石墨导电混凝土导电特性

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1、大庆石油学院学报第33卷第1期2009年2月J0uRNAIOFDAQINGPETROLEUMINSTITUTEVo1．33No．1Feb．2009石墨导电混凝土导电特性张文福，马昌恒，赵文艳，才英俊，朱殿瑞(大庆石油学院土木建筑工程学院，黑龙江大庆163318)摘要：进行石墨导电混凝土的导电特性实验，分析养护龄期、石墨质量分数、电源性质和应力对石墨导电混凝土电阻率的影响．结果表明：养护龄期对低质量分数的石墨导电混凝土影响较大，对高质量分数的石墨导电混凝土影响较小；交流电作为电源能有效避免极化效应的产生，所得结果更接近于真实值，在实际应用时也更节省能量；石

2、墨导电混凝土的渗滤阈值为10～15；石墨导电混凝土的压敏性不很明显，当石墨质量分数为1O时可以定性使用．关键词：石墨导电混凝土；养护龄期；掺和量；电源性质；渗滤阈值；压敏性中图分类号：TU377．9文献标识码：A文章编号：lOOO一1891(2009)Ol一0072—030引言导电混凝土可在电场下工作，作为输导电流的导电材料，其导电性是衡量导电混凝土性能的主要物理参数，其数值在一定的时间、允许荷载和温度范围内保持稳定性．导电混凝土的电阻率取决于导电相的电学性能、物理性能、导电相与胶凝材料的相互作用以及它在混凝土中的分布特征等[I．文献Ez]研究了碳纤维混

3、凝土在不同压力下电阻率的变化，表明碳纤维混凝土电阻率的变化反应试件内裂纹的产生、闭合、张开和扩展，这种压敏性反映结构内应力场及裂纹的状态，可作为一种本征智能材料用于混凝土大坝等工程的无损探测．以石墨为导电相材料，分析石墨导电混凝土的养护龄期、石墨质量分数、电源性质及应力等对电阻率影响．其中应力对电阻率影响的实验考察石墨导电混凝土是否具有压敏性．1实验部分1．1实验材料与电极试件尺寸为100mm×100mm×100mm，混凝土强度基本设计为C25．主要原料为新标准32．5级普通硅酸盐水泥；拌和水采用自来水；细骨料采用普通中砂(河砂)，粒径小于5mm；粗骨料

4、采用混合的卵石和碎石，最大粒径为16mm；导电相采用青岛古宇石墨有限公司生产的鳞片石墨，粒度为1．0×10～5．0×10_。m．水、细骨料、粗骨料、水泥的质量比为1：1．48：2．69：0．46．考虑热电特性实验的特殊性，采用具有一定刚度的薄不锈钢片作为电极材料．电极的制作方法见文献[3]．1．2基本参数石墨质量分数：素混凝土，5％，10，15，20，每种质量分数配制3个试样．分别用直流电(12V)和交流电(220V)作为电源，测试石墨导电混凝土试件在养护龄期分别为7，l4，21，28，56d时的电阻，以比较2种不同电源对导电混凝土电阻率测试结果的影响，

5、实验基本参数见表1．电极布置见图l，其中Z为电极板的长度．1．3实验方案为分析导电混凝土电阻率与应力之间的关系，进行不同石墨质量分数的混凝土试件在不同压力下的实验，加载速度为5kN／s．实验中，电阻不再是由电压和电流算得．即使是在无压状态下，引人石墨导电混收稿日期：2007—11—20；审稿人z吴献；编辑：任志乎基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目(1l5llOl1)作者简介：张文福(1965一)，男，博士，教授，主要从事结构工程与防灾减灾方面的研究·72·第1期张文福等：石墨导电混凝土导电特性表1电极所引入的导电混凝土基本参数mm注㈨(一1，2，3

6、，4)分别为每一电极两边露出试块的长度；L为极间距；S为由两相对电极所引人的导电混凝土的面积．凝土中的电流和电压需要一段时间(30S左右)才能稳定．由于不断改变压力，若仍然采用这样的电阻计算方法，误差要增大．将养护好的试块置于压力机上，用导线将试块与万用电表连好，边加压边读取并记录压力和电阻数据．2实验影响因素2．1养护龄期图1电极布置示意分别用直流电和交流电作为电源所测得的平均表2导电混凝土平均电阻率随养护龄期的变化电阻率见表2．当用直流电和交流电作为电源时，不同石墨质量分数时的导电混凝土的养护龄期与电阻率的关系见图2和图3，养护龄期为28d时，交流电

7、下不同石墨质量分数与电阻率的关系见图4．g占●c；80锝岛理彻O60O40养护龄期／d养护龄期／d(a)直流电源(b)交流电源图2直、交流电源时石墨质量分数为5时养护龄期与电阻率的关系大庆石油学院学报第33卷2009年3g{z●a解糌蓦lO20304050600102030405060养护龄期／d养护龄期／d(a)直流电源fb1交流电源图3直、交流电源时石墨质量分数为l0％、15、2O养护龄期与电阻率的关系2．2石墨质量分数2o由图2可以看出，交、直流电作为电源时，低石墨质量分数(59／6)试件养护龄期对电阻率的影响最为明显，而高石一．墨质量分数对试件的

8、影响甚微，交流电源时各试件电阻率比直流电下的约小5O，变化幅度也更小一些．童这种