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1、第50卷第4期大连理工大学学报Vol.50,No.42010年7月JournalofDalianUniversityofTechnologyJuly2010文章编号:1000-8608(2010)04-0564-06PANI/PP复合导电纤维沥青混凝土导电机制*1,2111张鸿,王立久,赵善宇,刘慧(1.大连理工大学土木工程学院,辽宁大连116024;2.大连工业大学化工与材料学院,辽宁大连116034)摘要:为提高沥青路面使用寿命,对沥青路面进行损坏监测和公路交通智能化管理,以自制的聚苯胺
2、/聚丙烯(PANI/PP)复合导电纤维为导电相材料,制备了新型导电功能混凝土材料.压敏性试验表明,随着压力增大电导率先快后慢逐渐增大,最后趋于导电纤维的电导率.导电沥青混凝土的导电行为可用导电通道和隧道效应进行分析,引进了考虑填料在基体中形成导电网络链难易程度的网络因子n;结合渗流导电理论,建立了导电纤维沥青混合料的电导率方程,确定了相应的参数范围.关键词:复合导电纤维;沥青混凝土;导电机制中图分类号:TU520.572文献标志码:A[4、5]0引言廉,具有极为广阔的开发应用前景.该研究使沥青混凝土不
3、仅作为一种承载材料,而且还将在[1、2]导电混凝土是一种新型的特种混凝土.自监测、自诊断等方面发挥重要作用.本文通过研其导电相自身电学性能、颗粒尺寸和形状以及其究导电沥青混凝土的导电机制,提出导电纤维沥在混凝土中的分布特征,对整个导电混凝土的综青混合料的海岛-网络模型,结合渗流导电理合参数有重大的影响.现有的导电相有石墨、炭论,建立导电纤维沥青混合料的电导率方程.黑、焦炭、钢纤维、碳纤维和铁矿石等.其中石墨虽然强度高,但不能制成理想的级配并且电导率相1实验原料对较低;焦炭虽然电导率高、质轻价廉,但自
4、身强1.1纤维度较低;金属虽然电导率高但易被侵蚀、钝化;碳复合导电纤维具体性能指标见表1.纤维增强混凝土(CFRC)不仅具有较高的抗压强表1复合导电纤维各项指标度与抗拉强度,而且其体积电阻率随着外界应力[3]Tab.1Propertiesindexesofcompoundconductivefiber的改变而改变,但因价格昂贵而限制了其应用.项目性能参数与以上导电混凝土相比,本文研究的聚苯胺/颜色墨绿色聚丙烯复合导电纤维沥青混凝土,为新型导电功形状集束状单丝能混凝土材料,是利用导电性能良好的结构
5、性导长度/mm6截面形状O电高分子聚苯胺与改性聚丙烯纤维复合制得导电密度/(gcm-3)0.91复合纤维,然后以长径比较大的聚苯胺复合导电直径/m18纤维作为导电相掺入混凝土中,使其既具有纤维抗拉强度/MPa>500断裂伸长/%>15混凝土本身的防裂增韧性,提高耐久性和工作性熔点/170电导率/(Scm-1)0.083效果,同时又具有良好的导电性能,而且成本低收稿日期:2008-05-20;修回日期:2010-04-06.基金项目:辽宁省自然科学基金资助项目(20062147);辽宁省教育厅资助
6、项目(20040099).作者简介:张鸿*(1971-),女,博士生,副教授,E-mail:zhang_hong1234@sina.com;王立久(1945-),男,教授,博士生导师,E-mail:bmwlj@dlut.edu.cn.第4期张鸿等:PANI/PP复合导电纤维沥青混凝土导电机制5651.2沥青2.3导电纤维沥青混凝土压敏性测试沥青采用盘锦欢喜岭AH-90重交沥青,其主将涂好导电膏并贴上导电片的试件放置在压要技术指标如表2所示.力机试验台上,上下端面用绝缘片与压力机隔开,开动压力机,
7、在试件未破坏前每间隔1kN记录表2沥青技术指标相应的电阻值.Tab.2Technicalindexesofasphalt2.4导电纤维沥青混凝土纤维分布形态测试项目实测值-1使沥青混凝土试块在外力敲击下断裂,取断针入度(25,100g,5s)/10mm90延度(15)/cm>150面在SZ66连续变倍体视显微镜下观察并用UV软化点/44.5数字图像仪拍照(放大40倍)或用JSM-6460LV闪点(开口)/256型(日本)扫描电子显微镜观察并拍照.蜡含量/%2.0溶解度/%99.83结果与讨
8、论1.3集料3.1纤维掺量对沥青混合料电性能的影响集料采用鞍钢集团石灰石矿,其主要性能如由图1可见,与未掺混导电纤维的沥青混合表3所示.料相比,掺混复合导电纤维的沥青混合料电导率提高了5个数量级,上渗流阈值为0.2%.通过计表3集料技术指标[6]Tab.3Technicalindexesofaggregate算可知,掺量在0.2%时,纤维已达500多万根,可以在沥青混合料的间隙内形成充分的搭密度/针片状颗石料压碎集
