《导电沥青混凝土》PPT课件.ppt

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1、导电沥青混凝土吴少鹏武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室2009年9月24日传导性沥青混凝土导电沥青混凝土是在沥青混合料中掺入适当类型和适宜掺量的导电相材料，使沥青混凝土由绝缘材料转变为具有一定导电能力的复合材料。石墨炭黑碳纤维钢纤维冶金渣粉末导电相纤维导电相集料导电相前言提纲研究背景导电沥青混凝土的制备导电沥青混凝土的性能导电沥青混凝土的导电机理导电沥青混凝土的机敏特性广泛的应用前景导电混凝土屏蔽无线电干扰、防御电磁波金属阴极保护系统、接地装置道路融雪化冰、建筑物加热智能控制和监测、无损检测一、研究背景功能性融雪化冰清除法机械设备铲

2、雪人工清除机械清除吹雪机除雪融化法化学融化热融化氯化物融雪剂环保型融雪剂红外线加热导电混凝土法电热丝法流体加热法一、研究背景一、研究背景融雪化冰方式类型优点缺点清除法人工清除法除雪交彻底效率低、影响交通、浪费人力机械清除法机械设备铲雪除雪面积大、速度快清除不彻底、影响交通、设备昂贵且闲置期长，经济效益差吹风机除雪除雪安全环保适用范围小、机械需求量大、费用高融化法化学融化法氯化物融雪剂材料来源广泛、价格便宜降低路面耐久性、污染环境环保融雪剂环保、融雪较氯盐快价格昂贵难以推广热融化法地热管法利用清洁能源、绿色环保融雪效率低，初期投资大红外线管加

3、热自动融雪、易于控制升温过于迟缓且受外部风向的影响大，现已基本不用电热丝法不需变压器等服务设施、加热效果好电热丝易被行车荷载破坏，不易维修，限制了其应用流体加热法利用自然热水源或太阳能加热、绿色环保系统本身与安装价格昂贵、换热管道易渗漏而影响加热效果导电混凝土法绿色环保、融雪及时、无需中断交通要消耗电能，适宜于在机场、桥面等重要路段应用目前，世界各国主要通过撒盐（NaCl、CaCl2）来实现融冰化雪。然而，撒盐法给混凝土桥梁结构和环境带来了许多负面效应。世界上不少国家因使用除冰盐，已造成道路、桥梁的严重破坏，目前正在花费巨额费用进行修复，其

4、经济损失十分巨大。一、研究背景2003年，美国内布拉斯加州道路管理局在RocaSpurBridge上铺筑完成了世界上第一条用于融冰化雪的导电水泥混凝土桥面。在经过5年的使用和跟踪调查之后，ChristopherY.Tuan等对各种融冰化雪方式的成本进行了对比分析。一、研究背景结果表明：导电水泥混凝土初始建造成本为﹩635/m2，使用时的能源消耗为350W/m2，每场降雪的运行成本为﹩0.76/m2，设计使用寿命为35年。导电混凝土在未来有潜力成为最经济有效的道路融冰化雪方式。一、研究背景一、研究背景1989年，美国的D.D.L.Chung发

5、现将一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维掺入到混凝土材料中，电阻率变化与加载成一定的近似比例关系，可以使混凝土材料具有自感知内部应力、应变，并且电阻率变化的部分不可逆表明电阻率变化能够反映材料结构的损伤程度的功能。一、研究背景导电水泥混凝土导电沥青混凝土一、研究背景在世界各国已建公路中，水泥混凝土路面所占比例逐渐缩小，沥青路面已占80％以上；我国高速公路总里程已超过5.3万公里，其中90％以上为沥青路面。沥青路面对于行车具有油耗低、噪音小、抗滑性好、车辆磨损小等优点，目前已在机场跑道、桥面铺装、高速公路、城市道面等主要道路中得到广泛应用。一、研

6、究背景融雪化冰道路监测利用导电沥青混凝土的机敏特性来实现对外部应力及其产生的应变，甚至内部结构损伤的自诊断。导电沥青混凝土良好的导电性能使其在接通外部电源后，电能转化为热能，产生足够的热量使沥青路面升温，实现融雪化冰。一、研究背景1968年，Mink首次报道了美国联邦航空局与超级石墨公司共同研制的石墨(25wt.%)改性沥青混凝土及其试验路情况：六个实验段在两个冬季表现出了令人满意的融冰化雪效果，但电学性能的不稳定性（电阻率显著增加）制约了后期应用。1998年Zaleski公布了两种不同石墨共同改性的导电沥青混凝土专利，其石墨掺量为10wt

7、.％～25wt.％。一、研究背景一、研究背景新世纪优秀人才支持计划“结构自诊断沥青基复合材料”一、研究背景国家自然科学基金项目”融雪化冰用多相复合导电沥青混凝土的制备及服役行为研究“西部交通科技项目”融雪化冰用导电沥青混凝土桥面铺装技术研究“研究背景导电沥青混凝土的制备导电沥青混凝土的性能导电沥青混凝土的导电机理导电沥青混凝土的机敏特性提纲二、导电沥青混凝土的制备石墨钢渣纤维导电相优选矿料级配沥青用量制备根据级配理论与组成原理设计集料组成根据拟合公式修正体积性能，确定最佳沥青用量根据配伍性与协同效应，针对导电相的形状特征和导电率，调整掺入方

8、式和掺配比例旋转压实成型试件，测定空隙率、矿料间隙率和沥青饱和度马歇尔击实和车辙成型试件，测定常规路用性能二、导电沥青混凝土的制备石墨是碳质元素结晶矿物，它的结晶格架为六边形层状