轻集料导电混凝土的配制和性能研究

摘要

导电混凝土既能用于道路、机场跑道的融冰化雪，又能用于建筑采暖、结构的裂纹监测等方面。开展导电混凝土材料的研究工作有着非常现实的重要意义。从适应社会发展的需要和节约资源的角度出发，本文构建了两种新型的导电混凝土-炭黑轻集料混凝土和复掺炭黑/碳纤维轻集料导电混凝土。分别对这两种新型导电混凝土的制备工艺、力学和电学性能以及电阻随荷载的变化规律进行了较系统的研究，具体研究内容和结论如下：
　　 (1)通过比较不同种类的导电炭黑、不同炭黑分散剂配比、龄期等对轻集料导电混凝土导电性的影响，确定了炭黑轻集料导电混凝土的制备方法。配制的导电混凝土具有渗流导电特征，滤渗阈值约为0.83vol％。抗压强度随着炭黑掺量的增加呈现先增大后降低的趋势，而密度随着炭黑体积掺量的增加而减小。当炭黑掺量为1.94vol％，胶砂比为2.43～5.2时，抗压强度能达到34～38MPa，电阻率稳定，但是拌合物加工困难，和易性较差。
　　 (2)为进一步提高导电混凝土的力学性能，通过研究比较5种不同的炭黑/碳纤维轻集料导电混凝土的制备工艺，得出了采用水溶性碳纤维薄毡制备碳纤维/炭黑轻集料导电混凝土的较好工艺。炭黑轻集料混凝土的电阻率都随着碳纤维的增加而降低。导电相总体积比单掺炭黑的量要少，而且拌合物具有更好的和易性。
　　 (3)研究了炭黑/碳纤维轻集料导电混凝土的抗弯折性能，表明碳纤维对炭黑轻集料混凝土有一定的增强增韧作用。抗折强度随着胶砂比的增大而增大，当胶砂比达到2.0时，抗折强度达到5.7MPa，此后抗折强度变化变得很小。结合抗折、抗压和导电性要求，得出能基本满足融雪化冰路面材料要求的轻集料导电混凝土配合比。
　　 (4)炭黑/碳纤维轻集料导电混凝土单调加载试验表明，在达到弯曲极限载荷之前，电阻变化率呈逐渐线性减小的趋势。胶砂比越大，电阻率越小，电阻变化率的幅度也逐渐的减小。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2研究背景及意义

1.3导电混凝土研究现状

1.3.1导电混凝土的定义

1.3.2含纤维导电混凝土

1.3.3含碳质颗粒的导电混凝土

1.4轻集料混凝土研究现状

1.4.1轻集料的定义及其基本特性

1.4.2轻集料混凝土的定义及其特性

1.4.3国内外轻集料混凝土研究发展概括

1.4.4轻集料碳纤维混凝土研究发展概况

1.5本文研究的主要内容

第二章 炭黑轻集料混凝土制备工艺及性能研究

2.1引言

2.2炭黑轻集料混凝土制备工艺研究

2.2.1制备工艺流程的设计

2.2.2炭黑种类的选择

2.2.3炭黑分散剂掺量的确定

2.3炭黑轻集料混凝土电学和力学性能研究

2.3.1试验原材料及主要试验设备

2.3.2试验配合比

2.3.3试验方法

2.3.4试验结果及分析

2.4本章小结

第三章 炭黑/碳纤维轻集料混凝土制备工艺及性能研究

3.1引言

3.2炭黑/碳纤维毡轻集料混凝土制备工艺研究

3.2.1试验原材料及设备

3.2.2碳纤维毡的制备

3.2.3试验方法

3.2.4试验结果与分析

3.3炭黑/碳纤维轻集料混凝土力学和电学性能研究

3.3.1试样制备

3.3.2试验结果与讨论

3.4本章小结

第四章 轻集料导电混凝土抗弯折性能研究

4.1引言

4.2试验材料与方法

4.2.1试验原材料及性能

4.2.2试验设备

4.2.3试验配合比

4.2.4试验方法

4.3试验结果与讨论

4.3.1胶砂比对抗弯折强度的影响

4.3.2不同尺寸试样的抗折强度

4.3.3纤维对轻集料导电混凝土抗折性能的影响

4.3.4胶砂比对电阻率的影响

4.4单调荷载作用下轻集料导电混凝土的电阻变化

4.5本章小结

第五章 结论与展望

5.1全文主要结论

5.2展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文