碳纤维对导电混凝土性能和微结构的影响

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1、碳纤维对导电混凝土性能和微结构的影响湖北襄阳汽车职业技术学院武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室摘要：导电混凝土较好的导电性能，可用于道路工程除冰，保障交通通行安全。采用碳纤维制备导电混凝土，观察其性能和微结构的变化。研究结果表明:碳纤维的掺用使得混凝土拌合物的工作性变差，但仍然能满足施工要求。随着碳纤维掺量的增加，导电混凝土的抗压强度下降，但劈拉强度增大。导电混凝土的电阻率随碳纤维掺量的增大而降低，持续通电后，呈良好的电热效应和发热效果。掺加碳纤维后，水泥石结构的密实性降低，从而导致其性能发生变化。关键词：导电混凝土;碳纤维;强度;导电性能;微结构;作者简

2、介：郭传慧(1969-),女，副教授.主要从事交通工程研宄.作者简介：刘数华，教授.基金：湖北省交通运输厅科技项目(2014-721-1-8)EffectofCarbonFiberonthePropertiesandMicrostructureofConductiveConcreteGUOChuan-huiTANGWanLIUShu—huaXiangyangAutomobileVocationalTechnicalCollege;StateKeyLaboratoryofWaterResourcesandHydropowerEngineeringScience,Wu

3、hanUniversity;Abstract：Theelectricallyconductiveconcrete,withhighelectricalconductivity,canbeusedintheroaddeicinginwinterroadandensurethetrafficsafety.Thecarbonfiberwasusedtoprepareconductiveconcrete,anditspropertiesandmicrostructurewereinvestigated.Theresultsshowthatcarbonfiberhasdis

4、advantageontheworkabilityoffreshconcrete,butitstillcanmeettheconstructionrequirements.Withtheincreaseofcarbonfibercontent,thecompressivestrengthofconductiveconcretedecreases,butthesplittingtensilestrengthincreases.Thedensityofthemicrostructureoftheconductiveconcretewithreduces,thuslea

5、dstothechangeoftheproperties.Keyword：conductiveconcrete;carbonfiber;strength;electricalconductivity;microstructure;1引言据统计，15%~30%左右的冬季交通事故是与路面积雪相关的UL冰雪道路情况下的机动车行驶发生交通事故的概率是在正常情况下的2倍m，造成生活极大不便和经济上的巨大损失。上世纪30年代，开始探索导电混凝土在道路除冰中应用的可行性。导电混凝土通过掺入导电相材料，使混凝土具有一定导电能力，混凝土通电发热，使路面温度升高，冰雪受热融化。导电混

6、凝土可以及时、高效的融冰化雪，保障交通畅通及行驶安全，降低冰雪灾害造成的国民经济损失，绿色环保，满足可持续发展要求［3-4］。2003年，美国尝试将导电混凝土应用于RocaSpurBridge的桥面板，利用其热电效应除冰化雪位1。国内也进行碳纤维混凝土的研究，探究了其用于路面化雪融冰的可行性［6］。碳纤维是主要由碳元素组成的特种人造纤维，具有高强、高弹、耐高温、耐酸碱腐蚀、导电、热膨胀系数小等优良性能。碳纤维导电混凝土具备良好的导电性能，碳纤维之间易于搭接，在混凝土中易于形成导电网络。碳纤维的掺入不仅能显著降低混凝土的电阻率，类似于加筋的效果，一定程度上还能改善混

7、凝土的抗拉性能等。此外，通过研究短切碳纤维混凝土在受力条件下体积电阻率的变化规律,可实现结构开裂破坏破损自诊断、行车的重量检测等［7-8］。将碳纤维埋入混凝土墙体中，利用连续的碳纤维搭接网断裂时电阻的突然变化可以实现建筑的安全监控［9-10］。针对碳纤维导电混凝土的和关研宄较多，但基本上都停留在其力学性能和导电性能方面。木文主要采用碳纤维为导电相材料制备导电混凝土，测试和分析碳纤维掺量等对导电混凝土工作性、强度、导电性能及微观结构的影响，为其在道路除冰工程应用提供借鉴。2实验实验原材料主要有湖北亚东水泥厂生产的亚东P•042.5普通硅酸盐水泥、硅灰、5^15mm粗

8、骨料、河砂