石墨碳纤维导电混凝土制备及接地特性研究

选取碳纤维、石墨为导电相材料制备用于接地工程的导电混凝土,对石墨碳纤维导电混凝土的拌合工艺、配合比和接地特性进行了试验研究。结果表明,当碳纤维掺量0.6%、石墨掺量2%、单位用水量240 kg、砂率32%并采用半干拌法拌合工艺时,导电混凝土具有良好的导电性能和力学性能;混凝土电阻率随龄期增长趋于稳定,稳定值为1.62Ω·m左右,电阻率在-10～60℃范围内的变化幅度小于0.52Ω·m,随环境湿度变化电阻率的变化幅度小于0.28Ω·m,导电性能稳定;导电混凝土28 d抗压强度达到37.3 MPa,抗折强度达到5.0 MPa,满足接地材料的力学性能要求。     

三相导电混凝土拌和工艺及配合比试验研究

选取碳纤维、石墨和钢纤维为导电相材料制备接地特性良好的三相导电混凝土,对其拌和工艺、配合比及接地特性进行了试验研究。结果表明,三相导电混凝土的最优配合比为:碳纤维掺量0.4%、石墨掺量2%、钢纤维掺量0.8%,按此配比制备的三相导电混凝土28 d抗折、抗压强度分别为6.1、36.5 MPa,电阻率为1.97Ω·m,符合接地材料力学性能和导电性能要求。电阻率在-10～60℃范围内的变化幅度为0.56Ω·m,随环境湿度变化电阻率的变化幅度为0.28Ω·m,具有优良的电阻稳定性。     

石墨和碳纤维对混凝土导电性能的影响及机理分析

采用石墨和碳纤维作为导电相材料制备了导电混凝土,研究了导电相材料的掺量和掺入方式、水胶比、养护龄期以及施加电压对导电混凝土导电性能的影响。结果表明：单掺时,随着石墨或碳纤维掺量的增加,试件的电阻率降低,导电性能提高;复掺石墨与碳纤维试件的电阻率比单掺石墨或碳纤维的试件更低,导电性能更好,最佳复掺比例为石墨6%+碳纤维1.0%;试件的电阻率随着水胶比、施加电压的增加而减小,随着养护龄期的增加而增大;与单掺组试件相比,复掺组试件的电阻率受水胶比、施加电压和养护龄期的影响相对较小。     

石墨和碳纤维掺量对混凝土宏观性能的影响

主要研究不同掺量的石墨和碳纤维对混凝土宏观性能的影响,测试了导电混凝土的28d抗压强度、电阻率和工作性。结果显示碳纤维能够提高混凝土抗压强度,但其影响十分有限。在500目石墨中增加碳纤维的掺量能明显提高混凝土的导电性;掺入5 000目石墨比掺入500目石墨更能提高混凝土的强度和导电性;加入碳纤维之后,石墨粒径的变化对混凝土的强度基本没有影响,但对混凝土导电性的影响却不可忽略;在水灰比和导电相掺量相同的条件下,掺入5 000目石墨的混凝土比掺入500目石墨的混凝土的工作性更好。     

三相导电沥青混合料的制备及性能研究

为制备性能良好的导电沥青混合料,以石墨、碳纤维和钢渣为导电材料,研究3种材料掺量及组合对混合料路用性能和导电性能的影响,并通过灰关联度分析得出影响导电性能的最重要因素。结果显示,石墨的加入使混合料的路用性能急剧降低,当石墨掺量为12%~20%时,电导率随石墨掺量的增多大幅升高,当石墨掺量大于20%时,电导率的提高幅度有限;复相导电混合料的路用性能随碳纤维掺量的增多呈现先提高后降低的趋势,存在最佳碳纤维掺量,碳纤维的掺入大幅提高了混合料的导电性能,当碳纤维掺量大于0.3%时,导电性能趋于稳定;钢渣的掺入提高了三相导电混合料的高温稳定性和水稳定性,降低了低温抗裂性,当石墨、碳纤维和钢渣掺量分别为20%、0.35%和100%时,混合料的导电性能最佳,且具有良好的路用性能;3种材料对混合料导电性能影响的显著程度为:碳纤维石墨钢渣。     

不锈钢纤维石墨导电混凝土的研究

介绍了导电混凝土的导电机理;用外贴不锈钢纤维网为电极。比较了石墨、钢纤维不同掺量对混凝土强度和导电率的影响,比较了导电混凝土在不同养护龄期内电导率的变化和采用交流电和直流电测试电导率的差别,并分析了导电混凝土块在交流电源下的升温效果。结果表明:用不锈钢纤维网作电极,能满足要求;交流电所测试方法能真实反映混凝土的电导率;混凝土的导电率在龄期28d后趋于稳定;综合电导率和强度两个因素,钢纤维和石墨最佳质量分数为2%和15%,28d交流电导率为:2.19×10-2Ω-.1m-1,抗压强度为:23.4MPa;导电混凝土在通电后,电能可转变为热能。     

导电碳纤维混凝土性能的试验研究

在防雷接地工程中采用低电阻率的导电材料有助于降低接地电阻值,改善防雷效果。采用试验研究了碳纤维掺量、龄期等对混凝土电阻率和力学性能的影响,用统计方法分析了渗滤现象。试验结果表明:材料的电阻率随着碳纤维掺量的增加而降低,随龄期增长而增长,电阻率最低可达Ω.m级,碳纤维掺量的上渗滤阈值在0.3%左右,下渗滤阈值在0.5%左右。碳纤维的掺入可以降低混凝土立方体抗压强度,但可以提高劈裂抗拉强度。     

低电压下钢纤维石墨导电混凝土升温性能研究

在混凝土中掺加钢纤维和石墨制备道路桥梁融雪除冰用导电混凝土,并在36V人体安全电压作用下进行升温实验,得出不同配合比导电混凝土升温性能曲线,通过对比分析发现,混合掺加钢纤维和石墨材料比单独使用一种材料的升温性能要好,其中掺加质量分数为2%钢纤维加1.67%石墨的导电混凝土升温性能最优,且抗压强度满足设计要求。     

钢渣-碳纤维复相导电混凝土的试验研究

利用钢渣内含的导电相来改善碳纤维导电混凝土基材的导电性能,通过改变钢渣与碳纤维的掺量,对混凝土电阻率及抗压强度等性能的试验对比分析,可以发现,通过掺加适量的钢渣,在不影响混凝土导电性能的前提下,能明显降低碳纤维的掺量,并可适当改善混凝土的强度,有效降低导电混凝土的生产成本.     

双铺层不锈钢纤维导电混凝土力学性能及导电性能研究

设计研发了一种新型的双层不锈钢纤维(DSSF)导电混凝土,该新型混凝土是一种多层结构,在2个不同的层中放置不锈钢纤维,用石墨颗粒或钢纤维对混凝土基体进行改性,并对其进行了抗压、抗弯拉及导电性能试验。结果表明,不锈钢纤维体积掺量为0.5%时,DSSF混凝土的抗压强度相对于素混凝土提高12%左右,抗弯拉强度相对于素混凝土提高26.92%。掺入不锈钢纤维及适量石墨颗粒后的DSSF混凝土其电阻率较素混凝土有数量级的减小。     

石墨水泥砂浆注浆钢纤维混凝土导电性能研究

利用钢纤维和石墨为导电相,采用渗浇工艺成功配制出水泥基导电复合材料,即石墨水泥砂浆注浆钢纤维混凝土(graphite slurry infiltrated fiber concrete,简称GSIF-CON).试验研究了石墨和钢纤维掺量对GSIFCON电阻率的影响规律.试验结果表明,石墨及钢纤维掺量对GSIFCON电阻率的影响明显,并均存在渗滤阈值.当石墨和钢纤维掺量达渗滤阈值时,可使GSIFCON的电阻率降低约100倍.通过对SIFCON(slurry infil-trated fiber concrete)和GSIFCON两种复合材料的电阻率变化机理进行分析,提出了SIFCON和GSIFCON导电机理模型.     

钢纤维混凝土抗裂性能试验研究

钢纤维可用于提高传统水泥基建筑材料的强度和韧性。钢纤维掺量影响水泥基材料性能,研究最佳钢纤维掺量在水泥基中的作用具有重要意义。试验采用相同水胶比进行了5组不同钢纤维掺量(0%、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%)的混凝土3 d、7 d和28 d抗压强度及抗裂试验。试验研究结果表明,钢纤维掺量0.8%~1.2%的混凝土抗压强度增长幅度最大,钢纤维混凝土7 d和28 d的抗压强度变化规律相近;钢纤维的掺入提高了混凝土的抗裂性能,随着钢纤维掺量增加,试件单位面积的裂缝条数和开裂面积都显著减小。     

导静电水泥砂浆的制备与性能研究

试验研究了掺入石墨及碳纤维对水泥砂浆体积电阻率及抗压强度的影响。结果表明,砂浆体积电阻率随石墨掺量增加而降低,且经历了先缓慢下降、后急剧下降,再缓慢下降三个阶段;在石墨掺量较低时,砂浆的强度略有降低,当石墨掺量大于20%时,砂浆强度的降低幅度则较大。当碳纤维掺量由0～2%逐渐增加时,砂浆的抗折强度也逐渐增大,而抗压强度虽有波动但相差不大;砂浆的电阻率随碳纤维掺量增加而有所降低,但效果不及掺加石墨明显。复合掺加碳纤维与石墨对降低试件电阻率效果较好。掺加钢砂对砂浆的体积电阻率影响不大。     

石墨导电混凝土的制备及在接地工程中的应用

为解决某接地工程中要求降阻材料同时具有低电阻率和一定抗压强度特性的难点,制备了石墨导电混凝土,研究了电阻率和28d抗压强度随石墨掺量变化的情况,确定了石墨掺量的渗滤阈值.利用自然失重法测量了镀锌扁钢在石墨导电混凝土中的腐蚀速率为0.0072 mm/a.工程选用石墨掺量为10%的导电混凝土,使得接地装置的工频接地电阻均不大于0.5Ω,符合设计要求.     

用于融冰化雪的炭黑轻集料导电混凝土的配制和性能

配制了新型的炭黑轻集料混凝土,对其电阻率、抗压强度、密度与炭黑掺量、龄期、灰砂比等的关系进行了研究。结果表明:炭黑轻集料混凝土的电阻率随炭黑掺量的变化呈现明显的滤渗特征,滤渗区对应的炭黑掺量在0.3%~1.39%这一区间,在这一区间电阻率下降最明显。炭黑掺量低于滤渗阈值时龄期对炭黑轻集料混凝土电阻率有较大的影响,当炭黑掺量高于渗流阈值时龄期对电阻率的影响较小。炭黑掺量增加,炭黑轻集料混凝土抗压强度降低,密度越小。提高灰砂比能使提高炭黑轻集料混凝土的抗压强度。当炭黑的体积掺量为1.94%,灰砂比为2.43~5.2时,炭黑轻集料混凝土抗压强度达到34~38 MPa,电阻率为82.6~100Ω.cm,密度为1 822~1 866 kg/m3。这种材料具有轻质、高强、高导电性的特点,可用于道路融冰化雪。     

炭黑碳纤维复相导电混凝土的导电性能研究

研究了炭黑碳纤维复相导电混凝土的导电性能,分析了导电混凝土的电阻率变化,为实际应用于道路融雪化冰提供理论依据与试验依据。利用纳米导电炭黑和碳纤维作为导电相来改善混凝土的导电性能,进行炭黑碳纤维复相导电混凝土的导电性能试验,分析环境温度、干湿度和外加电压对炭黑碳纤维导电混凝土电阻率的影响。导电混凝土的电阻率受温度、湿度和外加电压的影响,当环境条件发生变化时,导电混凝土的导电性能也会发生变化。炭黑碳纤维复相导电混凝土的电阻率随着温度的升高出现一定程度的减小;干燥状态下的电阻率高于潮湿状态下的电阻率;电阻率随着外加电压的增大有一定程度的减小,当电压达到一定数值时,电阻率趋于稳定。     

钢纤维对导电沥青混凝土路面性能的影响

自融雪混凝土对增大冬季道路通行能力,减少除冰盐使用量等均有一定的优势。通过添加石墨、钢纤维、碳纤维等材料可使普通混凝土具有导电能力,通过控制混凝土的发热功率来保证融雪功能。采用控制变量法研究了钢纤维掺量对试块导电性的影响,试验结果表明,当钢纤维掺量占骨料和掺合料总量的2.5%,通电电压小于36V条件下,试件可以满足导电要求,2h内融化10mm厚的路面积雪。试验表明,搅拌时采取粗细骨料-纤维-沥青-矿粉-石墨加料顺序制得的混凝土性能优于采用其他加料顺序得到的混凝土。     

直接电养护对混凝土性能的影响

以石墨和碳纤维为导电相材料,研究了石墨掺量（2%、4%）和养护方式（标准养护、直接电养护）对混凝土抗压强度和微观结构的影响,分析了直接电养护时间与试件内部温度和电阻率之间的关系。结果表明：掺入适量导电相材料可以改善混凝土的力学性能,提高混凝土的导电性能;直接电养护可以提高混凝土的内部温度,促进水化反应进程,提高混凝土的抗压强度,且对早期抗压强度的提高效果更大;随着直接电养护时间的增加,混凝土的电阻率不断增大,导电性能降低;直接电养护可以有效减小混凝土中凝胶孔的孔径,改善混凝土的孔结构。     

导电沥青混凝土的导电机理研究

在普通沥青混凝土中掺入导电相材料,可以制备出导电性能优良,用于路面融雪除冰的沥青路面材料。以不同导电相(石墨、碳纤维、炭黑)作为导电材料,以沥青混合料为基体,配置导电沥青混凝土路面材料,研究其导电机理。试验研究表明导电沥青混凝土的电阻率随着导电相材料种类以及掺量的不同而变化,可以用于融化路面冰雪,有效地抵制冰雪灾害对于交通运输的不利影响。     

石墨尾矿碳纤维混凝土电阻率与力学参数的相关性研究

为研究石墨尾矿混凝土的电阻率与力学参数的相关性,对掺量为40%的石墨尾矿混凝土外加0.4%的碳纤维制作的石墨尾矿碳纤维混凝土进行研究,对不同龄期的混凝土电阻率、回弹值和抗压强度进行测量。通过实验所得数据拟合建立电阻率、回弹值和混凝土抗压强度的数学回归方程,为通过电阻率来推断石墨尾矿混凝土的抗压强度的发展趋势提供定量分析的依据。