石墨改性沥青混凝土的导电机制.pdf
导电沥青混凝土的导电机理研究
维有 限 公司 产 的纤 维有 限公 司生 产 的短 切 沥 青基 碳 纤
石 墨 、碳纤 维和炭 黑分 别作 为 唯一 一的导 电相材 料， 维 ，石 墨粉 为河 北 邢 台矿 业有 限公 司 生产 的鳞 片 状石 其掺量 的大 小对 导 电沥 青混 凝土 的 电学性 能影 响很 大 。
单 掺碳 纤维 在 ５ 体 积 分数 左右 就 出现 了临界值 （ 流 ％ 渗 阀值 Ｐ） ｏ，小 于 单掺 石 墨 的阀值 １％ 右和 单掺 炭 黑的 ５左 阀值 ｌ％ 右 ， 原 因 是碳 纤 维 具 有很 大 长 径 比 ， 易 ７左 其 更 于 相互搭接 ， 形成 导 电通路 网络 。导 电沥青 混凝 土导 电
关键词 ：导电沥青混凝土； 石墨； 导电机理
冬 季路 面 积 雪结 冰会 导致 交通 堵 塞 和行 车 安全 性
首先 设计 Ａ － ３沥青 混合 料， Ｃ１ 再利 用导 电相材 料取
降低 ， 甚至造 成 高速公 路 、 机场 等 封 闭， 交通运 输 带来 代 部分 矿粉 ， 为一 种 填料 加 入沥 青 混合 料 中 ， 保持 给 作 一 为 不便 。一直 以来 ， 人们 都在寻 求行 之有 效 的融雪 化冰 方 沥青 混合 料 中粗 集料 的相 互嵌挤 效应 ， 中采 用体 积掺 文 法 ［］ １ 。近年 来， 国学者 均开 展 了利 用 导 电水 泥混凝 土 量作 为导 电相材 料掺 杂标准 ， － ２ 各 以保证 沥青 混合 料 的矿 料
广东 建材 ２１ 年第 ６ ０１ 期
水泥与混凝土
导 电沥青 混凝 土 的导 电机 理研究
舒 明洋
（ 昌大 学建 筑 工程 学 院） 南
摘 要 ：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
石墨导电混凝土导电特性
大庆石油学院学报第33卷第1期2009年2月JOURNAL OF DAQING PET ROLEU M INS TIT UT E V o l.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10%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:1000-1891(2009)01-0072-030 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[1].文献[2]研究了碳纤维混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;粗骨料采用混合的卵石和碎石,最大粒径为16m m;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 10-6~5.0 10-3m.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7,14,21,28,56d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,实验基本参数见表1.电极布置见图1,其中l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,引入石墨导电混收稿日期:2007-11-20;审稿人:吴 献;编辑:任志平基金项目:黑龙江省教育厅科学技术研究项目(11511011)表1 电极所引入的导电混凝土基本参数mmw (石墨)/%编号a 1a 2a 3a 4S L 1232320237.458865.052212421217.501256.53202121237.543853.51252528207.267563.0102181920197.735063.03212118207.650060.01202022217.586258.0152242420227.437558.03222223247.416260.01182019207.713851.0202152015187.905051.53202121207.607553.5注:a i (i =1,2,3,4)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入的导电混凝土的面积.图1 电极布置示意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 养护龄期表2 导电混凝土平均电阻率随养护龄期的变化w (石墨)/%电源性质养护期龄/d7142128565直流24.9445.7241.3844.96157.12交流12.9412.9216.6517.8145.3810直流 1.06 1.49 1.55 1.82 1.89交流0.890.890.950.96 1.2215直流0.630.520.570.500.47交流0.350.350.320.300.3320直流0.980.600.670.660.53交流0.340.340.370.310.36分别用直流电和交流电作为电源所测得的平均电阻率见表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,交流电下不同石墨质量分数与电阻率的关系见图4.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第1期 张文福等:石墨导电混凝土导电特性图3 直、交流电源时石墨质量分数为10%、15%、20%养护龄期与电阻率的关系图4 养护28d 、交流电源时石墨质量分数与电阻率的关系2.2 石墨质量分数由图2可以看出,交、直流电作为电源时,低石墨质量分数(5%)试件养护龄期对电阻率的影响最为明显,而高石墨质量分数对试件的影响甚微,交流电源时各试件电阻率比直流电下的约小50%,变化幅度也更小一些.这种现象原因可以从导电混凝土的导电机理上加以解释.导电混凝土的导电方式有[4]: 离子导电,通过孔溶液中Ca 2+、Na +、K +、OH -和SO 2-4等离子运动形成; 电子导电,通过自由电子的迁移形成; 空穴导电,通过空穴的迁移形成.在直流电源下,离子在稳定的电动势下,阴离子向正极集中,阳离子向负极集中,最后以薄层形式沉积在电极周围,这一薄层产生相反的离子电动势(即为极化效应)[5],从而中和一部分外加电动势,使所测得的电流减小.如果用电压和电流之比来计算电阻值,就会比真实值大.在交流电源下,由于电极的极性不断变化,极化效应要比直流电源下小很多,甚至没有这种效应,测得的结果要小,也就更接近于真实值.在实际应用中,用交流电作为电源能避免极化效应的产生,要得到同样的期望值(如采暖时的电热功率),用交流电作电源要比用直流电节省能量,应拓展导电混凝土的应用范围.由图3可以看出:石墨质量分数由5%到10%时,电阻率下降最为明显;从10%到15%时,电阻率下降趋势趋于缓和;从15%到20%时,电阻率已基本上无变化,这是石墨导电混凝土及导电高分子复合材料存在的电导渗流现象[1].石墨导电混凝土的渗滤阈值为10%~15%时,该值与文献[6]的研究结论一致.由于石墨影响混凝土强度,在实际应用中石墨质量分数不宜超过15%.2.3 应力对电阻率影响(压敏性)以石墨质量分数为20%时的试件为实验对象,进行压敏性实验:逐渐加压至破坏的电阻率变化、小压力下循环加载的电阻率变化、大压力下循环加载直至破坏的电阻率变化、小压力下恒定荷载的电阻率变化.石墨质量分数为20%时的应力与电阻率随时间的变化关系见图5~7.石墨质量分数为15%时的应力与电阻率随时间的变化关系见图8和图9.石墨质量分数为10%时的应力与电阻率随时间的变化关系见图10.由图5可以看出,随着应力的增大,开始时石墨导电混凝土的电阻率不断减小,说明内部裂纹在不断的闭合;在3.5min 时,电阻率迅速减小,说明此时发生较大的变形,大量的裂纹闭合在一起;到4.0m in 时,裂纹减小速度又变得较为平缓,说明内部裂纹的闭合程度已变得缓慢;之后,电阻率升高,说明内部产生新的裂纹,直到最后破坏.由图6可以看出,在循环压力作用下,随着应力的不断循环,电阻率总体呈上升趋势,但电阻率随应力的变化没有明显增大或减小的循环阶段.在2~4m in,5~9m in,10~13min 时,电阻率没有变化,表现出大 庆 石 油 学 院 学 报 第33卷 2009年图5 石墨质量分数为20%时1#试件电阻率与应力随时间变化的关系图6 石墨质量分数为20%时2#试件电阻率与应力随时间变化的关系图7 石墨质量分数为20%时3#试件电阻率与应力随时间变化的关系图8 石墨质量分数为15%时1#试件电阻率与应力随时间变化的关系第1期 张文福等:石墨导电混凝土导电特性图9 石墨质量分数为15%时3#试件电阻率与应力随时间变化的关系图10 石墨质量分数为10%时2#试件电阻率与应力随时间变化的关系台阶 的特征,此阶段对应于应力的一个循环,说明此时新裂纹增长和旧裂纹闭合达到一个动态平衡.若所加的应力超过原先的峰值,则又出现新的裂纹,以至电阻率增大.之后,在下一个循环过程中,重复出现该特征.由图7可见,在6min 前的应力循环中所表现出来的规律不明显,只是在其后的受力中应力增大,裂纹闭合,电阻率减小;应力减小,裂纹圹展,电阻率增大;应力与电阻率极值出现的时间吻合较好.由图8可见,随着应力的增大电阻率呈上升趋势,但整条电阻率的曲线显得杂乱.由图9可见,在5min 以前电阻率增长缓慢;5~10m in 时的应力循环阶段,电阻率几乎没有变化,说明旧裂纹的闭合与新裂纹的生成达到平衡;10min 以后电阻率迅速增大,表明导电混凝土内部裂纹的开裂速度增快直到破坏.由图10可见,试件内部裂纹的应力变化比较剧烈,说明压敏性很明显.对于石墨导电混凝土,电阻率随应力的变化大致反映试件内部原有缺陷裂纹的闭合、新裂纹的产生、扩展直至试件破坏的过程.由于石墨分子长径比小,当质量分数较小(5%)时石墨分子之间很难相互搭接,较难形成整体的导电网络,此时主要依靠离子导电,且强度相对又较高.若石墨质量分数较高时,如15%,20%,试件强度较低,再稍加压力,即造成裂纹扩张,势垒扩大,导致电阻率增大.此时即使减小应力,虽有旧裂纹闭合,但又会有新裂纹的生成,电阻率为一固定值,也难以判断外部应力的变化.质量分数为10%时的石墨导电混凝土压敏性为一个较好值.3 结论(1)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甚微.(2)将直流电作为电源进行电阻率测试时,由于极化效应的影响会使计算的电阻率变大;将交流电作大 庆 石 油 学 院 学 报 第33卷 2009年第1期 张文福等:石墨导电混凝土导电特性为电源时,能有效地避免极化效应,所得结果更接近于真实值,并节能能量.(3)石墨导电混凝土电阻率的渗滤阈值为10%~15%.(4)石墨导电混凝土的压敏性不是很明显,当石墨质量分数为10%时可以定性应用,应该研究以石墨和碳纤维同时作为导电相材料而制成的导电混凝土的压敏性.本项目得到大庆市科学技术计划项目(SGG04-020)的资助,王福成和孙晓刚同志还参与了部分实验研究,在此一并表示感谢.参考文献:[1] 沈刚,董发勤.导电混凝土及其发展趋势[J].工业建筑,2004,34(3):62-64.[2] 毛起癤,赵斌元,沈大荣,等.水泥基碳纤维复合材料压敏性的研究[J].复合材料学报,1996,13(4):8-11.[3] 赵文艳,张文福,马昌恒,等.石墨导电混凝土热电特性[J].大庆石油学院学报,2008,32(6):83-85.[4] S UN M ingqing,LI Zhuoqiu,M AO Qiz hao,et al.Study on the hole conduction phenomen on in carbon fib er reinforced concr ete[J].C em.Concr.Res.,1998,28(4):549-554.[5] 毛起炤,赵斌元,沈大荣,等.极化效应对碳纤维增强水泥(CFRC)导电性的影响[J].材料研究学报,1997,11(2):195-198.[6] 沈刚,董发勤.石墨导电混凝土的研究[J].混凝土,2004(2):21-24.(上接第44页)[4] 李成见.射流泵在渤海埕北稠油油田的成功应用[J].中国海上油气,2005,17(2):108-111.[5] 谢明政.含硫稠油射流泵采油工艺[J].油气田地面工程,2006,25(1):20-21.[6] 何培杰,龙新平,梁爱国,等.射流泵流场的PIV测量[J].水科学进展,2004,15(3):296-299.[7] 王常斌,林建忠,石兴.射流泵最佳参数的确定方法[J].流体机械,2004,32(9):21-25.[8] 康宏琳,姚凯文,陆宏圻,等.脉冲液体射流泵性能的理论分析及数值计算[J].水动力学研究与进展(A辑),2005(4):16-19.[9] 何培杰,龙新平,梁爱国,等.射流泵内部流动的实验研究[J].热能动力工程,2004,19(1):10-13.[10] 龙新平,蔡标华,吕俊贤,等.射流泵汽蚀参数分析[J].武汉大学学报:工学版,2004,37(5):4-7.[11] 王常斌,林建忠,石兴.射流泵湍流场的数值模拟与实验研究[J].高校化学工程学报,2006,20(2):175-179.[12] 李同卓,郑邦民,陆宏圻,等.蒙特卡罗法对射流泵模型内部流场的数值模拟[J].华北水利水电学院学报,2005,26(1):42-44.[13] 何培杰,陆宏圻,龙新平.射流泵内部流动的二维大涡模拟[J].流体机械,2003,31(8):10-13.[14] 常洪军,朱熠.液体射流泵内部三维流场的数值模拟[J].排灌机械,2005(6):55-59.[15] 梁爱国,刘景植,龙新平,等.射流泵内流动的数值模拟及喉管优化[J].水泵技术,2003(1):3-6.[16] 龙新平,朱劲木,梁爱国,等.射流泵喉管最优长度的数值计算[J].水利学报,2003(10):14-18.[17] 龙新平,程茜.射流泵最佳喉嘴距的数值模拟[J].核动力工程,2008,2(29):3-6.[18] 林建忠.湍动力学[M].杭州:浙江大学出版社,2001.[19] 王常斌,林建忠,林江.喷射泵系统中的能量分布与效率特性研究[J].中国机械工程,2004,15(4):297-300.Abstracts Journal of Daqing Petroleum Institute Vo l.33 No.1 Feb.2009is identified in accor dance with t he r atio o f the cr oss-spectr al peak and the auto-spect ral peak appr ox imately.T he r esults of the numerical analysis show that the r elative differ ence o f measured data and finite element ana lysis is below5percent,a bet-ter match.T he method is simple,fast,practical and applicable to larg e complex steel str ucture w ith some eng ineering a ppl-i catio n value.Key words:dr illing der rick;mo dal par ameter identification;modal t est;ambient ex citation;ocean wav e rippleA method of transforming the conventional beam-pumping unit into the compound-balanced pumping unit with downward beam weight/2009,33(1):65-67ZHU Jun1,ZH AO Yang1,CHA N G R u-i qing2(1.M echanical S cience and E ngineer ing College,Daqing Petroleum I nstitute,D aqi ng,H eilongj iang163318,China;2. Resear ch I nstitute of Oil Pr oduction Engineering of D aq ing Oil f iel d Cor p.L td.,D aqing,H eilong j iang163453,China )Abstract:T he ba lancing effect of the compound-balanced pumping unit w ith do wnw ard beam balance w eig ht ar e affected by no n-adjustability of t he dow nw ard beam balance w eig ht s ang le and mismatching between t he compound counter balance moment and the suspending po int load mo ment.T hroug h analy sis to the pumping unit s lo ad characterist ic,the r elationship betw een the position of the suspensio n po int load s peak value and the o il well s par ameters has been obtained and a new met ho d about the transfor ming o f the pumping unit w ith dow nw ard beam balance w eight is pro po sed.U sing this method, the dow nwar d beam balance w eig ht s ang le can been adjusted acco rding to pumping parameter s,w hich makes its max imum arm of fo rce cor respo nd w ith the maximum load of the suspending point and impr ov e the balancing effect of the pumping u-nit.T he test indicates that the ener gy co nserv ation effect can reach no mo re than15%,w hile the composite effect o f sav ing ener gy can reach ov er20%if reasonable installing pow er had been chosen and po wer factor had been r aised,w hich sho ws that this metho d has a go od applicat ion prospect.Key words:pumping unit;dow nw ard beam balance w eight;balance;ener gy co nser vatio nBoundary analysis of fluid s forced laminar flow over an isothermal plate in a porous medium/2009,33(1):68-71WA N G Jing-hao,L I Ju-x iang(Scho ol of Energ y,Nanjing U niver sity o f T echno log y,N anjing,Jiang su210009,China)Abstract:T he convectio n heat tr ansfer in the boundar y lay er of fluid s fo rced laminar flow over an isother mal plate in a por-o us medium was analyzed on the basis of Brinkman-For chheime-Ex tended Dar cy model and the theor y of local non-equilibr-i um bet ween the fluid and the po rous medium.T he go verning equat ions wer e simplified by analy zing the o rder o f magnitude of ever y item,and the dist ributions of v elocit y,t em perat ur e,boundary lay er thickness,and the ther mal boundary lay er thickness w ere obtained.T he for mulas of surface fr ictio n coefficient and the co nv ection heat t ransfer co eff icient w ere also ob-tained.Key words:po rous medium;for ced laminar flo w o ver a plate;local non-equilibrium;bo unda ry analysisC onductive property of graphite electrically conductive concrete/2009,33(1):72-77ZHA N G W en-fu,M A Chang-heng,Z HA O Wen-yan,CA I Ying-jun,ZH U Dian-r ui(Civil Eng ineer ing College,Daqing Petr oleum I nstitute,D aq ing,H eilong j iang163318,China)Abstract:T r ial studies are applied to conductiv e pr operty of g ra phite elect rically conductive co ncr ete(G ECC).Influence of cur ing ag e,admix tur e amount o f g raphite,character o f po wer supply and outer str ess on GECC r esistivity is analy zed.Sig-nificant effect of curing ag e on low gr aphit e content GECC happens,but little o n hig h.Po lar ization effect can be avo ided ef-fectiv ely using alter nating cur rent,w hich makes the estimates mo re precise and sav es mo re ener gy.Per colat ion threshold of GECC is between10%and15%.Compression sensibility of GECC is not obvio us,but it also can be applied qualitativ ely fo r GECC o f10%co nt ent.Key words:g r aphite elect rically co nduct ive concrete;curing age;admix ture amount;cha racter of pow er supply;percolatio n t hr esho ld;compressio n sensibilityImmune control system on the double level plant/2009,33(1):78-80ZHA N G Jian-qiu1,REN We-i jian1,WU W en-bin2(1.College of E lectr ic and I nf or mation E ngineer ing,D aqing Petr oleum I nstitute,D aqing,H eilong j iang163318,Chi-na;2.D ez ho u Comp r ession T echno logy Sub-comp any,D ez hou,S handong253020,China)Abstract:Based o n the feedback mechanism o f the bio log ical immune system,the relatio n for mula is der ived,thus an im-。
新型石墨基复合材料导电性能与力学性能影响因素的机理分析
新型石墨基复合材料导电性能与力学性能影响因素的机理分析王彦明王威强李爱菊阴强山东大学土建与水利学院；山东大学机械工程学院；山东大学材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室工程陶瓷山东省重点实验室【摘要】：以石墨与酚醛树脂粉料为原料通过低温热模压成形工艺制备新型石墨基复合材料。
首先进行单因素试验分析了酚醛树脂含量、固化时间对复合材料导电性能与力学性能的影响机理；然后利用均匀试验方法进行多因素试验分析了酚醛树脂含量、固化温度、固化压力对复合材料导电性能与力学性能的综合影响。
【关键词】：石墨；酚醛树脂；热模压；均匀试验；影响机理1、引言石墨材料以其优越的导电性能、导热性能、耐腐蚀性能，以及抗热震性能在冶金、国防、电子以及石油化工等行业中广泛使用。
目前，石墨材料最为重要的开发价值在于它可用作燃料电池的双极板，燃料电池被认为是21世纪重要的新型洁净发电方式，市场潜力巨大。
石墨基复合材料作为新能源导电材料不仅要求导电性能良好，而且还要有较高的力学性能。
传统的石墨材料双极板多采用焦碳粉、树脂或沥青为原料，经过混合和高温!B==TU左右石墨化处理得到高密度纯石墨板，然后经过切割、研磨和加工等得到厚度为2-5mm的双极板该过程需要多次高温烧结，多次浸渍、炭化、石墨化处理以达到最佳导电性能与力学性能的统一。
这种生产工艺需要多次升温、降温，费工、费时、成本高。
因此开发新型石墨基复合材料并避免高温烧结、多次浸渍、石墨化处理的复杂工序尤为关键。
目前以石墨为基体材料、酚醛树脂为粘结剂的模压成型石墨基复合材料研究太少，更是鲜有文献报导。
本文课题组以已经石墨化的人造石墨为基体材料、酚醛树脂干粉料为粘结剂，采用低温热模压成型工艺成功制备了新型石墨基复合材料，该工艺既不用炭化、石墨化，又不用浸渍处理。
本文通过试验研究，分析了酚醛树脂含量、低温热模压成型工艺参数包括固化温度、固化压力、固化时间对复合材料导电性能与力学性能的影响机理。
2、低温热模压成型工艺2、1试验材料人造石墨粉（山东，莱西），纯度大于等于95wt%，粒度小于等于100目；改性酚醛树脂干粉料（山东，莱芜），粒度200目，含7%六亚甲基醇胺固化剂；耐高温硅油作脱模剂。
石墨导电混凝土力学性能与热电特性
电势 表 征 ．实验 结 果 表 明 ， 当石 墨质 量 分数 每增 加 ５ 时 ， 度 约 减 少 ５ ； 差 电势 一 般 仅 发 生 在 导 体 中 ， 实 验 中也 强 Ｏ 温 在 发 现 这 种 现 象 ， 低 石 墨质 量 分 数 导 电 混 凝 土 的热 电 效应 近 似 呈 线 性 关 系 。 有 线 性 分 段 的 现 象 ．通 过 对 实 验 数 据 的 回 且 并 归 ， 到 电 动 势 与 温差 的 函数 表 达 式 ． 得
其“ 能化 ” 智 ．混 凝土 中加 入导 电相材 料后 可成 为导 电混凝 土 ， 同时具 备热 和 电的感 知 和转 换 能力 ， 一种 是
新型“ 能” 智 混凝土 ．导 电混 凝土 可在 电工 、 电子 、 暖 、 采 电磁 干扰 屏 蔽 、 防静 电 、 筋 阴极 保 护等 方 面 发挥 钢
关 键 词 ： 墨 导 电混 凝 土 ； 压强 度 ；热 电 特 性 ；温 差 电势 石 抗
中图 分 类 号 ： ＴＵ３ ７ ９ ７ ．
文献标识码： Ａ
文章 编 号 ：０ ０一ｌ ９ （０ ８ ０ １０ ８ １ ２０ ）６—０ ８ 一Ｏ ０３ ３
０ 引 言
结构 工程 由于材 料的更 新 而出现 的飞跃 正处 于一 个酝 酿 的阶段 ， 在这 个 阶段 ， 传统材 料 的改性 与新 材 料 的探 索 同时存在 口 ．作为 基本 工程材 料 的混凝 土 的发展方 向主要是 提 高其强 度 和通 过 加入 其 它材 料使
赵 文 艳 ，张 文 福 ，马 昌恒 ，才 英 俊 ，朱 殿 瑞
（大 庆 石 油 学 院 土 木 建 筑 工 程 学 院 ， 龙 江 大 庆 １３ １ 黑 ６ ３ ８）
摘
要 ： 石 墨导 电混 凝 土 的 力 学 性 能 及 热 电 特 性进 行 实验 ， 学 性 能 以 ２ 对 力 ８ｄ的 抗 压 强 度 为 标 准 ， 电特 性 以 温 差 热
沥青路面材料导电性能的实验研究
沥青路面材料导电性能的实验研究摘要本文实验研究了不同掺量的导电石墨和不同细度的天然鳞片石墨对导电沥青混凝土的导电性能的影响，结果表明：随着石墨掺量的增加，电阻率不断减小，石墨掺量为40%时导电性能最好，电阻率趋于稳定；随着天然鳞片石墨细度的增加导电沥青混凝土的导电性能是降低的。
同时还研究了在不同温度，不同湿度下导电沥青混凝土的电导率的变化：在不同温度下，当掺量较小时主要表现为PTC效应；当掺量较大时还要受粒子的热扰动性影响，温度与导电性呈非线性关系。
选取合适的掺量对导电沥青混合料的电阻稳定性有较大的帮助；在不同湿度下，湿度对电阻率的影响不是很明显，对电阻率的升高影响不大。
关键词：导电沥青混凝土，石墨，电学性能，电阻率Asphalt pavement materials conductiveperformance studyABSTRACTIn this paper,we mainly analysis the conductivity of conductive asphalt oncrete,the different dosage of conductive graphite and different fineness of natural flake graphite effect on conductivity of conductive asphalt concrete are expounded.through the experiment ,Graphite production 40% conductive performance is best;conductivity decreases continuously,after reach a certain content,conductivity tends to be stable.At the same time with the increase of fineness of natural flake graphite conductive performance of conductive asphalt concrete is lower. Finally, this article also studied at different temperature, the change of the conductivity of conductive asphalt concrete under different humidity. Experimental results show that under different temperature, when the dosage is small mainly for PTC effect; When the dosage is bigger was mainly affected by particle thermal disturbance of sex, temperature and electrical conductivity is nonlinear relationship. Select the appropriate dosage of conductive resistance stability of the asphalt mixture has a great help. Under different humidity, humidity influence on resistivity is not very obvious, the resistivity increases.Keywords: Electrically conductive asphalt concrete; Graphite; Electrical properties; Resistivity目录1 绪论 (1)1.1 研究的背景和意义 (1)1.2 导电沥青混凝土的研究与应用现状 (4)1.3本文的主要研究内容 (5)2 文献综述 (6)2.1 导电沥青混凝土的导电介质分类 (6)2.2 导电机理 (7)2.2.1复合导电材料的导电机理 (7)2.2.2石墨导电沥青混凝土的导电机理 (10)2.2.3 导电沥青混凝土的导电模型 (12)2.2.4 沥青用量对导电性能的影响 (13)2.2.5 石墨用量对导电性能的影响 (14)2.2.6压实度对导电性能的影响 (14)2.3 温敏特性概述 (14)3 实验部分 (16)3.1主要仪器与设备 (16)3.2制备工艺 (17)3.3导电沥青混凝土的材料组成 (18)3.4 导电相材料掺量 (20)3.5实验方法 (21)3.5.1确定每个试块的沥青混合料的质量 (21)3.5.2 电阻率测量 (21)4 实验结果及讨论 (24)4.1 不同掺量的导电石墨对导电性能的影响 (24)4.2细度变化对石墨导电沥青混凝土的影响 (25)4.3 环境温度对导电沥青混凝土的影响 (26)4.4 湿度对导电沥青混凝土的导电性能的影响 (28)5 结论及建议 (30)参考文献 (31)致谢 ............................................................................................... 错误!未定义书签。
石墨烯加固沥青路面
石墨烯加固沥青路面
石墨烯作为当今世界上备受瞩目的材料之一，其惊人的物理特性使其在各个领域均有着广泛的应用和研究价值。
最近，石墨烯在加固沥青路面方面的应用备受关注。
沥青路面是我们日常生活中常见的一种道路铺设材料，它具有施工方便、成本低廉等优点。
然而，由于各种原因，沥青路面在使用过程中往往会出现损坏、老化等问题，影响道路的使用寿命和行车安全。
因此，如何提高沥青路面的耐久性成为一个亟需解决的问题。
石墨烯作为一种具有极高强度、优异的导热性和导电性的材料，可以被添加到沥青混合料中进行改性，以增强沥青路面的性能。
石墨烯改性后的沥青路面具有更高的抗压强度和韧性，能够有效抵抗外部环境因素的侵蚀，延长路面的使用寿命。
通过石墨烯的加固，沥青路面在承载能力、耐磨性、耐老化性等方面均有显著提升。
石墨烯可以填充沥青混合料中的微孔隙，提高混合料的密实性，减少裂缝产生的可能性，从而增加路面的稳定性和耐久性。
此外，石墨烯的导热性和导电性也为沥青路面的维护提供了更多可能性。
在寒冷地区，可以利用石墨烯的导热性帮助快速融化积雪，减少结冰对道路的影响；在需要监测道路状况的地方，可以利用石墨烯的导电性搭建智能监测系统，及时掌握道路的状况并进行维护。
综上所述，石墨烯作为一种具有巨大潜力的材料，在沥青路面加固方面有着广阔的应用前景。
通过石墨烯的加固，沥青路面的性能可以得到有效提升，不仅能够延长道路使用寿命，提高行车安全，还能为道路维护和管理带来新的可能性。
石墨烯加固沥青路面的发展势必会为社会交通领域的进步带来新的活力和机遇。
石墨材料制备工艺的导电性与热导率控制
石墨材料制备工艺的导电性与热导率控制石墨材料是一种具有良好导电性能和高热导率的材料，广泛应用于电子、能源、航空航天等领域。
石墨材料的导电性和热导率的控制对于其应用性能的提升至关重要。
本文将介绍石墨材料制备工艺中导电性和热导率的控制方法。
首先，导电性是石墨材料的重要性能之一。
石墨材料的导电性主要来源于其层状结构中的π电子共轨道。
经过适当的加工处理，可以在石墨材料中形成电子输运通道，提高其导电性能。
目前，常用的方法包括机械研磨、化学还原和碳化等。
机械研磨可以通过增加石墨材料的晶界面积来提高导电性，但其过程较为繁琐。
化学还原则是通过还原剂将氧化石墨烯还原成石墨烯，从而提高导电性能。
碳化则是将石墨材料经高温处理后，使其表面形成碳化物层，从而提高导电性能。
其次，热导率是石墨材料的另一个重要性能。
石墨材料的热导率主要受其晶格结构和氧杂质的影响。
晶格结构中存在的强键和弱键会对热传导产生影响。
为了提高石墨材料的热导率，可以通过增加晶体结构的结构完整性，降低晶界的分数，从而减少热阻力，提高热传导效率。
此外，石墨材料中的氧杂质也会降低其热导率。
因此，通过合理的杂质控制，提高石墨材料的纯度，可以有效提高其热导率。
以石墨烯为例，石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维材料，具有良好的导电性和热导率。
石墨烯的制备工艺通常采用机械剥离法、化学气相沉积法和化学剥离法。
机械剥离法是通过机械手段将石墨材料剥离成单层石墨烯，但其产率较低；化学气相沉积法则是通过在金属衬底上沉积石墨烯，但其制备成本较高；化学剥离法则是通过化学处理将多层石墨烯剥离成单层石墨烯，但其过程比较复杂。
以上方法中，化学气相沉积法制备的石墨烯具有较高的导电性和热导率。
总而言之，石墨材料的导电性和热导率的控制对于其应用性能的提升至关重要。
通过合理的制备工艺，可以提高石墨材料的导电性能和热导率。
有效的方法包括机械研磨、化学还原、碳化等。
但不同类型的石墨材料，其导电性和热导率的控制方法可能有所不同，需要根据具体情况进行调整。
沥青路面材料导电性能的实验研究
沥青路面材料导电性能的实验研究摘要本文实验研究了不同掺量的导电石墨和不同细度的天然鳞片石墨对导电沥青混凝土的导电性能的影响，结果表明：随着石墨掺量的增加，电阻率不断减小，石墨掺量为40%时导电性能最好，电阻率趋于稳定；随着天然鳞片石墨细度的增加导电沥青混凝土的导电性能是降低的。
同时还研究了在不同温度，不同湿度下导电沥青混凝土的电导率的变化：在不同温度下，当掺量较小时主要表现为PTC效应；当掺量较大时还要受粒子的热扰动性影响，温度与导电性呈非线性关系。
选取合适的掺量对导电沥青混合料的电阻稳定性有较大的帮助；在不同湿度下，湿度对电阻率的影响不是很明显，对电阻率的升高影响不大。
关键词：导电沥青混凝土，石墨，电学性能，电阻率Asphalt pavement materials conductiveperformance studyABSTRACTIn this paper,we mainly analysis the conductivity of conductive asphalt oncrete,the different dosage of conductive graphite and different fineness of natural flake graphite effect on conductivity of conductive asphalt concrete are expounded.through the experiment ,Graphite production 40% conductive performance is best;conductivity decreases continuously,after reach a certain content,conductivity tends to be stable.At the same time with the increase of fineness of natural flake graphite conductive performance of conductive asphalt concrete is lower. Finally, this article also studied at different temperature, the change of the conductivity of conductive asphalt concrete under different humidity. Experimental results show that under different temperature, when the dosage is small mainly for PTC effect; When the dosage is bigger was mainly affected by particle thermal disturbance of sex, temperature and electrical conductivity is nonlinear relationship. Select the appropriate dosage of conductive resistance stability of the asphalt mixture has a great help. Under different humidity, humidity influence on resistivity is not very obvious, the resistivity increases.Keywords: Electrically conductive asphalt concrete; Graphite; Electrical properties; Resistivity目录1 绪论 (1)1.1 研究的背景和意义 (1)1.2 导电沥青混凝土的研究与应用现状 (4)1.3本文的主要研究内容 (5)2 文献综述 (6)2.1 导电沥青混凝土的导电介质分类 (6)2.2 导电机理 (7)2.2.1复合导电材料的导电机理 (7)2.2.2石墨导电沥青混凝土的导电机理 (10)2.2.3 导电沥青混凝土的导电模型 (12)2.2.4 沥青用量对导电性能的影响 (13)2.2.5 石墨用量对导电性能的影响 (14)2.2.6压实度对导电性能的影响 (14)2.3 温敏特性概述 (14)3 实验部分 (16)3.1主要仪器与设备 (16)3.2制备工艺 (17)3.3导电沥青混凝土的材料组成 (18)3.4 导电相材料掺量 (20)3.5实验方法 (21)3.5.1确定每个试块的沥青混合料的质量 (21)3.5.2 电阻率测量 (21)4 实验结果及讨论 (24)4.1 不同掺量的导电石墨对导电性能的影响 (24)4.2细度变化对石墨导电沥青混凝土的影响 (25)4.3 环境温度对导电沥青混凝土的影响 (26)4.4 湿度对导电沥青混凝土的导电性能的影响 (28)5 结论及建议 (30)参考文献 (31)致谢 ............................................................................................... 错误!未定义书签。