的更加严密，同时内部也产生了许多细小的微裂纹，导致导电通路的生成和破坏速率一样，电阻变化非常小；③有损伤阶段C-D,在该阶段中，导电沥青混凝土的形变到达极限，导电填料不再被压缩，导电通路不再增加，同时，内部的微裂纹逐渐扩大，大多数导电通路不断被破坏，导致电阻开始增加；④破坏阶段D-E,在该阶段中，导电沥青混凝土被破坏，导电通路被彻底破坏，电阻陡然上述。