石墨改性沥青混凝土的导电机制

通过研究电导率与石墨掺量、频率的依赖性,V-I特性,提出石墨导电沥青混凝土的导电机制.渗流模型可解释导电通路的形成与发展,该体系渗流阈值体积百分数Pc=11.0%,电导率临界指数t=3.16.导电机制是颗粒接触电导和隧穿机制综合作用.交变电场中的导电行为可等效为电阻和电容并联,电阻导电捷径作用和电容、电阻相对数量影响临界频率.非线性V-I特性产生于隧道效应时粒子间的非线性导电和高电场时诱发额外的导电通路.间隙减小可削弱电场强度对电流密度的影响,颗粒间隙由于导电发热使热扰动的加剧和沥青热膨胀,显著影响电导率.     

碳纤维水泥基复合材料导电机理的探讨

通过研究水泥基体的导电性能和不同纤维掺量、外力作用下及掺入骨料后的碳纤维水泥基复合材料的导电性能,探讨碳纤维水泥基复合材料的导电机理.研究表明,水泥基体的电阻随水化时间显著增加,其导电机理是强电解质溶液的离子导电;碳纤维水泥基复合材料的电阻率随纤维掺量增加而显著降低,其电导由接触导电、隧道导电和离子导电3种机制共同决定;碳纤维水泥基复合材料在压力作用下,电阻率因界面接触的改善和纤维搭接概率的增加而降低,在拉力作用下,电阻率因纤维的拔出、折断而提高;骨料的引入增加了复合材料的电阻,这是由于骨料增加了纤维分散的难度和折断的概率,同时阻碍了纤维的搭接并提高了隧道势垒.     

碳纤维钢渣混凝土强度及导电性能研究

将碳纤维和钢渣复相导电组分加入到水泥基中制备成导电混凝土,不仅能起到增强的作用,而且还具有良好的导电性能.通过试验的方法,探讨了碳纤维含量不同的两组混凝土随钢渣掺量对抗压强度和电阻率的影响.试验结果表明:在碳纤维混凝土中加入一定量的钢渣,不仅能有效增加混凝土的抗压强度,而且能够改善纤维混凝土的导电性能.在不影响混凝土导电性能的条件下,通过掺加钢渣降低碳纤维的使用量,节约导电混凝土的材料成本.     

基于车辆超载预警系统的导电混凝土导电性能研究

通过正交实验设计，进行了基于车辆超载预警系统的不同导电材料掺量比条件下导电混凝土导电性能探究.实验结果表明：1.2 MPa荷载以内，导电性能随着荷载的增大而增强，但增强趋势逐步衰减；通过压敏性分析，得出钢纤维体积分数0.15%、石墨体积分数1.00%、碳纤维体积分数0.35%、硅灰质量分数3.50%为导电材料的最佳掺量比；4种导电材料对导电混凝土压敏性和电阻的影响由强到弱分别为钢纤维、硅灰、石墨、碳纤维和硅灰、钢纤维、碳纤维、石墨；随着碾压次数的增多，试件的压敏性降低而压力敏感特性趋于稳定，第4次实验后压敏性下降3.5%,电流-荷载曲线均呈现先增大后减小的趋势.     

炭黑导电混凝土和碳纤维炭黑导电混凝土电热试验

目的为开发出融雪化冰或室内升温用的新型功能混凝土材料,研究炭黑导电混凝土(Carbon Black Conductive Concrete)和复掺碳纤维炭黑导电混凝土(Carbon fiber-carbon Black Diphasic Conductive Concrete)的导电性能以及电热效应.方法通过制作两种材料插有电极的立方体混凝土试块并测量记录不同龄期下的电阻率,比较分析两种材料的导电性能,并考虑碳纤维对导电性的影响作用.将两种材料试块分别串联进直流电路中,观察其通电发热情况并比较发热效果和电阻率的变化情况.结果相对于炭黑导电混凝土,复掺碳纤维炭黑导电混凝土的导电性更好,其中炭黑掺量为1%、碳纤维掺量为2%的试块电阻率低于100Ω·cm.两种材料通电发热速率均比较稳定且升温效果较好.单掺炭黑导电混凝土试块电阻率随通电时间延长变化较稳定,而复掺碳纤维炭黑试块电阻率受极化效应影响较大.结论相对于单掺炭黑导电混凝土,复掺碳纤维炭黑导电混凝土有更好的导电性,但其电阻率稳定性还有待研究.而单掺炭黑导电混凝土在通电发热试验中,其电阻率变化较小,具有较好的电阻率稳定性.     

碳纤维导电SBS改性沥青混合料性能试验

为了分析导电沥青混凝土的路用性能和融冰效果,将短切聚丙烯腈基碳纤维掺入SBS改性沥青混合料AC-13C中,制备成碳纤维导电改性沥青混合料。选取5种碳纤维掺量分别进行了配合比设计、路用性能和模拟融冰等室内试验。研究结果表明,随着碳纤维掺量的增加,SBS改性沥青混合料的最佳油石比呈线性增加,动稳定度、浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比呈抛物线关系变化,低温弯拉强度和破坏应变呈"S"形递增关系,而劲度模量呈"Z"形递减关系。说明在SBS改性沥青混合料中掺入适量的碳纤维,因碳纤维的桥接、加筋和增韧作用,可有效提高SBS改性沥青混合料的高温抗车辙、低温抗开裂和抗水损等路用性能,但过多的碳纤维会因分散性差易结团而造成增强效果降低。同时,当碳纤维掺量超过0.3%时,碳纤维在混合料内部相互搭接形成良好的导电网络,且具有良好的融冰效果。总体上,当碳纤维掺量为0.4%时,碳纤维导电SBS改性沥青混合料的各项路用性能、导电性能和融冰效率最佳。     

电解质对离子导电混凝土电阻率的影响

普通混凝土电阻率很大,电解质溶液具有较好的导电性能且廉价易得,本文利用二电极法研究了电解质种类、电解质掺量、水灰比、导电温度等因素对离子导电混凝土电阻率的影响规律。实验结果表明,随电解质掺量、水灰比、导电温度的增加电阻率减小;以CaCl_2为导电相,掺量在1%~2%,水灰比为0.45,灰砂比为1:1时,离子导电混凝土的电阻率最小,且对离子导电混凝土的强度影响不大。由此表明,在混凝土中掺入电解质可以降低离子导电混凝土的电阻率,制备的离子导电混凝土通电后可应用于融雪化冰及电加热等实际工程应用中。     

导电沥青混凝土导电机理数值模拟

导电沥青混凝土作为一种新型材料,具有广泛的应用前景.目前国内外对导电沥青混凝土的研究主要侧重于融雪化冰的电热性能研究[-6],而对于其导电机理的研究却相对甚少,且不够深入.导电沥青混凝土的导电机理相当复杂,到目前为止,还没有一个导电模型能够很好的解释导电沥青混凝土的导电行为.本文在前人研究的基础上,借鉴聚合物基导电复合材料的导电机理,对导电沥青混凝土的导电机制进行数值模拟,提出较为完善的导电沥青混凝土导电机制.     

碳纤维-水泥基导电复合材料导电性能的研究

研究先掺法、同掺法和后掺法三种搅拌工艺、浇铸成型和挤出成型两种成型工艺、增塑剂 (分散剂 )以及碳纤维掺量对水泥基导电复合材料导电性能的影响。结果表明 ,较适宜的搅拌工艺为同掺法 ;增塑剂的加入使试样的电阻率下降幅度减小 ;目前振实成型制备的试样电性能优于挤出成型制备的试样 ,而要想通过挤出成型制备电性能较好的试样 ,也必须选择适宜增塑剂 ,并尽量减小用量 ;掺 0～ 0 .6 %碳纤维的水泥基材料 ,其电阻率由 1.1× 10 5Ω·cm下降到 3.2 7× 10 3Ω·cm ,可以用作电磁屏蔽材料、防静电材料和电热材料     

非晶态金属纤维导电砂浆的制备及体积电阻率的研究

针对传统导电水泥基复合材料存在的问题,以非晶态金属纤维为主要导电掺料,以端钩钢纤维与碳纤维为对照组设计实验。以纤维种类、掺量为主要变量,测定了试件的28 d抗弯强度与抗压强度。以纤维种类、掺量、期龄为主要变量,测定了试件10 d、30 d、60 d的体积电阻率数值。结果表明,非晶态金属纤维的综合性能要明显优于其他掺料。当纤维掺量的体积分数的1.25v%时,非晶态金属纤维导电砂浆的力学性能与体积电阻率最为理想。     

导电沥青混凝土的机敏特性

采用间接拉伸疲劳试验对圆柱体试件的机敏特性进行探讨;通过受拉时的疲劳特性与电性能的对应关系,由电学性能逆推疲劳寿命,实现健康状况自诊断.研究结果表明:导电沥青混凝土能够有效地对其自身在加载过程中产生的应变进行诊断,输出电阻随着应变的增加而可逆地增加,随着应变的减小而可逆地减小;导电沥青混凝土受压后,先后经历追密、稳定和破坏3个阶段,其输出电阻率也会发生相应变化,电阻率和内部结构之间存在一定响应关系;电阻率的变化与其内部的载流子浓度成反比,可据单位体积内载流子浓度的变化进行自诊断.     

不同掺和物对沥青混凝土路面融雪性能的影响

针对当下冬季传统道路除雪除冰方式的不足,以烟威地区降雪量数据为例,讨论了新型沥青混凝土导电路面与传统路面除冰除雪方式的差异,并对石墨钢纤维复合沥青混凝土路面和碳纤维电热格栅沥青混凝土路面进行了除冰实验对比,进而在碳纤维电热格栅沥青混凝土路面的基础上进行了改良。证明无论是出于安全考虑还是出于经济考虑采用埋设碳纤维格栅的沥青混凝土路面进行路面自融雪都是一种行之有效的方式。     

硅橡胶导电复合材料电性能的DC/AC测试

对炭黑-碳纤维硅橡胶导电复合材料的伏-安特性进行了DC/AC测试.测试结果表明:该种导电复合材料具有非欧姆特性,电压与电流之间具有非线性关系.交流测试情况下,当交流电激励频率变化较小时,输出电流基本不受影响;而当频率变化较大时,输出电流发生了较明显变化,电流随着频率的增大逐渐增大.由此可知试样的电阻抗随着交流频率的增大而不断减小.在炭黑-碳纤维硅橡胶导电复合材料的导电体系中,隧道导电(电容阻抗)与搭接/接触导电(电阻阻抗)同时存在,隧道电流是非欧姆特性及频率增大时阻抗减小的主要原因.结果分析表明:对该类导电复合材料进行电阻(抗)测试时,需了解所使用测试仪器的激励电源模式.     

石墨导电混凝土的制备与性能

为研究石墨混凝土的力学及电学特性,以C30混凝土为基准分别制备不同石墨掺量的石墨导电混凝土,分析石墨对混凝土拌合物和易性的影响,以及石墨混凝土在不同养护龄期时抗压强度及电阻率的变化.结果表明：加入石墨后混凝土的流动性明显变差,坍落度下降约25％,黏聚性和保水性下降明显.掺加5％和10％石墨的混凝土养护28 d时抗压强度分别下降了约50％和77％.加入石墨的混凝土导电性有所提高,掺加5％和10％石墨的混凝土养护28 d时电阻率分别为未加石墨混凝土的千分之一和五千分之一.该研究为混凝土改性提供了借鉴.     

碳纤维混凝土的导电性及其影响因素分析

以碳纤维作为导电基元材料,并利用羧甲基纤维素钠（CMC）对碳纤维表面进行改性,制备了一种导电性能良好的碳纤维导电混凝土．通过SEM微观测试,评价了所制备的导电混凝土中碳纤维的分散性,并分析了纤维体积掺量、水胶比、养护龄期对碳纤维混凝土导电性能的影响．结果表明,CMC能够明显改善碳纤维在混凝土中的分散性;水胶比和纤维掺量是影响碳纤维混凝土导电性能的主要因素,当混凝土的水胶比为0．6、碳纤维体积率0．62％时,所制备的碳纤维混凝土电阻率小于0．20Ω·m,满足电网工程中接地降阻技术的要求．     

纤维沥青混凝土动力性能试验研究

采用变截面分离式Hopkinson压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB),对普通沥青混凝土、玻璃纤维沥青混凝土、木质素纤维沥青混凝土和3个掺量的聚酯纤维沥青混凝土进行了3种应变率的冲击压缩试验研究.试验结果与分析表明,沥青混凝土具有应变率增强效应,其动力抗压强度及韧性指标随着应变率的增大而增大;但是,纤维沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标增长率随应变率提高有递减趋势;纤维含量对沥青混凝土在动力条件下的动力行为有显著影响,聚酯纤维掺量为0.25%的沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标最优;3种纤维都可以增加材料的动力抗压强度及韧性指标,聚酯纤维增强沥青混凝土抗压强度最佳,木质素纤维次之,玻璃纤维最差;聚酯纤维提高沥青混凝土韧性指标最佳,玻璃纤维次之,木质素纤维最差.